Recruitment of erythrocyte membrane components by apicomplexan parasites Babesia divergens and Plasmodium falciparum

Es gibt nur wenige parasitische Protozoen, die Erythrozyten befallen. Außer für die apicomplexen Parasiten der Gattungen Plasmodium und Babesia spielen Erythrozyten keine wichtige oder obligate Rolle für intrazelluläre Parasiten. Für die beiden genannten Parasiten jedoch spielt der Erythrozyt eine wichtige Rolle, sowohl für das Überleben als auch für die Pathogenität (direkt oder indirekt). Es ist bekannt, dass diese Parasiten die Erythrozyten auf verschiedene Art und Weise verändern, um sie an ihre Bedürfnisse anzupassen. Die prominenteste Veränderung ist die Bildung der parasitophoren Vakuole, die von der parasitophoren Vakuolenmembran umgeben ist. Wie genau die Wirtszelle zur Bildung der PVM beiträgt ist jedoch bisher unbekannt. Ohne Marker für die PVM wurde bisher, mit der Ausnahme weniger Apicomplexa, weder die Bildung noch das Schicksal der PVM untersucht. Für diese Arbeit habe ich einen an humane Erythrozyten angepassten Stamm von Babesia divergens (B.divergens befällt normalerweise Rinder oder immunsupprimierte Menschen) und den Plasmodium falciparum-Stamm 3D7 (standartmäßig in humanen Erythrozyten kultiviert) benutzt und eine detaillierte vergleichende Analyse zwischen der PVM, die während der Invasion von diesen verwandten, obligat intrazellulären, Apicomplexa in identischen Wirtszellen (Erythrozyten) gebildet wird, durchgeführt. Durch Ultrastrukturanalysen konnte gezeigt werden, dass im Gegensatz zu Plasmodium falciparum, welche während der gesamten erythrozytären Entwicklung in der PV verbleibt, Babesia divergens die PV bald nach der Invasion verliert. Diese Beobachtung könnte darauf hinweisen, dass die Instandhaltung der PV per se als schützende Umgebung keine Grundvoraussetzung für Parasitenwachstum ist. Danach wurde mit strikter Auswahl an erythrozytären Membranproteinen (Proteine, die Membrananker enthalten, membranspannend, Teil des Zytoskeletts, mit dem Zytoskelett assoziiert oder Oberflächenrezeptoren der Erythrozyten sind), die bekannter Weise während der Invasion von Plasmodium falciparum aufgenommen oder ausgeschlossen werden und auf der neugeformten PVM an- oder abwesend sind (basierend auf der Assoziation mit dem Zytoskelett) Epifluoreszenzmikroskopie und biochemische Analysen durchgeführt. Ziel war es, das Schicksal dieser Proteine parallel in mit P. falciparum beziehungsweise B. divergens infizierten Erythrozyten zu zeigen. Mit Hilfe von Elektronenmikroskopie habe ich meine Ergebnisse bestätigt. Mit Fluoreszenzmikroskopie konnte ich zeigen, dass beide Parasiten markierte Lipidbestandteile von der markierten Erythrozytenoberfläche aufgenommen und in die neu gebildete PVM eingebaut haben. Es gab jedoch einen Unterschied in der Rekrutierung zwischen beiden Parasiten. Eine hohe Anzahl an erythrozytärem Membranprotein (Band3) und Zytoskelettprotein (Spektrin) wurde in der PVM von Babesi divergens gefunden, jedoch nicht in der PVM von Plasmodium falciparum. Parallel dazu wurden in B. divergens-infizierten Erythrozyten manche Proteine nicht in der PVM gefunden, für die mehrfach eine PVM-Lokalisierung in P. falciparum berichtet wurde. Insgesamt deuten die Ergebnisse dieser Arbeit darauf hin, dass die Rekrutierung bzw. der Ausschluss von spezifischen Membrankomponenten vom Parasiten gesteuert und nicht durch intrinsische Eigenschaften der Erythrozytenmembran bestimmt wird. Die Aufnahme oder der Ausschluss von verschiedenen Proteinen könnte auch Unterschiede in der bevorzugten Eintrittsstelle dieser beiden Parasiten widerspiegeln, was letztendlich zu den unterschiedlichen Komponenten in der PVM führt.