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Beweglichkeit von Plasmodien untersucht Malaria-Erreger mögen zähe Umgebung

Autor / Redakteur: Tina Bergmann* / Christian Lüttmann

Vom Blut im Magen der Mücke in die Haut des Wirts – Malaria-Erreger durchlaufen in ihrem Lebenszyklus sehr unterschiedliche Stationen. Wie sich das auf ihre Bewegung auswirkt, haben Forscher des Universitätsklinikums Heidelberg genauer untersucht. Dazu setzten sie die Parasiten in Gele mit unterschiedlicher Dichte und zeigten so, wann die Erreger besonders aktiv sind.

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In Gelen, die der Dichte der Säugetierhaut nachempfunden waren, bewegten sich die Malaria-Erreger in Spiralen, erkennbar an den orange leuchtenden „Kriechspuren“ im rund 0,1 Millimeter dicken Polyacrylamid-Gel.
In Gelen, die der Dichte der Säugetierhaut nachempfunden waren, bewegten sich die Malaria-Erreger in Spiralen, erkennbar an den orange leuchtenden „Kriechspuren“ im rund 0,1 Millimeter dicken Polyacrylamid-Gel.
(Bild: Universitätsklinikum Heidelberg)

Heidelberg – Loskriechen oder treiben lassen? Wie und wann sich der Malaria-Erreger „Plasmodium“ während seiner Reise durch die Körper seiner Wirte fortbewegt, hängt wahrscheinlich maßgeblich von der mechanischen Beschaffenheit seiner Umgebung ab. Zu diesem Ergebnis kamen Wissenschaftler des Zentrums für Infektiologie am Universitätsklinikums Heidelberg, als sie die Plasmodien in unterschiedlich beschaffenen Gelen beobachtet haben

Die Forscher simulierten mithilfe der Gele die physikalischen Eigenschaften verschiedener Stationen des Malaria-Erregers, z. B. im Moskitomagen oder in Haut und Blutgefäßen von Säugetieren. Das neue Gelsystem könnte zukünftig bei Medikamententest nützlich sein.

Ab durch den Glibber: Bewegungstests von Malaria-Erregern

Für ihre Studie entwickelte das Forscherteam mithilfe künstlicher Gele aus Polyacrylamid von unterschiedlicher Dichte einen gut einsehbaren, dreidimensionalen Bewegungsraum für die einzelligen Parasiten. Die Plasmodien unterschiedlicher Entwicklungsstadien wurden jeweils zwischen zwei Gel-Schichten von rund 0,05 Millimetern Dicke platziert und ihre Bewegung unter dem Mikroskop beobachtet.

Die Bewegungsstudien zeigten: Vermutlich setzt sich Plasmodium schon früher in Bewegung als angenommen und „durchkrabbelt“ den mit der Blutmahlzeit gefüllten Mückenmagen auf der Suche nach der Magenwand, um sich einzunisten. Dafür spricht der Bewegungsdrang des Parasiten in Gelen, die den Eigenschaften des verdauten Blutes nachempfunden waren. War das Gel jedoch zu weich, blieb Plasmodium passiv. Dabei könnte es sich um eine Anpassung des Parasiten an die wechselnden Umgebungen während seines Entwicklungszyklus handeln, vermutet Prof. Dr. Friedrich Frischknecht, Arbeitsgruppenleiter in der Abteilung Parasitologie am Universitätsklinikum Heidelberg. „Möglicherweise verhindert dieser Mechanismus, dass die Erreger an den ebenfalls sehr weichen Wänden der Blutgefäße hängen bleiben. Denn dann könnten sie nicht erfolgreich nach dem Mückenstich mit dem Blutstrom bis zur Leber transportiert werden, wo der nächste Entwicklungsschritt stattfindet.“ Tatsächlich bewegen sich die Parasiten auf Zellen von Gefäßwänden nicht, obwohl ihnen dies in Haut oder Leber keine Probleme bereitet.

Die Dichte macht den Unterschied

Bei „griffigerer“ Umgebung startete der Erreger richtig durch: In Gelen, die der Dichte der Säugetierhaut nachempfunden waren, bewegten sich die Plasmodien in Spiralen, wie man es bereits von anderen Versuchen zu ihrer Fortbewegung in der Haut kennt. „Bisher konnte man Bewegungen von Plasmodium hauptsächlich auf flachen Glasplättchen studieren. Da die Gele die natürliche Umgebung besser abbilden, bieten sie die Möglichkeit, den Effekt von Wirkstoffen oder Antikörpern genauer zu untersuchen“, erklärt Frischknecht. Die Gel-Systeme könnten zukünftig Wirkstofftests von Malariamedikamenten erleichtern.

Originalpublikation: Ripp J, Kehrer J, Smyrnakou X, Tisch N, Tavares J, Amino R, Ruiz de Almodovar C, Frischknecht F: Malaria parasites differentially sense environmental elasticity during transmission, EMBO Molecular Medicine; DOI: 10.15252/emmm.202113933

* T. Bergmann, Universitätsklinikum Heidelberg, 69120 Heidelberg

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