<DENNE ARTIKEL SKAL OPDELES OG NIVEAU-DELES>

Trojansk transportmekanisme åbner nye veje for behandling

Håb om ny medicin og nye metoder til vaccination mod sovesyge

Nu er det afklaret, hvorfor mennesket har en medfødt immunitet over for sovesygeparasittypen Trypanosoma brucei brucei

===========================

Menneskets immunsystem kan udmanøvrere sovesygeparasittypen Trypanosoma brucei brucei Dansk-belgisk forskning har afdækket en ny mekanisme i menneskets immunforsvar, hvorved vejen er banet for en ny type behandling, som måske kan udnyttes til bekæmpelse af flere forskellige sygdomme.

I 2006 opdagede eliteforsker-stipendiat Marianne Jensby Nielsen og professor, dr. med og forskningslæge Søren Kragh Moestrup, Institut for medicinsk biokemi ved Aarhus Universitet, et nyt hæmoglobin-bindende protein, Hpr. Dette hæmoglobinbindende protein findes i fedtpartikler i blodet.

Hæmoglobin-bindende Hpr-protein er relateret til haptoglobin (Hp). Haptoglobin (Hp) er et plasma-glycoprotein, som binder til frit hæmoglobin (Hb), og derved danner et tæt, ikke-kovalentbundet kompleks, som kaldes (Hb-Hp).

Haptoglobin (Hp) binder frit hæmoglobin med høj affinitet. Hæmoglobin er giftig, når det findes uden for de røde blodlegemer. Det er derfor vigtigt, at der findes mekanismer, der fjerner hæmoglobinet og fører det til leveren.

Det alternative, hæmoglobin-bindende Hpr-protein blev opdaget i 2001, men det var Marianne Jensby Nielsens gruppe, der fandt ud af, at det hæmoglobin-bindende Hpr-protein fører hæmoglobinet hen til nogle fedtpartikler, der spiller en vigtig rolle for vores medfødte immunforsvar.

Denne opdagelse førte til et forskningssamarbejde med en gruppe belgiske forskere. De belgiske forskere undersøgte det hæmoglobin-bindende Hpr-proteins rolle i immunsvaret mod parasitter, der forårsager sovesyge. Den fælles forskningsindsats førte til forståelse af, hvorfor mennesket er immunt over for visse trypanosom-typer, men ikke alle typer.

Parasitten ændrer overflade

De parasitter, der kan forårsage sovesyge, er nogle af de afrikanske trypanosomaer. Disse parasitter kan hele tiden ændre deres overflade. Derved kan de undgå at blive genkendt af menneskets immunsystem. Trypanosomer overføres med tsetsefluer til menneskets blodkredsløb.

I menneskets blod lever parasitten i en periode som en fritsvømmende parasit. Trypanosom-parasitten er i denne situation hele tiden udsat for angreb fra immunceller i blodet. Alligevel kan flere af Trypanosom-arterne overleve i blodet. Det skyldes, at menneskets immunsystem ikke kan følge med i omstillingen til at producere nye antistoffer i takt med, at parasitten ændrer på sin overflade (se BioNyt nr 47 side 17-20).

Man har undret sig over, at mennesket har en medfødt immunitet overfor undertypen Trypanosoma brucei brucei (T. b. brucei), men ikke over for to andre undertyper (Trypanosoma brucei gambiense og Trypanosoma brucei rhodesiense). Disse to parasitundertyper er årsagen til, at mere end 300.000 mennesker får sovesyge hvert år i det subtropiske Afrika.

Dertil kommer, at sovesyge kan ramme kvæg. Følgende tre arter er vigtige sygdomsfremkaldere for kvæg: T. congolense, T. vivax, T.brucei. Trypanosomernes parasitisme på kvæg betyder, at et meget stort område af Afrika ikke kan anvendes til kvægdrift. Dette er medvirkende til underernæring hos lokalbefolkningen.

Den belgiske gruppe af forskere arbejdede netop med problemstillingen: Hvorfor har mennesket medfødt immunitet over for Trypanosoma brucei brucei, men ikke over for Trypanosoma brucei gambiense og Trypanosoma brucei rhodesiense? Det ved man nu årsagen til!

Trypanosoma brucei brucei har især været anvendt til forskning, fordi den let kan dyrkes i laboratoriet og fordi den er sikker at arbejde med, fordi den som sagt ikke kan overleve i mennesket.

Immunitet opstår som bekendt ved, at nogle af de antistofproducerende celler forbliver i blodet, så en eventuel ny infektion straks kan slås ned. Ved en vaccine-indgivelse efterligner man en naturlig infektion, således at nogle af de antistofproducerende celler forbliver i blodet. Men hverken infektion eller vaccination kan give langvarig beskyttelse mod de farlige typer af trypanosomparasitter. Dette skyldes som sagt, at når tilstrækkeligt mange antistoffer er produceret til, at trypanosom-infektionen kan slås ned, vil nogle få trypanosomer, måske blot få procent af den oprindelige parasitpopulation, spontant ændre deres overflade. De fremviser nu andre antigener på overfladen. Værtsorganismen vil i denne situation skulle producere et nyt antistof for at bekæmpe den nye parasitpopulation.

