Het afgelopen jaar zijn er flinke vorderingen gemaakt in onderzoek naar sikkelcelanemie én malaria. Deze twee ziekten hebben een interessante relatie, vertelt gastauteur Sidhartha Chafekar. Zonder malaria was sikkelcelanemie misschien wel nooit ontstaan.
Natuurlijke selectie door malaria
Malaria, een tropische ziekte veroorzaakt door de parasiet Plasmodium, wordt overgedragen op de mens door een muggenbeet. Na de muggebeet dringt de parasiet eerst de levercellen en vervolgens de rode bloedcellen binnen. Vervolgens begint daar een cyclus waarin de parasieten zich vermenigvuldigen tot de cel vol zit, waardoor de rode bloedcellen barsten, waarna weer invasie van nog gezonde bloedcellen plaatsvindt, enzovoorts. Deze cycli gaan gepaard met koortsaanvallen na elke uitbarsting. Malaria eist een zware tol in tropische gebieden met een dodental van rond de 800.000 per jaar.
Door de permanente aanwezigheid van de malaria-parasiet in de humane populatie heeft er natuurlijke selectie plaatsgevonden waarbij die mensen die het best tegen malaria kunnen in het voordeel zijn. Daardoor is er op den duur een soort resistentie ontstaan tegen malaria. Dit is waar sikkelcelanemie komt kijken: de genetische verandering die sikkelcelanemie veroorzaakt zorgt namelijk voor een betere bescherming tegen malaria.
Sikkelcelanemie als resistentie tegen malaria
Sikkelcelanemie wordt gekarakteriseerd door bloedarmoede, doorbloedings-stoornissen en uiteindelijk het afsterven van weefsels en complete organen. Deze bloedziekte wordt veroorzaakt door een foutje in het gen voor hemoglobine, het zuurstof-transporterende eiwit in rode bloedcellen. Door de mutatie in het hemoglobine-gen ontstaat in plaats van het normale hemoglobine A-eiwit (HbA), een veranderde vorm, hemoglobine S (HbS). HbS heeft de neiging om aan elkaar te gaan plakken en lange strengen te vormen in de rode bloedcel. Daardoor neemt de cel de karakteristieke sikkelvorm aan, waar de ziekte zijn naam aan dankt. Een persoon heeft twee kopieën van dit HbS-gen nodig om de symptomen van sikkelcelanemie te krijgen. Een persoon met één HbA gen en één HbS gen is drager van de ziekte maar vertoont nauwelijks symptomen.
Het zijn juist deze dragers van sikkelcelanemie die beter tegen malaria kunnen, en daardoor evolutionair gezien in het voordeel zijn. Sikkelcelanemie komt om die reden ook het meest voor in gebieden waar malaria endemisch is.
De relatie tussen malaria en sikkelcelanemie werd bijna zestig jaar geleden voor het eerst gelegd door Dr. Allison, in een artikel in British Medical Journal. Hij onderzocht het bloed van kinderen tussen de vier maanden en vier jaar met malaria in Oegandese dorpen, en vond dat kinderen met het HbS gen lagere niveaus aan parasieten in het bloed hadden. Sindsdien toonde steeds meer onderzoek de duidelijke relatie tussen deze twee ziektes aan.
Een nieuwe aanpak van malaria?
Maar hoe deze relatie op celniveau in elkaar steekt, is pas onlangs aan het licht gekomen. Gezonde rode bloedcellen hebben een flexibel ‘skelet’ waardoor het zich door de kleinste bloedvaatjes heen kan wurmen. Dat komt door actine, het eiwit in de cel dat het skelet vormt. De malaria-parasiet gebruikt het actine van zijn gastheercel als transportroute om één van zijn eigen eiwitten, adhesin, aan de oppervlakte van de cel te krijgen. Hierdoor worden rode bloedcellen plakkerig waardoor ze aan de vaatwand van de kleine bloedvaten blijven plakken. Door deze slimme truc kunnen geïnfecteerde bloedcellen (en daarmee ook de parasiet Plasmodium) niet door de milt worden afgebroken omdat ze daar nooit langskomen.
In de sikkelvormige rode bloedcellen is de structuur van het skelet veranderd, waardoor de parasiet het actine niet meer kan gebruiken voor eigen gewin. Daardoor blijft het plakkerige parasiet-eiwit adhesin in de rode bloedcel. De parasieten worden nu samen met zijn gastheercel in de milt afgebroken en kunnen zich niet meer verder verspreiden. Malaria kan hierdoor in dragers van de sikkelcelmutatie niet tot volle wasdom komen.
Een volgende stap in het onderzoek is uitvinden welke parasiet-eiwitten betrokken zijn bij het kapen van actine uit de gastheercel. Tegen deze eiwitten kunnen later misschien remmers worden ontwikkeld. Hoewel er momenteel kleine successen worden geboekt met vaccinaties tegen malaria (zie hier,en hier) kan het geen kwaad om ook andere therapeutische invalhoeken bij de aanpak van malaria te onderzoeken.
Door het terugdringen en misschien ooit uitroeien van malaria zal de evolutionaire druk op het humane genoom door de parasiet afnemen. Mogelijk zal de mutatie die sikkelcelanemie veroorzaakt geen voordelen meer brengen en langzaam verdwijnen. Er lijkt hier al bewijs voor te zijn: bij (West)-Afrikanen die nu in Amerika wonen, waar malaria niet voorkomt, daalt het voorkomen van sikkelcelanemie. Met het uitroeien van malaria slaan we mogelijk twee vliegen in een klap.
(Featured foto van wildxplore)
Reacties (3)
Interessant! Meer van dit soort artikelen alsjeblieft :)
Een duidelijk en goed geschreven artikel over de grootste human serial killer. Een klein puntje: het verdwijnen van sikkelcelanemie bij Amerikanen van Afrikaanse afkomst waar de auteur van rept in de laatste alinea kan natuurlijk ook aan hele andere oorzaken liggen dan de afwezigheid van Malaria (een ziekte die bovendien tot in de twintigste eeuw aldaar voorkwam, zij het niet zo verwoestend als in Afrika)..
Dat de ziekte verdwijnt is nogal inherent aan deze genetische aandoening. Homozygoten hebben vrij grote kans op sterfte. Zonder een sterke selectieve druk ten gunste van de heterozygoten (zoals malaria), zal het gen inderdaad uiteindelijk uitsterven in de populatie, aangezien een kwart van de kinderen van twee heterozygoten homozygoot wordt. Het is niet voor niets dat het gen vrijwel uitsluitend aangetroffen wordt in gebieden met een hoge malaria-incidentie. Dit is zo’n beetje het klassieke voorbeeld dat je te zien/horen krijgt bij elke introductie in de genetica. Dus ja, het verdwijnen van deze genetische afwijking is geheel te wijten aan “gebrek” aan malariaparasieten.
Als ik me niet vergis wordt er op Cyprus bij huwelijken altijd genetisch onderzoek gedaan (onder andere naar deze mutatie) om ouders de ellende van een sikkelcelkindje (en andere erfelijke aandoeningen) te besparen.