Een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van het St. Jude Children's Research Hospital kan helpen verklaren waarom ijzer de malaria-infectie kan verergeren en waarom zwangere vrouwen zowel kwetsbaarder zijn voor ernstige malaria als meer kans hebben op het ontwikkelen van bloedarmoede.

Uit de studie, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, bleek dat ijzer de groei en virulentie van de malariaparasiet Plasmodium falciparum bevordert door modulatie van een gastheereiwit genaamd heemoxygenase-1 of HO-1.

IJzerrijke diëten en intraveneuze ijzersuppletie zijn in meerdere epidemiologische onderzoeken in verband gebracht met een verhoogde incidentie van malaria, parasitemie en ernstige ziekten. Zwangere vrouwen lopen, met hun verhoogde ijzerbehoefte, een groter risico op het ontwikkelen van bloedarmoede en ernstige malaria, wat de noodzaak onderstreept om de relatie tussen de ijzerstatus, HO-1 en de pathogenese van malaria te begrijpen.

"Malariaparasieten gebruiken voor hun groei en ontwikkeling van de gastheer afkomstige heem uit de vertering van hemoglobine, en vrije heem heeft schadelijke effecten op de gastheer", aldus de overeenkomstige auteur Dr. Elizabeth Winzeler. "Eerder werk van ons laboratorium identificeerde HO-1 als een kritisch gastheereiwit dat heem afbreekt om de toxische effecten van vrije heem te verminderen en ernstige malaria bij muizen te voorkomen. In de huidige studie hebben we geprobeerd te bepalen hoe de ijzerstatus deze processen zou kunnen moduleren. "

De onderzoekers ontdekten dat de beschikbaarheid van ijzer de expressie van HO-1 in macrofagen verhoogt, dit zijn cellen die een belangrijke rol spelen in de immuunrespons op malaria. HO-1-expressie werd versterkt door de ijzerafhankelijke inductie van de transcriptiefactor Nrf2, die de expressie reguleert van een verscheidenheid aan genen die betrokken zijn bij de cellulaire verdediging tegen oxidatieve stress.

De verhoogde HO-1-expressie leidde tot een verhoogde productie van biliverdine, een product van heemafbraak. Biliverdine kan worden omgezet in bilirubine, dat antioxiderende en ontstekingsremmende eigenschappen heeft.

De onderzoekers ontdekten dat behandeling met bilirubine de groei van malariaparasieten in vitro en in vivo verminderde. Bovendien ontdekten ze dat muizen met hogere niveaus van HO-1 en biliverdine beter bestand waren tegen malaria-infecties.

Deze bevindingen suggereren dat door ijzer geïnduceerde expressie van HO-1 en de productie van biliverdine belangrijke mechanismen kunnen zijn waarmee ijzer de groei en virulentie van P. falciparum bevordert en dat HO-1 en biliverdine nieuwe therapeutische doelen kunnen vertegenwoordigen voor de behandeling van malaria.

"Verder onderzoek is nodig om te bepalen of HO-1-inductie en biliverdine-productie therapeutisch kunnen worden ingezet om malaria te behandelen of te voorkomen, vooral bij patiënten met ijzerstapeling of tijdens de zwangerschap", aldus Winzeler. "HO-1-expressie en biliverdineproductie zouden ook kunnen dienen als biomarkers om de voortgang van de malariaziekte en de respons op de behandeling te monitoren."