Anopheles gambiae beim Stich. © James D. Gathany. public domain.
Seit Jahrzehnten suchen Wissenschaftler nach dem Milchsäure-Transporter des Malaria-Erregers Plasmodium. Nun ist es endlich einem Forschungsteam gelungen den Transporter zu identifizieren. Ähnlich wie ein menschlicher Muskel, der bei andauernder Anstrengung übersäuert, scheidet auch der Malaria-Parasit Milchsäure als Abfallprodukt aus. Bisher war noch nicht bekannt, wie der Milchsäure-Transport des Erregers im Detail funktioniert. Die Forschungsergebnisse liefern eine wichtige Grundlage für die Entwicklung neuer Malaria-Medikamente.
Malaria ist eine Tropenkrankheit, die durch den Stich weiblicher, infizierter Anopheles-Mücken übertragen wird. Die Patienten leiden unter periodisch wiederkehrendem Fieber, Schüttelfrost, Beschwerden des Magen-Darm-Trakts und Krämpfen. Weltweit fordert die Krankheit jährlich etwa eine Million Todesopfer, die Hälfte davon Kinder unter fünf Jahren. Ihr sich noch in der Entwicklung befindendes Immunsystem leidet besonders stark unter der Krankheit, die bei ihnen leicht zum Koma und Tod führen kann. Die Zahl der an Malaria Erkrankten wird weltweit auf 300 bis 500 Millionen Menschen geschätzt, 90 Prozent der Betroffenen leben in Afrika.
Bereits in den 1940er Jahren fand man heraus, dass die wichtigste Energiequelle des Malaria-Erregers die im Blut vorhandene Glukose darstellt. Bei ihrer Umsetzung produziert er große Mengen an Milchsäure, die er ausscheiden muss, da sie für ihn toxisch ist. Bereits 1999 gelang es Wissenschaftlern den Transporter, über den der Parasit die Glukose aufnimmt, zu beschreiben. Der Milchsäure-Transporter von Plasmodium konnte jedoch lange nicht identifiziert werden. Der Grund dafür könnte in seiner unerwarteten Struktur liegen. Transporter sind Proteine, die Substanzen über die Membran der Zelle in diese hinein oder aus ihr heraus transportieren. Eric Beitz von der Universität Kiel erklärt: „Der Milchsäure-Transporter im Malaria-Erreger ist ein lebenswichtiger Mechanismus für den Erreger. Wir wollen als nächstes Moleküle entwickeln, die das Ausscheiden der Milchsäure durch die Erreger stoppen können.“ Diese Substanzen könnten dann als Grundlage für die Entwicklung neuer Anti-Malariamedikamente dienen.
Der Malariaerreger nimmt Glukose als Energie auf und scheidet Milchsäure als toxisches Abfallprodukt aus. Das Kieler Forschungsteam entdeckte den Milchsäure-Transporter (grüner Haken), den Forscher seit Jahrzehnten suchten. © Eric Beitz
Malaria-Erreger wachsen und vermehren sich besonders effizient, wenn ausreichende Mengen an Glukose im Blut der Patienten vorhanden sind. Beim Abbau des Zuckers entsteht Milchsäure, die im fortgeschrittenen Stadium der Krankheit zu einem erniedrigten pH-Wert und damit zu einer Versäuerung des Blutes führt. Die Struktur des Milchsäure-Transporters von Plasmodium unterscheidet sich grundlegend von dem des Menschen. Das eröffnet völlig neue Möglichkeiten für eine Malaria-Therapie, so Janis Rambow, dem Erstautor der Studie: „Der Milchsäure-Transporter nimmt im Energiestoffwechsel der Parasiten eine zentrale Stellung ein und könnte hervorragend als Angriffspunkt für die Entwicklung dringend benötigter, neuer Antimalaria-Wirkstoffe dienen.“ Aufgrund der strukturellen Unterschiede zwischen dem Milchsäure-Transporter des Malariaerregers und dem des Menschen ist zu erwarten, dass sich der Transporter des Parasiten hoch spezifisch hemmen lässt ohne den menschlichen Transporter zu beeinträchtigen.
Bis ein solches neues Malaria-Medikament auf den Markt kommen könnte, ist es jedoch noch ein langer Weg. Von der Entwicklung eines neuen Wirkstoffes bis zu seiner Markteinführung vergehen im Durchschnitt zehn Jahre und die dafür aufzuwendenden Kosten liegen inzwischen bei rund einer Milliarde Euro.
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), 09.02.2015
Originalpublikation:
B. Wu, J. Rambow, S. Bock, J. Holm-Bertelsen, M. Wiechert, A. Blancke Soares, T. Spielmann und E. Beitz (2015): Identity of a Plasmodium lactate/H+ symporter structurally unrelated to human transporters. Nature Communications, doi: 10.1038/ncomms7284.