Funktionelle Analysen der Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein-1 (PfEMP1)- Domäne DBL3gamma

Abstract

Eine Infektion mit Plasmodium falciparum in der Schwangerschaft ist sowohl für die Mutter als auch für den Fetus mit gravierenden klinischen Auswirkungen verbunden: Mütterliche Anämie, intrauterine Wachstumsretardierung, ein erniedrigtes Geburtsgewicht sowie eine erhöhte perinatale und maternale Mortalität wurden häufig bei Schwangeren aus endemischen Gebieten beobachtet. Die Anfälligkeit gegenüber Malaria ist besonders hoch bei Erstgebärenden und nimmt mit zunehmender Anzahl der Schwangerschaften ab. Der Schlüsselmechanismus maternaler Malaria liegt in der Sequestration infizierter Erythrozyten in der Plazenta. Auf der Oberfläche der Syncytiotrophoblasten wird Chondroitinsulfat A (CSA) ausgebildet, welches als Rezeptor für infizierte Erythrozyten fungiert. Die Bindung von infizierten Erythrozyten an CSA wird über Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein-1 (PfEMP1) vermittelt, ein Membranprotein mit einer großen Antigenvariabilität. Für die Sequestration in der Plazenta wurde im Speziellen die PfEMP1-Domäne DBL3gamma identifiziert. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, in funktionellen Studien zu untersuchen, ob DBL3gamma konservierte strukturelle Eigenschaften besitzt. Die Inhibitionsversuche zeigten, dass Antikörper gegen DBL3gamma die Adhäsion an CSA von Plazentaisolaten aus verschiedenen geografischen Regionen blockieren können. Analysen im Durchflusszytometer ergaben, dass Sera von schwangeren Frauen aus Gabun Plazentaisolate unterschiedlicher Herkunft erkennen. In funktionellen Studien konnte gezeigt werden, dass sowohl die Inhibition als auch die Erkennung von CSA-bindenden Parasiten unabhängig von der geografischen Herkunft der Isolate sind. Die Ergebnisse dieser Arbeit sprechen somit für eine strukturelle Konservierung der DBL3gamma-Domäne, nicht zuletzt deshalb, um ihre Funktion als Adhäsionsligand aufrechtzuerhalten. Eine Konservierung sowohl in struktureller als auch in funktioneller Hinsicht ist eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung eines Impfstoffes gegen schwangerschaftsassoziierte Malaria.

An infection with Plasmodium falciparum during pregnancy has severe clinical consequences for mother and fetus. Maternal anaemia, intrauterine growth retardation, a low birth weight and increased perinatal and maternal mortality can be observed in pregnant women from endemic areas. The susceptibility to malaria is especially high in primigravids and decreases with increasing number of pregnancy. Sequestration of infected erythrocytes in the placenta is the key mechanism in maternal malaria. Chondroitinsulfat A (CSA) which is produced on the surface of syncytiotrophoblasts is the receptor for infected erythrocytes. The binding of infected erythrocytes at CSA is mediated by Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein-1(PfEMP1). The PfEMP1-domain DBL3gamma is identified for sequestration in the placenta. The aim of the studies was to investigate whether DBL3gamma has conserved structural features. The inhibition experiments showed that antibodies against DBL3gamma block adhesion from placental isolates of different geographical origin to CSA. FACS analysis showed that sera of pregnant women of Gabon are capable to recognize placental isolates of different geografical derivation. These results indicate structural conservation of the DBL3gamma-domain. A conservation in structural and functional regards is an important condition for the development of a vaccine against pregnancy associated malaria.