Wanneer het menselijk lichaam een ​​binnendringend micro-organisme waarneemt, zet het de thermostaat hoger, in de hoop dat een stijging van de lichaamstemperatuur (koorts) de proliferatie van de indringer zal remmen. Voor malariaparasieten die zich in de rode bloedcellen bevinden, is het normale fysiologische bereik van koortstemperaturen echter niet heet genoeg om de replicatie te onderdrukken – een realiteit waardoor de parasieten zich ongeremd kunnen voortplanten.

Nu hebben onderzoekers van de National Institutes of Health (NIH) licht geworpen op hoe malariaparasieten de koortsreactie van de gastheer omzeilen. De onderzoekers rapporteren in het tijdschrift Nature Communications dat de parasiet de cellulaire afweer van de rode bloedcel kaapt om zijn eigen eiwitten te beschermen tegen de schadelijke effecten van overmatige hitte.

"Onze bevindingen onthullen het moleculaire mechanisme dat ten grondslag ligt aan de opmerkelijke tolerantie van de lichaamstemperatuur van de malariaparasieten", zegt senior onderzoeker Louis Miller, Ph.D., van het National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID), onderdeel van NIH. "De strategie die wordt ingezet door malariaparasieten, waarbij het beslag wordt gelegd op het eiwitafweermechanisme van de gastheer, vertegenwoordigt een belangrijk doelwit voor de ontwikkeling van nieuwe therapieën om malaria te behandelen."

Falciparum-malaria is een door muggen overgebrachte ziekte die wordt veroorzaakt door de protozoaire parasiet Plasmodium falciparum. De Wereldgezondheidsorganisatie schat dat er in 2020 wereldwijd ongeveer 241 miljoen nieuwe gevallen van malaria en 627.000 sterfgevallen als gevolg van de ziekte waren. De meest besmette mensen zijn jonge kinderen in Afrika bezuiden de Sahara.

In het menselijk lichaam komt de parasiet in twee hoofdvormen voor:in de lever en in de rode bloedcellen. De parasiet in het leverstadium is doorgaans niet gevoelig voor verhoogde lichaamstemperatuur. De aseksuele vorm van de parasiet die zich in de rode bloedcellen bevindt – de bloedstadiumparasiet – kan echter doorgaans worden gedood wanneer de lichaamstemperatuur boven het normale bereik van 36,5 tot 37,5 graden Celsius (97,7 tot 99,5 graden Fahrenheit) stijgt.

In 2018 ontwikkelden Dr. Miller en zijn collega's een snelle diagnostische test om personen te identificeren die de P. falciparum-variant hebben die een ongewoon hoge tolerantie voor koortsachtige temperaturen vertoont. In de huidige studie karakteriseerden de onderzoekers de moleculaire basis voor deze thermische tolerantie.

Het team ontdekte dat hittebestendige parasieten verhoogde niveaus van een chaperonne-eiwit hebben, genaamd PfHsp70-x. De productie van dit eiwit wordt normaal gesproken beperkt als de temperatuur in de rode bloedcellen hoger wordt dan 37,5 C (99,5 F). De onderzoekers ontdekten echter een mechanisme waarmee deze hittebestendige parasieten zorgen voor een voortdurende productie van de PfHsp70-x-chaperonne.

Verhoogde niveaus van PfHsp70-x beschermen de eiwitten van de parasiet tegen door hitte veroorzaakte schade, waardoor de parasieten in leven blijven en zich kunnen vermenigvuldigen, zelfs als de lichaamstemperatuur stijgt. Het vermogen van de chaperonne om parasitaire eiwitten te beschermen is geworteld in de interactie met een gastheerceleiwit genaamd Hsp90, een sleutelcomponent van de hitteschokreactie van de cel.

"Malariaparasieten hebben het celverdedigingsmechanisme van de gastheer gekaapt om zichzelf te beschermen tegen de schadelijke effecten van koorts", aldus Dr. Miller. "Onze bevindingen onthullen de moleculaire choreografie waarmee de parasieten deze verdedigingsroute exploiteren, waardoor een kans ontstaat voor innovatieve therapieën om de chaperonne te ontwapenen en de groei van de parasiet te blokkeren."