News • Trypanosomen

Erreger der Schlafkrankheit nutzen Tarnkappe aus Zucker

Trypanosomen, die Erreger der Schlafkrankheit, sind offenbar gerissener als bisher gedacht: Zusätzlich zu den bereits bekannten Mechanismen zur Aushebelung der Immunabwehr fanden Forscher jetzt einen weiteren verblüffenden Kniff der Parasiten – eine Tarnkappe aus Zucker.

Das ist, als würden die Erreger einen neuen Mantel anziehen

Nina Papavasiliou

Die Strategie, die Wissenschaftler im Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) jetzt entdeckt haben, funktioniert wie folgt: Mithilfe von Zuckerketten am Hüllprotein verhindern die Trypanosomen, dass sich Antikörper des Immunsystem an ihnen festhalten können.

Die Schicht dieser identischen Proteine spielt eine Schlüsselrolle in der Strategie der einzelligen Parasiten: Die so genannten variable surface glycoproteins (VSG) bedecken ihre Oberfläche und werden in der Regel von den Antikörpern des infizierten Menschen großenteils zerstört. Hin und wieder wechseln einzelne Erreger ihr Oberflächenprotein allerdings komplett aus, indem sie auf ein anderes VSG-Gen umschalten – davon stehen den Erregern an die tausend verschiedene Varianten zur Verfügung. „Das ist, als würden sie einen neuen Mantel anziehen", sagt Nina Papavasiliou, Immunologin im DKFZ. Die so maskierten Trypanosomen werden von den Antikörpern nicht mehr erkannt, vermehren sich rasend, und die Infektion, die das Immunsystem zunächst in Schach gehalten hatte, flammt wieder heftig auf.

trypanosoma illustration
Modell eines Oberflächenantigens (VSG) von Trypanosoma brucei, rot dargestellt sind die Zuckerbindestellen.
Quelle: © CDC/ Dr. Myron G. Schultz ; DKFZ/ Erec Stebbins

„Wir sind jahrzehntelang davon ausgegangen, dass nur die veränderten Aminosäurebausteine der neuen VSGs dafür verantwortlich sind, dass die Erreger dem Immunsystem entkommen", sagt Erec Stebbins, ebenfalls am DKFZ. „Doch jetzt haben wir entdeckt, dass auch Zuckermoleküle eine Rolle dabei spielen und es dem körpereigenen Immunsystem noch schwerer machen, mit dem Parasiten fertig zu werden." Stebbins und sein Team haben nun verschiedene VSGs per Röntgenstrukturanalyse untersucht. Bei einem der Moleküle, VSG3, entdeckten die Forscher auf der dem Immunsystem zugewandten „Außenseite" Bindestellen für Zuckermoleküle. Mit weiteren Untersuchungen stellte Michael Ferguson von der Universität Dundee, Schottland, fest, dass diese Bindestellen auch tatsächlich mit einer Vielzahl verschiedener Zucker besetzt sind.

Um herauszufinden, ob die Zuckerketten Einfluss auf die Vermehrung der Parasiten bzw. auf den Erfolg der Immunabwehr haben, schufen die Wissenschaftler um Papavasiliou mit molekularbiologischen Methoden Trypanosomen, deren VSG3 die Zuckerbindestelle fehlte. Während Mäuse, die mit normalen Trypanosomen infiziert wurden, schnell an der Infektion starben, überlebten die Tiere eine Infektion mit „zuckerfreien" Trypanosomen und konnten den Erreger nach einigen Tagen gänzlich aus ihrem Blut eliminieren.

„Die Zuckerketten des VSG legen die Immunabwehr nicht komplett lahm. Aber sie behindern sie eindeutig. Neben dem Umschalten auf neue VSGs sind die verschiedenartigen Zucker eine zusätzliche Strategie, mit der die Parasiten es dem Immunsystem schwer machen, den Erreger zu eliminieren", erklärt Papavasiliou. Wie genau die Zucker das Abwehrsystem behindern, können die Forscher derzeit noch nicht sagen. „Möglicherweise verdecken sie teilweise die Bindestellen der Antikörper", mutmaßt Stebbins und weist darauf hin, dass veränderte Zuckermoleküle auch die Immunabwehr von Krebszellen beeinflussen können: „Zuckermoleküle sind sehr wichtige Erkennungsstrukturen für das Immunsystem. Das gilt für die Abwehr von Mikroorganismen ebenso wie für die Immunabwehr von Tumoren."

Weitere Informationen:

Trypanosoma brucei, der Erreger der afrikanischen Schlafkrankheit, tritt vor allem in West- und Zentralafrika auf. Der durch die Tsetse-Fliege übertragene Erreger greift das zentrale Nervensystem an und verursacht schwere neurologische Störungen. Ohne Behandlung kann die Infektion zum Tod führen. Die Zahl der gemeldeten Fälle ging zuletzt zurück, sie sank zwischen 1999 und 2015 um 90 Prozent, von 28.000 auf 2.800 Patienten (Quelle: Medecins sans Frontieres).


Quelle: Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ)

16.07.2018

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