Når immunsystemet har produceret tilstrækkeligt af de nye antistoffer, gentager det hele sig igen.

Parasitten kan give viden om immunsystemet

Som mange andre parasitter forekommer trypanosomerne i forskellige former på forskellige stadier i deres komplicerede livscyklus. Tsetsefluen, der suger blod af et menneske eller kvæg, der er inficeret med parasitten, inficeres med parasitten. Parasitten sætter sig fast i fluens tarm. Tre uger senere optræder parasitten i fluens spytkirtler i en ny form (den "metacykliske" form). I den metacykliske form overføres parasitten ved fluens blodsugning på en ny vært, som kan være et menneske. Blodkar og lymfekirtler inficeres, og personen får periodevise feberanfald, opsvulmninger og hudrødmen. Senere inficerer parasitten centralnervesystemet, hvilket medfører rystesyge og sovesyge, eventuelt med bevidstløshed og død.

Sovesyge har hidtil været meget vanskelig at behandle, da meget af den udviklede medicin giver store bivirkninger. Medicinalindustrien har i øvrigt ikke haft så stor interesse i behandling af sygdommen, da den kun findes i tredjeverdenslande.

Der har dog været stor interesse i at forske i parasittens overfladestruktur for at kunne afdække, hvordan parasitten bærer sig ad med at narre værtens immunsystem. På denne måde kan man nemlig håbe på at lære noget nyt om menneskets immunsystem.

Parasitten er afhængig af hæmgruppen

Forskergruppen har afdækket, hvorfor T. b. brucei ikke kan overleve i mennesket. Når T. b. brucei findes fritsvømmende i blodet, er den afhængig af hæmgrupper fra værten for at kunne lave hæmproteiner, såsom de proteiner, som kaldes cytokromer. Hæm er det iltbærende molekyl i blodet. Men når T. b. brucei optager hæmoglobin medfølger en "trojansk hest", hvis indhold er som gift for parasitten.

Parasitten indfanger hæmoglobin ved hjælp af en receptor, som er et protein på parasitternes overflade. Receptoren kan imidlertid både binde frit hæmoglobin og det hæmoglobin, som har dannet kompleks med det hæmoglobin-bindende Hpr-protein.

Nu er det sådan, at det hæmoglobin-bindende Hpr-protein findes i fedtpartikler i blodet hos mennesket. Parasitten, der søger at optage hæmoglobin, kommer derfor også til at optage de fedtpartikler, som indeholder det hæmoglobin-bindende Hpr-protein, som har dannet kompleks med hæmoglobin.

I blodet findes forskellige fedtpartikler i form af såkaldte lipoproteiner. Sammensætningen af disse fedtpartikler kan variere, idet disse lipoproteiner spiller forskellige roller i blodet. Vi hører specielt meget om HDL (high density lipoprotein, der populært kaldes "det herlige cholesterol") og LDL (low density lipoprotein, der populært kaldes "det lede cholesterol").

En af komponenterne i HDL er apolipoprotein L-I (apoL-I). En anden komponent er netop det ovenfor omtalte hæmoglobin-bindende Hpr-protein.

Det har vist sig, at apolipoproteinet apoL-I er i stand til at dræbe Trypanosoma brucei brucei.

Sådan ødelægges T. brucei brucei

Når den apo-LI-holdige fedtpartikel kommer ind i parasittens lysosomer, trigger apolipoprotein apo-L1 en ukontrolleret opsvulmning af vakuolen, fordi apolipoproteinet apo-L1 i lysosomernes membran danner porer, der er selektive over for anioner. Det medfører ukontrolleret opsvulming af lysosomerne, som følge af øget indre tryk i cellen. Det ender med, at plasmamembranen sprænges og parasitten dør. Der sker en såkaldt trypanolyse.

Det hæmoglobin-bindende Hpr-protein er et protein, som er specifikt for primaterne. Proteinet har 91% sekvenslighed med det andet hæmoglobinbindende protein, som kaldes haptoglobin (Hp),

Begge proteiner binder hæmoglobin (Hb) med høj affinitet. Hp-Hb komplekset (dvs. komplektet mellem haptoglobin og frit hæmoglobin) genkendes specifikt af en receptor hos mennesket, som kaldes CD163, og som kun findes på monocytter og makrofager.

Denne CD163-receptor kan effektivt fjerne frit hæmoglobin fra blod. Derimod kan receptoren ikke bindes til det kompleks, som dannes ved det hæmoglobin-bindende Hpr-proteins binding til frit hæmoglobin.

