Studien, publicerad i dag i tidskriften Nature Communications, fann att järn främjar tillväxt och virulens av malariaparasiten Plasmodium falciparum genom modulering av ett värdprotein som kallas hem oxygenase-1 eller HO-1.
Järnrik kost och intravenöst järntillskott har associerats med ökad malariaincidens, parasitemi och allvarlig sjukdom i flera epidemiologiska studier. Gravida kvinnor, med sitt ökade järnbehov, löper en större risk att utveckla anemi såväl som svår malaria, vilket understryker behovet av att förstå sambandet mellan järnstatus, HO-1 och malariapatogenes.
"Malariaparasiter använder värdhärlett hem från hemoglobin-nedbrytning för sin tillväxt och utveckling, och fritt hem har skadliga effekter på värden", säger motsvarande författare Dr. Elizabeth Winzeler. "Tidigare arbete från vårt laboratorium identifierade HO-1 som ett kritiskt värdprotein som bryter ned hem för att minska de toxiska effekterna av fritt hem och förhindra svår malaria hos möss. I den aktuella studien försökte vi avgöra hur järnstatus kan modulera dessa processer. "
Forskarna fann att järntillgänglighet ökar uttrycket av HO-1 i makrofager, som är celler som spelar en viktig roll i immunsvaret mot malaria. HO-1-uttryck förstärktes av den järnberoende induktionen av transkriptionsfaktorn Nrf2, som reglerar uttrycket av en mängd olika gener involverade i cellulärt försvar mot oxidativ stress.
Det ökade HO-1-uttrycket ledde till ökad produktion av biliverdin, som är en produkt av hemnedbrytning. Biliverdin kan omvandlas till bilirubin, som har antioxiderande och antiinflammatoriska egenskaper.
Forskarna fann att behandling med bilirubin minskade tillväxten av malariaparasiter in vitro och in vivo. Dessutom fann de att möss med högre nivåer av HO-1 och biliverdin var mer resistenta mot malariainfektion.
Dessa fynd tyder på att järninducerat HO-1-uttryck och biliverdinproduktion kan vara viktiga mekanismer genom vilka järn främjar tillväxten och virulensen av P. falciparum och att HO-1 och biliverdin kan representera nya terapeutiska mål för behandling av malaria.
"Ytterligare undersökning behövs för att avgöra om HO-1-induktion och biliverdinproduktion kan riktas terapeutiskt för att behandla eller förebygga malaria, särskilt hos patienter med järnöverskott eller under graviditet," sa Winzeler. "HO-1-uttryck och biliverdinproduktion kan också fungera som biomarkörer för att övervaka malariasjukdomsprogression och behandlingssvar."
