Erster Schritt im Kampf gegen Herzwurmerkrankung

Vielen HundebesitzerInnen ist der Herzwurm (Dirofilaria immitis) vielleicht noch unbekannt: Der parasitäre Auslöser der Herzwurmerkrankung lebt jahrelang unentdeckt im Herzen von Hunden oder auch Katzen und führt schließlich zu deren Tod.

Dieser ursprünglich in wärmeren Gefilden beheimatete Fadenwurm wird in Zukunft - bedingt durch den Klimawandel - bei uns häufiger vorkommen.

Am Department für Chemie der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) wurden jetzt ein erster wichtiger Schritt im Kampf gegen den Herzwurm gesetzt, der letztlich zur Entwicklung spezifischer Medikamente bzw. Impfstoffe führen soll. Die entsprechende Studie ist jetzt im Fachjournal Nature Communications erschienen.

Schon lange ist bekannt, dass sich viele Parasiten mittels ‚süßer‘ Zuckermoleküle, die sie an ihren Zelloberflächen präsentieren, vor dem Immunsystem ihrer Wirte verstecken oder es sogar überlisten.

Diese sogenannten N-Glykane (Kohlenhydratketten), die über eine Aminosäure direkt an Proteine angeheftet werden, sind nicht nur weit verbreitete, sondern auch die wohl kompliziertesten Modifikationen von Proteinen.

Die detaillierte Analyse dieser Modifikationen ist daher ein zeitaufwendiges und schwieriges Unterfangen, aber unbedingt notwendig um spezifische Medikamente bis hin zu Impfstoffen zu entwickeln.

Am Department für Chemie der BOKU entwickelt und verfeinert die Arbeitsgruppe „Molekulare Glykobiologie“ um Dr. Iain Wilson und Dr. Katharina Paschinger Methoden, um diese Molekülart zu untersuchen. Dabei werden verschiedenste biochemische und molekularbiologische Verfahren wie Massenspektrometrie oder Chromatographie verwendet.

In der vom FWF und der EU finanzierten Studie, die soeben im Fachjournal Nature Communicationserschien, konnten sehr große und unerwartet komplexe Strukturen in Dirofilaria immitis detektiert werden.

Zum ersten Mal wurde in Nematoden eine negativ geladene Zuckermodifikation, die sogenannte Glukuronsäure, sowie weitere Dekorationen wie Phosphorylcholine oder Fukosen entdeckt.

Um zu testen ob diese Elemente für das Immunsystem relevant sind, wurde eine neuartige Methode (Carbohydrate-Microarray) verwendet. Dazu werden die zu testenden Zuckerstrukturen auf Glasplatten immobilisiert und die Bindung verschiedenster Proteine oder Sera getestet.

So wurde festgestellt, dass infizierte Hunde Antikörper und immunrelevante Proteine im Blut besitzen, die diese Strukturen erkennen und binden können. Allerdings haben die nativen parasitären Glykane noch weitere Modifikationen, die eben diese Antikörperbindungen reduzieren und damit das wirtsspezifische Abwehrsystem offensichtlich erfolgreich aushebeln.

Mit dieser Arbeit konnte ein erster wichtiger Schritt im Kampf gegen Dirofiliaria immitis gesetzt werden; allerdings sind weitere Studien notwendig um die exakten Wirkmechansimen dieser Moleküle aufzuklären um in Folge effiziente Impfungen entwickeln zu können.

Publikation

Highly modified and immunoactive N-glycans of the canine heartworm.

Nat Commun. 2019 Jan 8;10(1):75.

doi: 10.1038/s41467-018-07948-7