Undersøgelse kan hjælpe med at forklare, hvorfor jern kan forværre malariainfektion

En ny undersøgelse ledet af forskere på St. Jude Children's Research Hospital kan hjælpe med at forklare, hvorfor jern kan forværre malariainfektion, og hvorfor gravide kvinder både er mere sårbare over for alvorlig malaria og mere tilbøjelige til at udvikle anæmi.

Undersøgelsen, offentliggjort i dag i tidsskriftet Nature Communications, fandt ud af, at jern fremmer vækst og virulens af malariaparasitten Plasmodium falciparum gennem modulering af et værtsprotein kaldet hæmoxygenase-1 eller HO-1.

Jernrige diæter og intravenøst ​​jerntilskud er blevet forbundet med øget malariaforekomst, parasitæmi og alvorlig sygdom i flere epidemiologiske undersøgelser. Gravide kvinder har med deres øgede jernbehov en større risiko for at udvikle anæmi samt alvorlig malaria, hvilket understreger behovet for at forstå sammenhængen mellem jernstatus, HO-1 og malariapatogenese.

"Malariaparasitter bruger værts-afledt hæm fra hæmoglobinfordøjelse til deres vækst og udvikling, og fri hæm har skadelige virkninger på værten," sagde den tilsvarende forfatter Dr. Elizabeth Winzeler. "Tidligere arbejde fra vores laboratorium identificerede HO-1 som et kritisk værtsprotein, der nedbryder hæm for at reducere de toksiske virkninger af fri hæm og forhindre alvorlig malaria hos mus. I det aktuelle studie forsøgte vi at bestemme, hvordan jernstatus kan modulere disse processer. "

Forskerne fandt ud af, at tilgængeligheden af ​​jern øger ekspressionen af ​​HO-1 i makrofager, som er celler, der spiller en vigtig rolle i immunresponset på malaria. HO-1-ekspression blev forstærket af den jernafhængige induktion af transkriptionsfaktoren Nrf2, som regulerer ekspressionen af ​​en række gener involveret i cellulært forsvar mod oxidativt stress.

Den øgede HO-1-ekspression førte til øget produktion af biliverdin, som er et produkt af hæm-nedbrydning. Biliverdin kan omdannes til bilirubin, som har antioxidante og anti-inflammatoriske egenskaber.

Forskerne fandt ud af, at behandling med bilirubin reducerede væksten af ​​malariaparasitter in vitro og in vivo. Desuden fandt de, at mus med højere niveauer af HO-1 og biliverdin var mere modstandsdygtige over for malariainfektion.

Disse resultater tyder på, at jern-induceret HO-1-ekspression og biliverdinproduktion kan være vigtige mekanismer, hvorved jern fremmer væksten og virulensen af ​​P. falciparum, og at HO-1 og biliverdin kan repræsentere nye terapeutiske mål til behandling af malaria.

"Yderligere undersøgelse er nødvendig for at afgøre, om HO-1-induktion og biliverdinproduktion kan målrettes terapeutisk til at behandle eller forebygge malaria, især hos patienter med jernoverskud eller under graviditet," sagde Winzeler. "HO-1-ekspression og biliverdinproduktion kan også tjene som biomarkører til at overvåge malariasygdomsforløb og behandlingsrespons."