Intrazelluläre Parasiten

Zelluläre Aspekte der Wirt-Parasitbeziehung

Für intrazelluläre Protozoen oder andere Mikroparasiten sind die Erkennung und der Befall spezifischer Wirtszellen Voraussetzungen für eine erfolgreiche Parasitierung.

Der erste Kontakt und die stabile Anlagerung ("Adhärenz") an eine Wirtszelle werden durch ein oder mehrere Ligand-Rezeptor-System(e) realisiert, eventuell unter Mithilfe weiterer Wirtsmoleküle wie etwa von Komplementkomponenten.

Beispiel: Zelladhärenzphänomene bei Plasmodien

Plasmodien haben im Laufe ihres Lebenszyklus mehrfach Zellmembranen zu durchdringen. Die Voraussetzung dafür ist ein enger Kontakt zwischen dem jeweiligen Parasitenstadium und der Wirtszelle.

Sporozoit/Hepatozyt:
Die von der Stechmücke injizierten Sporozoiten dringen innerhalb von 20 Minuten in Hepatozyten (Leberzellen) ein. Diese Habitatspezifität wird durch eine spezielle Rezeptor-Ligandinteraktion gewährleistet. Dabei interagiert die Region 2 des Circumsporozoitenproteins (CSP) mit Heparansulfat-Proteoglykan und Lipoprotein-Rezeptoren auf der Hepatozyten-Oberfläche.

Das CS-Protein, das die ganze Sporozoitenoberfläche mit einer dichten Schicht bedeckt hat, erfüllt scheinbar noch andere Aufgaben. Genveränderte Sporozoiten ohne CSP können ihre Entwicklung in der Mücke nicht abschliessen und verlieren ihre Infektiosität.

Merozoit/Erythrozyt: Merozoiten exprimieren auf ihrer Oberfläche ein Glykophorin-bindendes-Protein (GBP), das an die Sialinsäure des Glykophorins auf der Erythrozytenmembran bindet. Daraufhin dreht sich der Merozoit, bis der Apikalkomplex gegen die Wirtszelle gerichtet ist.

Infizierte Erythrozyten/Gefässwandendothel: Bei Plasmodium falciparum adhärieren infizierte Erythrozyten im Laufe der Trophozoitenreifung. Im Gegensatz zu anderen Plasmodienarten findet man keine Schizonten im peripheren Blut. An der Interaktion, der so genannten Zytoadhärenz oder Sequestrierung, sind verschiedene Rezeptor-Ligandsysteme beteiligt. Wichtige Liganden sind die Genprodukte der var-Gene und die Familie der PfEMP1-Moleküle, die mit verschiedenen Rezeptoren (so genannten Adhäsinen) auf den Endotheloberflächen interagieren. Die Sequestrierung scheint, neben anderen Faktoren, für die Pathogenese der zerebralen Malaria wichtig zu sein.

Strategien der Zellinvasion

Aktive Invasion: Parasiten dringen aktiv in Wirtszellen ein. Dies ist besonders ausgeprägt bei den Sporozoea (Apicomplexa), deren Kennzeichen der aus verschiedenen Organellen (Mikronemen, Rhoptrien) bestehende Apicalkomplex ist. Das untere Bild zeigt den Apikalkomplex eines Merozoiten.

Passive Aufnahme: durch Makrophagen und polymorphkernige Leukozyten (Granulozyten) = "professionelle Phagozyten", eventuell erleichtert durch Opsonisation mit Antikörpern oder Komplementkomponenten (C3b) durch eine "induzierte Phagozytose" (kürzlich beschrieben bei Aufnahme von Bakterien durch normalerweise nicht phagozytische Darmepithelzellen)

Parasiten richten sich in Wirtszellen ein

Sporozoiten in Hepatozyten:
Das Circumsporozoitenprotein (CSP) inhibiert die Proteinsynthese der Wirtszelle, was hilfreich für die Entwicklung der Schizonten erscheint.

Trophozoiten/Schizonten in Erythrozyten:
Die kernlose Wirtszelle wird vom Parasiten "eingerichtet". Diese Modifikationen haben mit der Stoffaufnahme und -abgabe zu tun, die für den Entwicklungsprozess nötig sind. Die aufgebauten intrazellulären Kompartimente und die veränderte Zellmembran der Wirtszelle bezeugen dies.

Parasiten in Phagozyten:
Ein Überleben in "Fresszellen", welche auf die effiziente Zerstörung von Mikroparasiten spezialisiert sind, stellt Parasiten vor spezielle Probleme. Einerseits müssen sie dem Abbau durch lysosomale Enzyme entgehen. Dafür sind verschiedene Strategien entwickelt worden. Andererseits soll die Wirtszelle sich "ruhig" verhalten und durch Effektorzellen (T-Helfer 1 Lymphozyten) nicht mehr aktivierbar sein. Intrazelluläre Protozoen (z.B. Leishmanien), die in Makrophagen parasitieren, führen zu folgenden Veränderungen der Zellbiologie der Wirtszelle: Die Produktion von Oberflächenmolekülen, welche für die Erkennung durch T-Lymphozyten wichtig sind, wird gedrosselt und es werden spezielle Botenstoffe (Zytokine) von der Wirtszelle produziert, welche die Aktivität dieser Effektorzellen hemmen.