Det er blevet vist, at det hæmoglobin-bindende haptoglobin Hp konkurrerer lige så godt som det hæmoglobin-bindende Hpr-protein for T. brucei's optagelse af hæmoglobin-bindende Hpr-proteinkomponent af HDL-partiklerne (den såkaldte TLF-1 faktor, som opløser parasitten). Dette tyder på, at parasitreceptoren for disse partikler ikke er i stand til at skelne mellem det hæmoglobin-bindende Hpr-protein og det hæmoglobin-bindende haptoglobin Hp.

I det nye studie, som blev publiceret i det anerkendte tidsskrift Science i begyndelsen af maj i 2008, blev det beskrevet, at både det hæmoglobin-bindende haptoglobin Hp og det hæmoglobin-bindende Hpr-protein bliver taget op af parasitten, men dette kræver i begge tilfælde hæmoglobin.

Omvendt blev hæmoglobin kun optaget af cellerne, når det var til stede sammen med det hæmoglobin-bindende haptoglobin Hp eller det hæmoglobin-bindende Hpr-protein.

For at identificere T. b. brucei parasittens receptor for Hp-Hb/TLF-1, blev ekstrakter af parasitten udsat for affinitetskromatografi på kromatografisøjler, som indeholdt immobiliserede Hp-Hb-komplekser.

Man fandt derved receptoren, og den udviser ikke nogen homologi med sekvenser med kendt funktion, og den er specifik for det parasitstadie, som findes i blodet. Hver parasit indeholder mellem 200 og 400 kopier af denne receptor.

Receptoren har lignende bindingsegenskaber som CD163-receptoren, som findes hos mennesket, idet parasittens receptor genkender Hp-Hb komplekset med høj affinitet, men hverken Hp-proteinet (haptoglobin) eller Hb-proteinet (hæmoglobin) hver for sig.

Men parasitreceptoren binder ud over Hp-Hb altså også det hæmoglobin-bindende Hpr-protein, når dette er bundet til hæmoglobin, hvilket CD163-receptoren hos mennesket ikke gør.

Parasittens receptor og menneskets CD163-receptor har også forskellige reaktioner på ændringer i pH-værdi og Ca++-koncentration.

Parasitten har defekt hæm-biosyntese

Afrikanske trypanosomaer har en defekt i hæm-biosyntesen. De er derfor afhængige af tilførsel af hæm, når de skal danne de for dem livsnødvendige hæmholdige proteiner.

Parasitreceptoren sørger for, at Hp-Hb komplekser, som altså bærer hæm-gruppen, kommer ind i parasitten (i stedet for at aflevere deres hæmoglobin til leveren). Hæmgruppen kommer som nævnt til at indgå i parasittens hæmholdige proteiner. Kun derved kan parasitten overleve i den form, den har i værtens blodkredsløb.

Det er nu påvist, at den hæmoglobin-relaterede virkning på trypanosom-parasitterne i blodet skyldes, at det hæmoglobin-bindende Hpr-protein, der har bundet frit hæmoglobin, optages lige så godt som det haptoglobin (Hp), der har bundet frit hæmoglobin.

Det afgørende er, at der (sammen med det hæmoglobin-bindende Hpr-protein, der har bundet frit hæmoglobin), indføres den nævnte trypanolytiske faktor apo-L1. Det bliver således skæbnesvangert for trypanosomen at bære Hp-Hb receptoren. Denne receptor bringer hæm ind i parasitten, men medbringer samtidig også en faktor, som ødelægger parasitten.

Denne mekanisme er sat ud af spillet hos de sygdomsfremkaldende sovesygeparasitformer, såsom underarten Trypanosoma brucei rhodesiense, idet denne underart har en hæmmer af fedtpartiklen apo-L1. Denne underart er dermed i stand til at fremkalde sovesyge hos mennesket.

Samarbejdet mellem de danske og belgiske forskere har således givet ny viden om menneskets immunsystem. Man har afdækket den trojanske-hest mekanisme, hvor en sygdomsfremkaldende parasit optager én for parasitten livsnødvendig komponent fra menneskeværten, men i tilgift komme til at optage en komponent, der ødelægger parasitten, med mindre parasitten har et helt særligt forsvar herimod.

Denne opdagelse kan måske bane vej for fremstilling af ny medicin mod de tilsvarende, men farlige parasitformer, nemlig f.eks. hvis man kan eliminere disse parasitformers særlige forsvar mod det medbragte apolipoprotein, der er gift for parasitten.

Forskningsarbejdet har derfor givet idéer til udvikling af ny medicin, og forskerne søger da også at beskytte deres opdagelse ved patentering.

Kilder:
Politiken 18. maj 2008, side 7, Videnskab
http://www.au.dk/da/nyheder/presse/2008/020508
Science, vol 320, May 2, 2008, side 677-681
PNAS, vol 104, No 10, March 6, 2007, side4118-4123
Blood June 15, 2006, prepublished online
BioNyt, nr.147, side 20

/ ejbn

/ evtbn147s20