- Warum Malariaparasiten Hämoglobin abbauen
- Wie Lactoferrin die Hämozoin-Bildung beeinflussen könnte
- Der Effekt scheint nicht allein von der Eisenbindung abzuhängen
- Frühere Forschung zu Lactoferrin und Malaria
- Was bedeuten die Ergebnisse für die Malariaforschung?
- Fazit: Interessante Effekte von Lactoferrin in der Malariaforschung
Malaria gehört weiterhin zu den bedeutendsten Infektionskrankheiten weltweit. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation WHO wurden für das Jahr 2024 rund 282 Millionen Erkrankungen und etwa 610.000 Todesfälle geschätzt. Besonders betroffen ist die WHO-Region Afrika, auf die der überwiegende Teil der weltweiten Malariafälle und Todesfälle entfällt.
Die Behandlung von Malaria hat in den vergangenen Jahrzehnten große Fortschritte gemacht. Gleichzeitig stellen Resistenzen gegen etablierte Wirkstoffe die Forschung vor neue Herausforderungen. Entsprechend groß ist das Interesse an neuen Angriffspunkten im Stoffwechsel der Malariaparasiten.
Eine im Jahr 2024 im Fachjournal veröffentlichte Studie rückt ein eisenbindendes Protein in den Fokus: Lactoferrin. Es ist vor allem als natürlicher Bestandteil von Milch und verschiedenen Körpersekreten bekannt. Die Forschungsgruppe untersuchte, ob bovines Lactoferrin direkt in einen zentralen Stoffwechselprozess von Malariaparasiten eingreifen kann. Die Ergebnisse sind vielversprechend.
Warum Malariaparasiten Hämoglobin abbauen
Malaria wird durch Parasiten der Gattung Plasmodium verursacht. Nach der Infektion durch eine weibliche Anopheles-Mücke durchlaufen die Parasiten verschiedene Entwicklungsstadien im menschlichen Körper.
Für die typischen Krankheitssymptome ist insbesondere die Phase entscheidend, in der sich die Parasiten innerhalb der roten Blutkörperchen vermehren. Dort nutzen sie unter anderem das vorhandene Hämoglobin als Nährstoffquelle.
Dabei entsteht allerdings ein Problem für den Parasiten. Beim Abbau von Hämoglobin wird freies Häm freigesetzt. In dieser Form ist es auch für den Parasiten selbst toxisch. Plasmodium besitzt deshalb einen Mechanismus, mit dem das freie Häm in die weniger schädliche kristalline Substanz Hämozoin umgewandelt wird. Diese Hämozoin-Bildung ist für das Überleben des Parasiten wichtig und stellt gleichzeitig einen möglichen Angriffspunkt für Medikamente dar.
Wie Lactoferrin die Hämozoin-Bildung beeinflussen könnte
In der 2024 veröffentlichten Studie untersuchten die Forschenden zunächst im Labor, ob bovines Lactoferrin in die Bildung von Hämozoin eingreifen kann. Dabei zeigte sich: Lactoferrin bindet direkt an Häm und kann dadurch dessen Umwandlung zu Hämozoin hemmen.
Je höher die eingesetzte Lactoferrin-Konzentration war, desto stärker fiel dieser Effekt in den Versuchen aus. Somit könnte Lactoferrin an zwei Punkten des Häm-Stoffwechsels ansetzen. Es könnte einerseits die Entstehung von Hämozoin hemmen und andererseits mit bereits vorhandenem Hämozoin interagieren.
Der Effekt scheint nicht allein von der Eisenbindung abzuhängen
Da Lactoferrin vor allem für seine Fähigkeit bekannt ist, Eisen zu binden, untersuchten die Forschenden, ob diese Eigenschaft den beobachteten Effekt erklären könnte. Dafür verglichen sie Apo-Lactoferrin, natives Lactoferrin und eisenreiches Holo-Lactoferrin. Zwischen den verschiedenen Formen zeigte sich jedoch kein entscheidender Unterschied in der untersuchten antimalariellen Aktivität. Das spricht dafür, dass nicht allein die Eisenbindung eine Rolle spielt.
Bei der weiteren Analyse rückte vor allem der sogenannte C-Lobe in den Fokus, einer der beiden größeren strukturellen Bereiche von Lactoferrin. Es stellte sich heraus:
- Der isolierte C-Lobe konnte an Häm binden.
