Blut ist reich an Nährstoffen, aber schwer verdaulich. Das Verdauungssystem von Bluttrinkern ist deshalb auf die ungewöhnliche Nahrung spezialisiert.
Da Blut einen reichhaltigen Nährstoff-Cocktail darstellt, haben sich zahlreiche Lebewesen darauf spezialisiert, diese Nahrungsquelle anzuzapfen. Trotzdem ist die Verdauung bestimmter Blutbestandteile, wie Häm, äußerst kompliziert. Blutsauger entwickelten daher Strategien, um die giftige Substanz unschädlich zu machen. Genau diese Mechanismen sind Zielobjekt der medizinischen Forschung, um wiederum die Blut-Parasiten zu bekämpfen.
Neben vielen Insekten und Milben finden sich auch Bluttrinker unter den Wirbeltieren, darunter sind Vogelarten, Reptilien, Fische und sogar einige Säugetiere. Forscher wie Shu Qin Toh und sein Team vom Queensland Institute of Medical Research, Australien interessieren sich aber vor allem für einzellige Vampire, wie den Malaria Erreger Plasmodium falciparum.
Inhaltsstoffe von Blut
Blut besteht etwa zur Hälfte aus wässrigem Blutplasma, in dem Proteine, Salze, Zucker, Fette und Vitamine gelöst sind und zur Hälfte aus Zellen, wobei die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) den Großteil (96%) der Blutzellen ausmachen. Erythrozyten stellen das Verdauungssystem der bluttrinkenden Parasiten (Hämoparasiten) vor die größten Probleme.
Häm: Crux und Segen
Häm ist Bestandteil und Namensgeber des Sauerstoff-Transportproteins Hämoglobin und als Farbstoff für die rote Farbe von Blut verantwortlich. Wenn Erythrozyten, die zum größten Teil aus Hämoglobin bestehen, im Verdauungsprozess gespalten werden, wird Häm frei. Als wichtige Komponente vieler biologischer Prozesse ist Häm lebensnotwendig, aber in ungebundener Form ist das Molekül toxisch. Die Toxizität dieser Komponente beruht auf ihrem Aufbau aus einem Eisen- Atom und hoch reaktivem Porphyrin, einer chemischen Struktur mit 4 Stickstoffatomen. Eisen ist ein Übergangsmetall und existiert als 2- oder 3-fach geladenes, und damit ebenfalls reaktionsfreudiges Molekül. Die Reaktivität von Eisen und Porphyrin macht Häm gleichermaßen essentiell wie giftig. Essentiell, weil es Stoffwechselreaktionen unterstützt, toxisch, weil es freie Radikale bildet, welche Zellen zerstören oder deren Entwicklung beeinflussen können.
Strategien und Schwachstellen
Über die Methoden, die von Parasiten entwickelt wurden, um Blut zu recyceln, ist noch nicht viel bekannt, obwohl dieser Prozess essentiell für deren Embryogenese, Wachstum und Entwicklung ist. Grundsätzlich gibt es verschiedene Wege, Häm unschädlich zu machen und überflüssiges Häm los zu werden. Einige Blut-Parasiten zerlegen Häm enzymatisch in Eisen und andere, weniger reaktive Bestandteile, die sie verwerten können. Andere kapseln die Blutmahlzeit in eine Art Filter ein, der nur für Nährstoffe durchlässig ist und schädliche Substanzen einschließt. Dieser Filter wird im Darm der Bluttrinker gebildet und verhindert, dass Toxine in den Verdauungstrakt gelangen.
Malaria-Erreger benutzen Hemozoin bei der Häm-Detoxifikation: Hemozoin ist ein Pigment, das die Plasmodien selbst herstellen. Mit Hilfe dieses Pigments wird toxisches Häm zu Kristallen verbunden, die für Malaria-Erreger unschädlich sind. Besonders interessant ist diese Methode für die medizinische Forschung, da Malaria bekämpft werden kann, indem man medikamentös in die Hemozoin-Bildung eingreift. Erste Erfolge diesbezüglich wurden mit dem Wirkstoff Quinoline erzielt.