Open Access

Bettina Ruehe

• Die schwere Malariaanämie stellt in endemischen Ländern bei Kindern bis 5 Jahren mit P. falciparum-Infektionen eine der Hauptkomplikationen mit hoher Mortalitätsrate dar. Ein besseres Verständnis der pathophysiologischen Mechanismen, mit denen P. falciparum die schwere Malariaanämie auslöst, ist eine unausweichliche Vorbedingung zur Ergreifung geeigneter Gegenmaßen. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Genexpression der mononukleären Knochenmarkzellen von Kindern im Alter von 1 bis 6 Jahren mit schwerer Malariaanämie infolge einer P. falciparum-Infektion und ihren altersgleichen Kontrollgruppen. Dabei sollte die Regulation von Genen der Erythropoese in der Akutphase der Erkrankung und der Rekonvaleszenz verglichen werden. Darüber hinaus sollten Malariapatienten mit schwerer Anämie jenen ohne Anämie gegenüber gestellt werden. Dazu wurden genomweite Expressionsanalysen mittels Oligonukleotidarrays im Knochenmark der Studienpatienten durchgeführt. Eine Auswahl von differentiell exprimierten, Erythropoese-relevanten Genen wurde anschließend mittels Real Time PCR des gesamten Probenkollektivs validiert und quantifiziert. Die Auswertung der klinischen und laborchemischen Daten zeigte ein homogenes Bild der drei Patientengruppen, die sich nur hinsichtlich der zur Gruppenbildung herangezogenen Anämieparameter, des Laktatwertes, MODS-Score und der Milzgröße unterschieden. Der einheitliche Parasitämieverlauf belegte eindrucksvoll, dass die unterschiedlichen Anämiegrade der drei Gruppen nicht auf verschieden hohen Parasitämien beruhen. Die Daten suggerierten das Vorliegen einer Störung der Erythropoese unter Krankheitseinwirkung, die nach der Parasitenelimination einen zeitlich verzögerten, kompensatorischen Anstieg der Retikulozyten und CD71-positiven Zellen mit darauf folgendem Hämoglobinanstieg nach sich zieht. Mithilfe der Ingenuity Pathway Analyse der Mikroarraydaten und einschlägigen Literatur wurden 14 Erythropoese-relevante Kandidatengene ausgewählt, wovon 11 bei der Validierung mittels Real Time PCR ein eindeutig höheres Expressionsniveau in der Gruppe A der schwer anämischen Patienten zeigten. Im Rahmen der untersuchten Genauswahl ließ sich somit keine Störung der Erythropoese auf Transkriptionsebene feststellen. Ob andere Gene eine pathophysiologisch bedeutsame Rolle spielen, müssen weitergehende Untersuchungen zeigen.
• Severe malarial anaemia is one of the main complications of P. falciparum infections in children under the age of five in endemic countries and involves a high mortality rate. An improved understanding of the pathophysiological mechanisms underlying severe malarial anaemia provoked by P. falciparum is a necessary prerequisite to taking adequate counteractive measures. The objective of this thesis was to analyze the gene expression profile of mononuclear bone marrow cells of children aged 1 to 6 years with severe malarial anaemia due to P. falciparum-infection and their age-matched controls. In doing so, the regulation of genes involved in erythropoiesis in the acute phase of disease was to be compared with the reconvalescent phase. Furthermore, malaria patients with severe anaemia were to be contrasted with those without anaemia. For this purpose, genome-wide expression profiling with oligonucleotide arrays was performed on bone marrow of study patients. A selection of differentially expressed erythropoiesis relevant genes was subsequently validated and quantified by real time PCR of the entire study set. The analysis of the clinical and laboratory data revealed a homogenous composition of the three study groups that only differed in lactate levels, MODS score, splenic size and the haematological variables utilized for group classification. The uniform trends in parasitaemia strikingly demonstrated that the varied grades of anaemia in the three study groups are not based on different levels of parasitaemia. The data set suggests a malfunctioning of erythropoiesis under the influence of disease which entails a delayed compensatory increase in reticulocytes and CD71 positive cells after parasite elimination as well as a subsequent rise in haemoglobin. By conducting an Ingenuity Pathway Analysis of the microarray data and an extensive literature search, 14 erythropoiesis relevant genes were selected of which 11 revealed distinctly higher expression levels in group A of severely anaemic patients when validated by real time PCR. Thus, within the selection of genes analyzed no malfunctioning in erythropoiesis could be detected on the level of transcription. Whether other genes play a pathophysiologically significant role must be shown by further investigations.