- Er hemmte weiterhin die Bildung von Hämozoin.
- Auch ein untersuchter Abschnitt aus 47 Aminosäuren zeigte eine entsprechende Aktivität.
Das deutet darauf hin, dass bestimmte Bereiche innerhalb des Lactoferrin-Moleküls für die Interaktion mit Häm besonders wichtig sein könnten.
Ergebnisse aus dem präklinischen Modell
Nach den Laborversuchen prüften die Forschenden die beobachteten Effekte zusätzlich in einem präklinischen Malariamodell mit Plasmodium berghei. Auch hier zeigte sich eine verringerte Parasitenvermehrung unter Lactoferrin. Die Ergebnisse stützen damit die zuvor beobachteten Mechanismen, lassen sich jedoch nicht direkt auf den Menschen übertragen.
Frühere Forschung zu Lactoferrin und Malaria
Lactoferrin ist in der Malariaforschung schon seit mehreren Jahrzehnten ein Thema. Bereits 1987 wurde humanes Lactoferrin in vitro an Plasmodium falciparum untersucht. Sowohl eisenarmes als auch eisenbeladenes Lactoferrin hemmte in diesen Versuchen die Vermehrung des Parasiten. Als mögliche Erklärung diskutierten die Forschenden damals unter anderem oxidative Prozesse, die durch Lactoferrin und gebundenes Eisen entstehen könnten.
Die aktuelle Studie ergänzt diese früheren Beobachtungen um einen weiteren Ansatz. Sie zeigt, dass Lactoferrin direkt mit Häm und Hämozoin interagieren kann. Damit gibt es inzwischen Hinweise auf mehrere unterschiedliche Mechanismen, über die Lactoferrin mit verschiedenen Stadien und Prozessen von Plasmodium interagieren könnte.
Was bedeuten die Ergebnisse für die Malariaforschung?
Die Ergebnisse liefern neue Hinweise darauf, wie Lactoferrin mit Malariaparasiten interagieren könnte. Für eine mögliche Anwendung beim Menschen lassen sich daraus bislang jedoch keine direkten Schlüsse ziehen. In der aktuellen Studie wurde mit Plasmodium berghei ein Malariaparasit untersucht, der vor allem als Modell in der Forschung verwendet wird. Ob sich die beobachteten Mechanismen in gleicher Weise auf humanpathogene Arten wie Plasmodium falciparum oder Plasmodium vivax übertragen lassen, ist noch offen.
Ebenso ist nicht geklärt, welche Konzentrationen von Lactoferrin im menschlichen Körper notwendig wären, um Häm und Hämozoin in vergleichbarer Weise zu beeinflussen. Für die Forschung ist vor allem der beschriebene Mechanismus interessant. Die Umwandlung von toxischem Häm zu Hämozoin ist für den Parasiten wichtig und bereits ein bekannter Angriffspunkt antimalarieller Wirkstoffe.
Fazit: Interessante Effekte von Lactoferrin in der Malariaforschung
Die Forschung zu Lactoferrin und Malaria befindet sich weiterhin in einem frühen Stadium. Die 2024 veröffentlichte Studie liefert jedoch neue Hinweise darauf, dass bovines Lactoferrin direkt in einen zentralen Stoffwechselprozess von Malariaparasiten eingreifen kann. Damit liefert Lactoferrin einen interessanten Ansatzpunkt für die weitere experimentelle Malariaforschung.
Originalpublikation
Obayashi M, Kimura M, Haraguchi A et al. Bovine lactoferrin inhibits Plasmodium berghei growth by binding to heme. Scientific Reports. 2024;14:20344. DOI: 10.1038/s41598-024-70840-6. Link zur Studie: Originalartikel
Original-PDF: https://www.nature.com/articles/s41598-024-70840-6.pdf
Weitere Literatur
Fritsch G, Sawatzki G, Treumer J, Jung A, Spira DT. Plasmodium falciparum: inhibition in vitro with lactoferrin, desferriferrithiocin, and desferricrocin. Experimental Parasitology. 1987;63(1):1–9.
Anand N. Antiparasitic activity of the iron-containing milk protein lactoferrin and its potential derivatives against human intestinal and blood parasites. Frontiers in Parasitology. 2024.
World Health Organization. World Malaria Report 2025.
