FAQ
© 2015 Staats- und Universitätsbibliothek
Hamburg, Carl von Ossietzky

Öffnungszeiten heute09.00 bis 24.00 Uhr alle Öffnungszeiten

Eingang zum Volltext in OPUS

Hinweis zum Urheberrecht

Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-46177
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2010/4617/


Untersuchungen zur Plasmodium falciparumassoziierten Anämie: Nachweis von Veränderungen an der Membran nicht infizierter Erythrozyten durch Interaktion mit Wirts- und Plasmodium-Molekülen

Kowalsky, Katharina

Originalveröffentlichung: (2010) Brattig NW, Kowalsky K, Liu X, Burchard GD, Kamena F, Seeberger PH “Plasmodium falciparum glycosylphosphatidylinositol toxin interacts with the membrane of nonparasitized red blood cells: a putative mechanism contributing to malaria anemia” Microbes Infect. 2008 Jul;10(8):885-91, „Plasmodium falciparum GPI interacts with erythrocyte membranes and is recognised by antibodies of a P. falciparum-infected person“ Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Parasitologie, Hamburg, „Plasmodium falciparum glycosylphosphatidylinositol (malaria toxin) interacts with erythrocyte membranes eliciting a recognition by antibodies from P. falciparuminfected persons“ Kongress der Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene, London
pdf-Format:
 Dokument 1.pdf (4.751 KB) 


