Rasante Parasiten: Wissenschaftler haben erstmals untersucht, wie schnell und kraftvoll sich Malaria-Erreger im menschlichen Körpergewebe fortbewegen. Ihre Lasermessungen zeigen: Die kleinen Plasmodien erreichen Geschwindigkeiten von immerhin rund sieben Millimetern pro Stunde. Damit bewegen sie sich rund zehnmal schneller als die Fresszellen der Körperabwehr – eine beachtliche Leistung.
Die Malaria gehört nach wie vor zu den schlimmsten Plagen der Menschheit. Therapien sind schwierig, denn der Erreger ist raffiniert und wie es scheint auch schwer fassbar: Die sogenannten Plasmodien gelangen ursprünglich durch einen Mückenstich vom Speichel der Mücke in den menschlichen Organismus. Von der Haut wandern sie dann in die Blutbahn, von dort in Leberzellen und anschließend in Blutkörperchen.
Bei diesem Weg spielt auch die zielgerichtete Eigenbewegung der einzelligen Wesen eine wichtige Rolle. Es ist bereits bekannt, dass die Parasiten für ihre Bewegungen abgewandelte Formen der Eiweißstoffe benutzen, die auch in menschlichen Muskeln stecken: Aktin und Myosin. Aktinproteine bilden bei den Parasiten eine Art Schiene, auf der sich Myosinproteine wie kleine Motoren entlang bewegen und dadurch die Zelle nach vorne schieben. Doch wie genau die Mechanismen dieser Fortbewegungsmaschinerie ablaufen, das wissen Wissenschaftler bislang noch nicht.
Tempotest mit Parasiten
Forscher um Friedrich Frischknecht vom Zentrum für Infektionskrankheiten des Universitätsklinikums Heidelberg sind der Beantwortung dieser Frage nun jedoch zumindest ein kleines Stück nähergekommen. Das Team hat untersucht, wie schnell und kraftvoll sich die Malaria-Parasiten im menschlichen Körpergewebe fortbewegen.
Für ihre Messungen platzierten die Wissenschaftler winzige Plastik-Kügelchen auf der Oberfläche der Parasiten und richteten feine Laserstrahlen auf sie. Das Kügelchen blieb dort an bestimmten Oberflächenstrukturen haften, sodass es der Einzeller bei der Fortbewegung nicht abstreifen konnte.
Mit den Kügelchen als Fixierpunkt war es schließlich möglich, die Geschwindigkeit der Winzlinge zu erfassen. „Immerhin erreichen die 0,01 Millimeter langen Parasiten die beachtliche Geschwindigkeit von rund sieben Millimetern pro Stunde“, berichtet Frischknecht.
Kleine Kraftpakete
Außerdem konnten die Forscher auf die Kräfte der Parasiten rückschließen: Versuchte das Plasmodium sich von dem Kügelchen loszureißen, war es möglich, durch einen hochsensiblen Detektor die Kraft zu erfassen, die es dazu aufwendete.
„Die Kräfte, die hier walten, sind natürlich minimal, wir konnten aber zeigen, dass die durch Myosin erzeugte Kraft auf die Oberflächenproteine des Parasiten übertragen wird, mit denen er sich auch an seiner Umgebung anheftet. Diese Messungen sind die Grundlage für unsere weiteren Untersuchungen“, so die Wissenschaftler.
Fortbewegungsmechanismen weiter im Fokus
Mit Hilfe von mikroskopischen High-Tech-Messverfahren will das Team nun zusammen mit internationalen Kollegen weitere medizinisch wichtige Fragen beantworten: Welche molekularen Mechanismen liegen der Bewegung zugrunde? Wie schafft es der Parasit, so schnell durch menschliches Gewebe zu kriechen?
Das Forscherteam wird dazu gentechnisch veränderte Parasiten herstellen, bei denen gezielt kleine Defekte in den Komponenten der Bewegungsmaschinerie erzeugt werden. Der Vergleich der Bewegungsfähigkeit dieser Plasmodien mit unveränderten soll dann zeigen, welche Bestandteile welche Funktion besitzen.
Das Projekt konnte nun bereits einen grundlegenden Erfolg verbuchen: Das internationale Wissenschaftlerteam setzte sich im Wettbewerb gegen 198 Mitbewerber um eine Förderung der „Human Frontier Science Program Organization“ durch: Die Forscher heimsten eine Fördersumme von 300.000 Euro ein. (ACS Nano, 2016; doi: 10.1021/acsnano.5b06417)
(Universitätsklinikum Heidelberg, 09.05.2016 – DAL)
