Sichelzellenanämie & Malaria: Die Verbindung verstehen

Malaria, verursacht durch den Protozoen-Parasiten Plasmodium falciparum, wird auf Menschen durch den Biss der weiblichen Anopheles-Mücke übertragen. Das Sichel-Hämoglobin-Gen verursacht abnorme sichelförmige rote Blutkörperchen (RBCs) beim Menschen, die einen Überlebensvorteil gegen Malaria im Vergleich zu Menschen ohne Sichel-Hämoglobin-Gene verleihen. Als Ergebnis ist die Sichelzellenanämie in Gebieten mit endemischer Malaria in Afrika und anderen tropischen Regionen verbreitet. Details dieses Phänomens sind hier dargestellt.

P. falciparum

• P. falciparum nimmt viele Formen an und lebt den sexuellen Teil seines Lebenszyklus in der Mücke und den asexuellen Teil im menschlichen Wirt. Kurz gesagt, P. falciparum-Sporozoiten gelangen durch Mückenspeichel in das menschliche Blut und reisen zur Leber, wo sie sich niederlassen und in Schizonten umwandeln. Die Schizonten vermehren sich und produzieren Merozoiten, die aus den Leberzellen austreten und zurück ins Blut freigesetzt werden, wo sie RBCs infizieren. Die Merozoiten ernähren sich von Hämoglobin und vermehren sich, wobei Merozoiten und Trophozoiten entstehen. Die RBCs brechen schließlich auf und setzen Merozoiten zurück ins Blut frei, um weitere RBCs zu infizieren, und setzen Trophozoiten frei, die sich in Gameten verwandeln. Ein Biss der weiblichen Anopheles-Mücke nimmt P. falciparum-Gameten auf, und der Parasit vermehrt sich sexuell in der Mücke. P. falciparum wird auf Menschen durch den Biss der weiblichen Anopheles-Mücke übertragen, wodurch der Lebenszyklus fortgesetzt wird.

Abwehrmechanismen

• Der menschliche Körper hat eine Vielzahl von Abwehrmechanismen gegen P. falciparum entwickelt, einer davon ist das Sichel-Hämoglobin-Gen und die daraus resultierenden sichelförmigen RBCs. Der genaue Mechanismus, durch den sichelförmige RBCs P. falciparum abtöten, ist nicht vollständig verstanden, aber es gibt zwei Theorien, die auf der Tatsache basieren, dass eine P. falciparum-Infektion normalerweise den Sauerstoffgehalt in sichelförmigen RBCs reduziert. Eine Hypothese besagt, dass die reduzierten Sauerstoffwerte, zusammen mit der Sichelbildung der RBCs, dazu führen, dass die sichelförmigen Zellen noch abnormer geformt werden oder noch mehr sicheln und aus dem Blutkreislauf entfernt werden. Eine andere Theorie besagt, dass der niedrige Sauerstoffgehalt, den P. falciparum in sichelförmigen RBCs erzeugt, dem Parasiten tatsächlich schadet, während dies in normalen RBCs nicht auftritt.

Sichel-Hämoglobin-Genetik

• Eine Person, die zwei Kopien des Sichel-Hämoglobin-Gens erbt, eine von jedem Elternteil, entwickelt Sichelzellenanämie, bei der alle RBCs eine abnorme sichelförmige Form haben. Diese sichelförmigen RBCs verklumpen und verursachen Schmerzen, Infektionen und Organschäden. Im Gegensatz zur Sichelzellenanämie wird eine Person, die nur ein Sichel-Hämoglobin-Gen erbt, als Träger des Sichelzellenmerkmals bezeichnet und kann das Gen an die Nachkommen weitergeben, wird aber im Allgemeinen keine Sichelzellenanämie entwickeln. Die Person wird weniger sichelförmige RBCs haben als bei Sichelzellenanämie, und die sichelförmigen RBCs werden nicht in dem Maße sicheln, wie es bei Sichelzellenanämie der Fall ist. Das Sichelzellenmerkmal hat in der Regel keine signifikanten Auswirkungen.

Evolutionäre Ergebnisse

• Natürlich tritt der Mechanismus, durch den sichelförmige RBCs P. falciparum abtöten, sowohl bei Personen mit Sichelzellenmerkmal als auch bei Sichelzellenanämie auf. Personen mit Sichelzellenmerkmal erfahren nicht die schädlichen Auswirkungen der Sichelzellenanämie, haben aber eindeutig einen Überlebensvorteil gegenüber Personen ohne Sichel-Hämoglobin-Gene. Mit diesem Vorteil kommt ein notwendiges Übel aufgrund der Genetik. Zwei Kopien des Sichel-Hämoglobin-Gens erhöhen die Überlebenschancen bei Malaria, verursachen aber auch Sichelzellenanämie mit ihren schädlichen und lebensbedrohlichen Auswirkungen. Auf diese Weise hat der Überlebensvorteil des Sichelzellenmerkmals dazu geführt, dass Sichelzellenkrankheiten in Gebieten mit endemischer Malaria in Afrika und anderen tropischen Regionen verbreitet sind.