Genvariante „Duffy negativ“ schützt vor Malaria

Veränderte Blutzellen beeinflussen Immunsystem

Menschen mit afrikanischen Wurzeln tragen oft eine Genvariante in sich, die vor Malaria schützen kann. Forscher der Ludwig-Maximilian Universität in München konnten entschlüsseln, wie diese Genvariante die Eigenschaften der Abwehrzellen des Immunsystems beeinflusst.

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Moskitos und Mücken können eine Reihe von schweren Krankheiten übertragen. Vor allem die Malaria ist in den Tropen gefürchtet. Eine Genvariante namens Duffy negativ kann vor der Infektion mit einigen Malaria-Erregern schützen. Wissenschaftler von der LMU (München) haben nun die Funktionsweise des Schutzes geklärt und mit dem Eiweiß ACKR1 in Verbindung gebracht.

 

Fast alle Afrikaner sind „Duffy-negativ“

In Afrika kommt eine Genvariante namens „Duffy-negativ“ sehr häufig vor. Fast die gesamte Bevölkerung südlich der Sahara besitzt die Genvariante und selbst bei 70 Prozent der Afroamerikaner kann sie nachgewiesen werden. Forscher beobachteten, dass Personen, die „Duffy-negativ“ in ihren Zellen tragen, seltener an Malaria erkranken.

Experten bringen die Genvariante mit einer Verminderung der weißen Blutkörperchen, der sogenannten „benignen Neutropenie“, in Verbindung. Obwohl weiße Blutkörperchen innerhalb des Immunsystems eine wichtige Rolle spielen und Teil der angeborenen Immunabwehr sind, ist die Verminderung der weißen Blutkörperchen bei der Neutropenie gutartig. Die Daten zeigen, dass die Träger der Genvariante nicht häufiger an Infektionen erkranken als andere Menschen. Ihr Immunsystem funktioniert offensichtlich prima.

 

Einfluss der Genvariante auf die Blutbildung untersucht

An der LMU in München wollte ein internationales Wissenschaftler-Team es nun ganz genau wissen und ging der Frage nach, wie diese Genvariante die Blutbildung beeinflusst und warum es zur Neutropenie kommt. Die Untersuchungsergebnisse veröffentlichten die Forscher im Fachmagazin Nature Immunology.

Unter Wissenschaftlern ist es Konsens, dass der größte Teil der Blutbildung im Knochenmark stattfindet. Hier differenzieren sich hämatopoetische Stammzellen über mehrere Zwischenschritte wie myeloische Stammzellen und lymphatische Stammzellen zu reifen Blutzellen aus. Die Blutstammzellen zählen zu den multipotenten Stammzellen und bilden unter anderem Erythrozyten, also rote Blutkörperchen, sowie neutrophile Granulozyten, die zu den weißen Blutkörperchen (Leukozyten) gezählt werden.

 

Einige Malaria-Erreger können nicht andocken, da das Eiweiß ACKR1 fehlt

Menschen, die die Genvariante „Duffy-negativ“ besitzen, fehlt auf den Erythrozyten ein bestimmtes Eiweiß. Es trägt den Namen „Atypical Chemokine Receptor 1“, kurz ACKR1. ACKR1 interagiert mit Botenstoffen im Körper. Auch einige Malaria-Erreger docken an ACKR1 an. Ist die Andockstelle nicht vorhanden, sind diese Menschen besser vor einigen Formen der Malaria geschützt.

Bislang war jedoch völlig unklar, wie das Fehlen von ACKR1 auf den roten Blutkörperchen die weißen Blutzellen beeinflusst. Den Münchner Wissenschaftlern gelang es, am Mausmodell zu zeigen, dass der Zusammenhang in der Differenzierung der blutbildenden Stammzellen gesucht werden muss. Spezielle Vorläuferzellen der Erythrozyten bilden im Knochenmark eine Nische, in der sich die hämatopoetischen Stammzellen aufhalten. Die Expression von ACKR1 auf diesen Vorläufer-Erythrozyten entscheidet letztlich über das Schicksal der Stammzellen und damit der Blutzellen.

 

ACKR1 beeinflusst Differenzierung von Stammzellen

Bilden die Vorläufer-Erythrozyten kein ACKR1, dann differenzieren die Stammzellen zu neutrophilen Granulozyten. Diese unterscheiden sich sowohl molekular als auch funktional von jenen, die mithilfe von ACKR1 gebildet werden. Die Ergebnisse der Forscher lassen vermuten, dass die neutrophilen Granulozyten den Blutkreislauf leichter verlassen können, um in Gewebe und da vor allem die Milz einzuwandern. Als Folge sinkt die Anzahl an Neutrophilen im Blut. Die typische Neutropenie manifestiert sich. Unklar ist allerdings noch, ob die in die Milz eingewanderten Neutrophilen dort überdauern können und auch Aufgaben innerhalb der Immunabwehr übernehmen.

Die durch ACKR1 veränderten Eigenschaften der neutrophilen Granulozyten könnten die Abwehr von Krankheitserregern durchaus positiv beeinflussen, was zu einem Selektionsvorteil für „Duffy-negative“ Personen führte. So war es möglich, dass sich die Genvariante in Afrika ausbreitete. Damit ließe sich das heutige, häufige Vorkommen erklären.

 

Kann „Duffy-negativ“ zu chronischen Entzündungen und Autoimmunerkrankungen führen?

Eine stärkere Immunantwort kann allerdings auch negative Auswirkungen haben, indem beispielsweise Immunreaktionen überschießen. Das kann zu chronischen Entzündungen und Autoimmunerkrankungen führen. Als nächstes Forschungsvorhaben wollen die LMU-Wissenschaftler nun untersuchen, wie die Blutbildung ohne ACKR1 das Immunsystem weiter beeinflusst und welche Abwehrstrategien der Körper bei Infektionskrankheiten, Entzündungen, Arteriosklerose oder Krebs entwickelt. Damit ließen sich neue und gezieltere Behandlungsstrategien für Duffy-negative Patienten entwickeln.

 

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