Hämoxidase schützt vor den gefährlichen Folgen

Bei der vererbten Sichelzellenanämie wird durch einen Gendefekt bei den Betroffenen ein abnormales Hämoglobin gebildet. Die Mutation führt dazu, dass sich die Blutzellen sichelförmig verändern. Bei einer schweren Ausprägung kann es dadurch zur gefährlichen Verstopfung von Blutgefäßen kommen. Bei einer leichten Ausprägung sind die Betroffenen vor Malaria geschützt. Besonders in Gebieten wie Afrika, in denen Malaria epidemieartig auftritt, gibt es daher evolutionär bedingt vermehrt Menschen mit einer Sichelzellenanämie.

Der Grund für die Schutzwirkung scheint in einer Malaria-Toleranz des Immunsystems von Sichelzellträgern zu liegen, wie die Forscher jetzt herausfanden. Die Erreger werden zwar wie beim Gesunden vom Immunsystem bekämpft. Daneben gibt es bei Sichelzellträgern einen zusätzlichen Mechanismus zum Schutz des Körpers vor den entzündlichen Folgen der Malaria, die besonders gefährlich sind. Denn die Erreger befallen rote Blutkörperchen, vermehren sich in ihnen und bringen sie anschließend zum Platzen. Dabei werden massenweise neue Erregerzellen freigesetzt, aber auch Abbauprodukte der roten Blutkörperchen. Darunter ist auch der Farbstoff Häm, der den Erythrozyten ihre rote Farbe verleiht, der aber im Organismus toxisch wirkt und die typischen Fieberschübe und Entzündungsprozesse auslöst, wenn er freigesetzt wird.

Hier greift der Schutzmechanismus von Sichelzellträgern ein: Bei ihnen bewirkt das mutierte Sichelzell-Hämoglobin die pausenlose Produktion eines Enzyms, der Hämoxidase . Dieses Enzym zerstört den Farbstoff Häm, sobald der frei im Blut zirkuliert und spaltet ihn unter anderem zu Kohlenstoffmonoxid (CO). Dieses Gas wiederum wirkt auf die Stellen im Hämoglobinmolekül, an der der Farbstoff Häm sitzt und verhindert dort, dass er sich ablösen kann. Häm wird also nicht mehr übermäßig ins Blut freigesetzt, kann seine giftige Wirkung nicht mehr entfalten und auch keine Entzündungsreaktionen wie die gefährliche Malaria-Enzephalitis auslösen.

Ihre Ergebnisse erzielten die Wissenschaftler durch Untersuchungen mit verschiedenen Blutmutanten-Stämmen von Mäusen. Sie verglichen den Krankheitsverlauf von schwer (homozygot) und leicht (heterozygot) an Sichelzellanämie erkrankter Mäuse und gesunder Tiere nach einer Infektion mit dem Malariaerreger Plasmodium falciparum.

Sie stellten fest, dass die Bildung des Enzyms Hämoxidase1 auch bei nicht sichelzellerkrankten Mäusen stattfand, aber dort nur minimal und nicht fortwährend. Außerdem wird bei den Sichelzell-Mäusen das Enzym und damit das Kohlenmonoxid besonders im Rückenmark und in den Blutzellen selbst gebildet.

Die Forscher wollen sich diese Erkenntnisse jetzt für die Therapie von Malaria zunutze machen: Sie wollen den natürlichen Gewebeschutzmechanismus durch Kohlenstoffmonoxid künstlich nachahmen. Das würde besonders Kindern das Leben retten, denn diese erkranken häufig an den gefährlichen Begleiterscheinungen der Malaria, wie der Malaria-Enzephalitis.

Literatur: Ferreira, A., et al.: Cell 2011;145(3):398-409