SWD-Schlagwörter: Malaria , Malaria tropica , Plasmodium falciparum , Anämie , Durchflusscytometrie
Freie Schlagwörter (Deutsch): nicht infizierte Erythrozyten
Freie Schlagwörter (Englisch): non-infected erythrocytes
Basisklassifikation: 44.44
Institut: Chemie
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Brattig, Norbert W. (PD Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 16.04.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 10.06.2010
Kurzfassung auf Deutsch: Eine schwere Anämie ist bei Kindern unter zwei Jahren die häufigste Komplikation
einer Infektion mit Plasmodium falciparum (P.f.). Der überwiegende Teil der zerstörten
Erythrozyten ist dabei nicht infiziert. Bisher liegen nur wenige Untersuchungen zum
Mechanismus der Elimination dieser nicht infizierten Erythrozyten vor. Membranveränderungen
von Erythrozyten können die Bindung von Immunglobulinen und Komplementproteinen
an die Erythrozytenmembran bedingen, was zu einem Abbau derart
markierter Zellen durch Phagozyten, wahrscheinlich in der Milz, führen kann. Zum
besseren Verständnis dieser Abläufe wurde die vorliegende Studie mit Kindern, die an
einer schweren Malariaanämie litten, in einem Endemiegebiet (Kumasi, Ghana)
durchgeführt. Bei den Untersuchungen standen Membranveränderungen von nicht infizierten
Erythrozyten im Vordergrund. In dieser Studie wurde darüber hinaus das
Vorkommen von Hämozoin in peripheren Leukozyten untersucht, da das Hämoglobinabbauprodukt
Hämozoin im Zusammenhang mit der Malariaanämie stehen kann.
In unabhängigen Experimenten wurde untersucht, ob naive Erythrozyten durch
Exposition gegenüber dem Malariatoxin verändert werden und ob spezifische Antikörper
an derart markierte Zellen binden.
Der Fokus der Studie über Oberflächenveränderungen der Erythrozyten lag auf
der Prüfung einer Bindung von Immunglobulin G (IgG) und Immunglobulin M (IgM) bzw.
von Komplementprotein C3d an Erythrozyten der Patienten. Die Anwendung der
sensiblen Technik der Durchflusszytometrie erlaubte eine Differenzierung zwischen
nicht infizierten und infizierten Erythrozyten, wobei insbesondere nicht infizierte
Erythrozyten betrachtet wurden. Keine Unterschiede zwischen Anämiepatienten und
Nichtanämiepatienten fanden sich für eine Bindung von IgG. Im Gegensatz dazu waren
in der Gruppe der Kinder mit einer schweren Anämie signifikant mehr IgM-bindende,
nicht infizierte Erythrozyten erkennbar als in der Gruppe der Patienten ohne schwere
Anämie. Des Weiteren zeigte sich, dass die Gruppe der Anämiepatienten ebenfalls eine
signifikant erhöhte C3d-Bindung aufwies. Allerdings lag der Anteil jener Zellen, welche
positiv für eine IgM- bzw. eine C3d-Bindung waren, in den meisten Fällen unter einem
Prozent. Grund dafür könnte sein, dass die Kinder bei der Aufnahme ins Krankenhaus
bereits eine schwere Anämie entwickelt hatten. Eythrozyten mit gebundenen
Zusammenfassung
2
Antikörpern oder Komplementproteinen könnten zu diesem Zeitpunkt bereits aus der
Zirkulation entfernt worden sein.
Aufgrund der depolarisierenden optischen Eigenschaften können Hämozoin
haltige Leukozyten im peripheren Blut mittels Durchflusszytometrie nachgewiesen werden,
wobei die unterschiedlichen Populationen der weißen Blutkörperchen voneinander
unterschieden werden können. Es zeigte sich, dass bei Patienten mit einer schweren
Malariaanämie deutlich mehr Hämozoin haltige Monozyten und neutrophile
Granulozyten nachweisbar waren als bei Patienten ohne eine schwere Malariaanämie
oder bei gesunden Europäern. Erstmalig konnte in dieser Studie das Auftreten einer
Hämozoin positiven Population nachgewiesen werden, die eine geringe Expression von
FcgammaRIII (CD16) aufwies. Diese Zellen ließen sich aufgrund der deutlich
geringeren Granularität und Größe jedoch nicht zu den Granulozyten, sondern eher den
Lymphozyten oder evtl. den Monozyten zuordnen. Ähnlich wie die Monozyten und
Neutrophilen weist auch diese Population mit geringer Expression von FcgammaRIII
(CD16) vermehrt Hämozoin haltige Zellen in der Gruppe der Anämiepatienten auf. Mit
den vorliegenden Daten konnte diese Population jedoch nicht eindeutig identifiziert
werden.
In einer zusätzlichen Studie wurde eine mögliche Interaktion des Malariatoxins
Glykosylphosphatidylinositol (P.f.-GPI) mit der Erythrozytenmembran untersucht. Das
unter natürlichen Bedingungen im Blut freigesetzte P.f.-GPI wurde hierbei als Syntheseprodukt
mit naiven Erythrozyten inkubiert. Die Ergebnisse zeigen, dass das P.f.-GPI in
die Erythrozytenmembran inserieren kann und von Antikörpern im Serum akut
erkrankter Patienten erkannt wird. Diese Erkennung, die in den Wochen nach
Therapiebeginn schnell abnimmt, wird bei Erwachsenen von IgM-Antikörpern dominiert.
Bei Kindern herrscht eine Erkennung durch IgG vor. Eine Reaktion des freigesetzten
P.f.-GPI mit der Membran nicht infizierter Erythrozyten und deren Opsonisierung mit
Immunglobulinen und Komplementproteinen kann an der Entstehung einer
Malariaanämie beteiligt sein.
Kurzfassung auf Englisch: Severe anaemia is the most frequent complication of an infection with
Plasmodium falciparum (P.f.) in children under the age of two years. The
predominant part of destructed erythrocytes is non-infected. Little research has been
done to explore the underlying mechanism of the elimination of these non-infected
erythrocytes. Membrane changes of erythrocytes may result in binding of
immunoglobulins and complement proteins to the surface of erythrocytes, leading to
destruction of these tagged erythrocytes by phagocytes, probably in the spleen. For a
better understanding of these processes the clinical trial presented in this thesis was
conducted with children suffering from severe malaria anaemia in an endemic area
(Kumasi, Ghana). Special attention of the experiments for membrane changes was
on non-infected erythrocytes. Furthermore the presence of haemozoin-carrying
leukocytes was examined in the presented study since the degradation product of
haemoglobin – haemozoin - might be associated with malaria anaemia. In independent
experiments it was investigated if naïve erythrocytes are affected through
exposition to the malaria toxin and if specific antibodies bind to those altered cells.
The study about surface changes of erythrocytes focussed on testing for
binding of immunoglobulin G (IgG), immunoglobulin M (IgM) or the complement
protein C3d on patients’ erythrocytes. By applying the sensitive technique of flow
cytometry it was possible to differentiate between non-infected and infected
erythrocytes, and special emphasis was laid on non-infected erythrocytes. No
differences could be found between patients with and without severe anaemia for the
binding of IgG. In contrast to these findings, the group of children with severe
anaemia showed significantly more IgM-binding erythrocytes than children without
severe anaemia. In addition, the group of anaemic patients exhibited increased
binding of the complement protein C3d. However, the percentage of cells that were
positive for an IgM or C3d binding was in most cases below one percent. A possible
reason for this could be that at the time of admission to the hospital the children had
already developed a severe anaemia. Erythrocytes with bound immunoglobulins or
complement proteins might have been eliminated from circulation by that time.
Summary
- 2 -
Haemozoin-carrying leukocytes in the blood can be detected via flow
cytometry due to the depolarising properties of haemozoin crystals. Different
leukocyte populations can be distinguished in addition. Patients with severe anaemia
presented more haemozoin-carrying monocytes and granulocytes than children
without severe anaemia and European controls. For the first time this study revealed
a haemozoin positive population with low FcgammaRIII (CD16) expression. These
cells could not be related to granulocytes due to a low granularity and size, but rather
to the lymphocyte or possibly to the monocyte population. Children with severe
anaemia showed increased quantities of haemozoin-carrying cells with low
FcgammaRIII (CD16) expression similar to the monocytes and granulocytes.
However, with the obtained data this population could not be distinctively identified.
In a supplementary study a possible interaction of the malaria toxin glycosylphosphatidylinositol
(P.f.-GPI) with the erythrocyte membrane was investigated.
Naturally, P.f.-GPI is released into the blood. In these experiments synthetic P.f.-GPI
was incubated with naïve erythrocytes. The results clearly indicated an insertion of
P.f.-GPI into the erythrocyte membrane, since only these treated cells were
recognised by antibodies in sera from patients with acute malaria. In a follow-up
patient this recognition declined rapidly in the weeks after the start of antimalarial
therapy and was dominated by IgM-antibodies in adults. In contrast, children
displayed a strong IgG-recognition. These obtained data indicate that a reactivity of
in vivo released P.f.-GPI with the membrane of non-infected erythrocytes and their
opsonisation with immunoglobulins and complement proteins can be involved in the
development of malaria-associated anaemia.

Zugriffsstatistik

keine Statistikdaten vorhanden
Legende