Malaria – kleiner Stich mit großer Wirkung

Malaria gehört gemeinsam mit Tuberkulose und AIDS zu den „großen Drei“, also den drei Infektionskrankheiten, die weltweit für die meisten Todesfälle verantwortlich sind. Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass es im Jahr 2015 rund 214 Millionen Malariaerkrankte gab. Vor allem Kinder sind gefährdet, da ihr Immunsystem die Krankheit noch nicht kennt: So stirbt in Afrika jede zweite Minute ein Kind an Malaria.

Die Ansteckungsgefahr ist besonders in der Nacht erhöht: Dann stechen die Anophelesmücken und können dabei Plasmodium, den Erreger der Malaria, übertragen. Die weiblichen Mücken saugen nämlich nicht nur Blut, sie injizieren auch die Sporozoit genannte Lebensform des einzelligen Parasiten.

Eine Anophelesmücke bei der Blutmahlzeit (CDC/James Gathany)

Die Ansteckungsgefahr ist besonders in der Nacht erhöht: Dann stechen die Anophelesmücken und können dabei Plasmodium, den Erreger der Malaria, übertragen. Die weiblichen Mücken saugen nämlich nicht nur Blut, sie injizieren auch die Sporozoit genannte Lebensform des einzelligen Parasiten.

Ein Parasit, mehrere Lebensformen

Plasmodium unterläuft im Menschen und in der Anophelesmücke unterschiedliche Entwicklungsstadien. Durch den Mückenstich gelangen die Sporozoiten in die Blutbahn des Menschen. Dort entwickelt und vermehrt sich der Parasit zunächst in Leberzellen und dann in den roten Blutkörperchen, den Erythrozyten, die für unsere Sauerstoffversorgung verantwortlich sind. In ihnen reift Plasmodium zu einem Stadium heran, das der sexuellen Vermehrung dient, den sogenannten Gametozyten. Wird ein infizierter Mensch erneut Opfer einer Blutmahlzeit der Anophelesmücke, gelangen die Gametozyten mit den roten Blutkörperchen in den Darm der Mücke. Hier findet die sexuelle Vermehrung statt. Am Ende schließt sich der Kreis, indem der Erreger in die Speicheldrüse der Mücke einwandert; bereit, den nächsten Menschen zu infizieren. Die Mücke überträgt so die Krankheit von einem Menschen auf den anderen und wird deshalb auch als Vektor bezeichnet.

Besondere klimatische Bedingungen müssen zusammenkommen, damit Anophelesmücken sich vermehren und Plasmodien ihren Lebenszyklus durchmachen. Diese Bedingungen findet man vor allem in tropischen und subtropischen Gegenden. Mehr als 40 % aller Menschen weltweit leben in Regionen, in denen die Malaria endemisch auftritt.

Malaria, das „Sumpffieber“

Während des Lebenszyklus des Parasiten brechen die infizierten Erythrozyten regelmäßig und oft gleichzeitig auf. Freigesetzte Parasiten infizieren dann weitere Blutkörperchen. Zusammen mit den Parasiten werden auch giftige Stoffwechselprodukte ins Blut geschwemmt. Die Folge sind meist periodisch auftretendes Fieber, Übelkeit und Kopfschmerzen — typische Symptome der Malaria, die auf die Reaktion des Immunsystems zurückzuführen sind. Diese entzündliche Reaktion fällt übrigens schwächer aus, wenn Patienten gleichzeitig auf einem ihrer Chromosomensätze das Gen für eine bestimmte Erbkrankheit, die sogenannte Sichelzellenanämie, tragen. Dann ist ein Teil ihrer Sauerstofftransport-Proteine defekt und einige der Erythrozyten nehmen eine sichelförmige Form an, worauf der Name der Krankheit zurückgeht. Da die zugrundeliegende Mutation ihre Träger vor Malaria schützt, konnte sie sich in Malariagebieten stark ausbreiten.

Verschiedene Plasmodien verursachen Malaria beim Menschen

Es gibt vier Plasmodium-Arten, die beim Menschen Malaria hervorrufen können: Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax, Plasmodium malariae und Plasmodium ovale. Eine weitere Art, Plasmodium knowlesi, infiziert in erster Linie Affen, kann aber auch Menschen betreffen. Als besonders gefährlich gilt die durch Plasmodium falciparum hervorgerufene Malaria tropica, bei der es zu verschiedenen Komplikationen kommen kann. Unbehandelt verläuft diese Form oft tödlich.

Eine zugelassene Impfung ...

Kristallisierte Proteine des Malariaerregers unter dem Mikroskop – Forscher entschlüsseln ihre atomare Struktur, indem sie sie mit Röntgenstrahlung beschießen. (Kursula/HZI)

Eine zugelassene Impfung gibt es bislang nicht, einige Impfstoffkandidaten werden derzeit in klinischen Studien getestet. Die beste Vorbeugung ist daher der Schutz vor dem Mückenstich, beispielsweise durch Moskitonetze und den Einsatz von Insektizid-Sprays. Da mittlerweile Resistenzen gegen gängige Therapeutika beobachtet werden, besteht dringender Forschungsbedarf.

Wissenschaftler des HZI interessiert beispielsweise, wie sich der Parasit fortbewegt und wie er in Zellen eindringt. Mithilfe biophysikalischer, biochemischer und strukturbiologischer Methoden untersuchen sie das Zytoskelett, die molekulare Stützstruktur der Zellen, das dabei eine wichtige Rolle spielt. Das tun sie unter anderem mit Röntgenstrahlung, die entsteht, wenn geladene Teilchen in einem starken Magnetfeld kreisförmig beschleunigt werden. Damit beschießen die Forscher hochaufgereinigte und kristallisierte Bestandteile des Zytoskeletts – diese Experimente am Teilchenbeschleuniger verraten ihnen viel über die atomare Struktur der beteiligten Eiweiße. Ihre Erkenntnisse könnten in der Zukunft die Grundlagen für die Entwicklung neuer Malaria-Medikamente legen.

(Dr. Birgit Manno)