Toxoplasmose im Gehirn: Warum sich Immunzellen selbst opfern

Rund ein Drittel der Weltbevölkerung trägt Toxoplasma gondii in sich. Der Parasit bleibt oft unbemerkt – selbst dann, wenn er sich dauerhaft im Nervengewebe einnistet. Für gesunde Menschen verläuft die Infektion meist harmlos. Gefährlich kann sie jedoch für ungeborene Kinder werden, wenn sich eine Frau während der Schwangerschaft erstmals infiziert.

In diesem Fall drohen schwere Schäden am Gehirn oder an den Augen des Kindes. Auch bei immungeschwächten Personen, etwa nach Organtransplantationen, bei Krebs oder HIV, kann eine Toxoplasmose lebensbedrohlich verlaufen. Besonders kritisch wird es, wenn das Gehirn betroffen ist.

Eine aktuelle Studie liefert nun einen präzisen Einblick in die Abwehrmechanismen bei einer Toxoplasmose im Gehirn. Sie zeigt, warum die Infektion trotz der dauerhaften Anwesenheit des Parasiten in den meisten Fällen stabil bleibt – und welches Enzym darüber entscheidet, ob das Gleichgewicht kippt.

Wenn Abwehrzellen selbst infiziert werden

CD8⁺-T-Zellen gelten als zentrale Akteure der Immunabwehr. Sie erkennen und zerstören infizierte Zellen. Überraschend ist deshalb, dass Toxoplasma gondii ausgerechnet diese Zellen selbst befallen kann. Hier setzt der neu beschriebene Mechanismus an. Das Forschungsteam um Tajie Harris von der University of Virginia (UVA Health) untersuchte im Mausmodell, was geschieht, wenn CD8⁺-T-Zellen von dem Parasiten infiziert werden. Die Antwort liegt in einem Enzym namens Caspase-8. Es löst in betroffenen Zellen einen programmierten Zelltod aus, eine sogenannte Apoptose. Die infizierte Immunzelle stirbt kontrolliert. Der Parasit verliert damit seine Lebensgrundlage.

Harris erklärt: „Wir fanden heraus, dass genau diese T-Zellen infiziert werden können und sich, wenn das geschieht, selbst zum Sterben entscheiden.“ Für den Parasiten sei das „das Ende“, weil er auf lebende Wirtszellen angewiesen sei.

Achtfach höhere Parasitenlast ohne Caspase-8

Die Forscher infizierten Mäuse mit zehn Parasitenzysten eines definierten Stamms. Vier Wochen später bestimmten sie die Zahl der Zysten im Gehirn. Tiere ohne Caspase-8 in ihren T-Zellen wiesen eine achtfach höhere Parasitenlast auf als Kontrollmäuse. Bis zur sechsten Woche starben diese Tiere an der Infektion. Mäuse mit funktionierendem Enzym überlebten dagegen über Monate hinweg.

Bemerkenswert ist ein weiteres Detail: Die allgemeine Immunreaktion war nicht geschwächt. Entzündungsbotenstoffe wie Interferon-γ und Tumornekrosefaktor lagen sogar in erhöhten Mengen vor. Auch entzündliche Monozyten waren zahlreich vorhanden. Das Problem lag nicht in der Stärke der Abwehr – sondern in ihrer Feinsteuerung.

Fehlte Caspase-8, überlebten infizierte CD8⁺-T-Zellen länger. Das verschaffte dem Parasiten Zeit zur Vermehrung.

Infizierte T-Zellen können Parasiten weitertragen

Mikroskopische Analysen zeigten, dass sich der Erreger in Caspase-8-defizienten T-Zellen tatsächlich vermehren konnte. Ein Teil der betroffenen Zellen enthielt mehrere Parasiten:

17 Prozent der infizierten CD8⁺-Zellen beherbergten zwei Parasiten
13 Prozent enthielten vier Parasiten in einer gemeinsamen Vakuole

Das ist deshalb relevant, weil CD8⁺-T-Zellen durch das Hirngewebe wandern. Sie könnten so ungewollt zur Verbreitung beitragen. In Kontrolltieren mit funktionierendem Caspase-8 fanden sich solche infizierten Immunzellen praktisch nicht.

„Vor unserer Arbeit hatten wir keine Ahnung, wie wichtig Caspase-8 für den Schutz des Gehirns vor Toxoplasma ist“, so Harris.

LMU-Studie entschlüsselt die Invasionsmaschine des Parasiten

Auch ein Team der LMU München zeigt, wie raffiniert Toxoplasma gondii vorgeht. Die Forscher identifizierten zwei Schlüsselproteine – CGP und ASAF1 –, die den sogenannten Conoid-Komplex aufbauen. Diese Struktur wirkt wie ein Motor, mit dem der Parasit in Wirtszellen eindringt.

Fehlt eines der Proteine, bricht die Invasionsmaschinerie zusammen. Studienleiter Markus Meißner spricht von einem „bedeutenden Schritt im Kampf gegen Toxoplasmose“.

Nicht Neuronen entscheiden, sondern Immunzellen

Um herauszufinden, welche Zellen entscheidend sind, schalteten die Forscher Caspase-8 gezielt in unterschiedlichen Zelltypen aus. Wurde das Enzym nur in Neuronen oder Astrozyten deaktiviert, änderte sich die Parasitenlast kaum. Auch in Mikroglia und anderen myeloiden Zellen spielte Caspase-8 keine zentrale Rolle.

Erst wenn das Enzym ausschließlich in CD8⁺-T-Zellen fehlte, verschlechterte sich der Verlauf deutlich. Ab der sechsten Woche stieg die Zahl der Hirnzysten signifikant an. Um die achte Woche begannen die Tiere zu sterben.

Das legt nahe: Nicht das Nervengewebe selbst entscheidet über den Ausgang der Infektion, sondern die Fähigkeit der Immunzellen, sich im Ernstfall selbst zu opfern.

Fas-Signal bestätigt den Mechanismus

Caspase-8 wird unter anderem über den sogenannten Fas-Rezeptor aktiviert. Auch Mäuse mit einem Defekt in diesem Signalweg entwickelten im Versuch eine höhere Parasitenlast im Gehirn und starben früher. Die Entzündungsreaktion blieb dabei vergleichbar stark.

Die Ergebnisse ergänzen das bisherige Bild der Immunabwehr. CD8⁺-T-Zellen töten nicht nur infizierte Zellen durch Perforin oder setzen entzündliche Botenstoffe frei. Werden sie selbst befallen, können sie durch Caspase-8-vermittelte Apoptose die Ausbreitung des Parasiten stoppen.

Warum die chronische Infektion meist stabil bleibt

Toxoplasma gondii gelangt über rohes Fleisch, kontaminiertes Gemüse oder Katzenkot in den Körper. Nach der Erstinfektion verbleibt der Erreger häufig lebenslang im Organismus. Besonders das Gehirn dient als Rückzugsort. Dort bildet der Parasit Zysten.

Die neue Arbeit erklärt, warum das Gleichgewicht in den meisten Fällen stabil bleibt. Selbst wenn der Parasit zentrale Abwehrzellen befällt, endet sein Lebenszyklus häufig mit dem Tod der infizierten Zelle. Fehlt dieser Mechanismus, steigt die Parasitenlast massiv an.

Die Studie liefert damit einen präzisen Einblick in die Immunregulation im Gehirn. Ein einzelnes Enzym entscheidet darüber, ob eine chronische Infektion unter Kontrolle bleibt oder sich ausbreitet.

Kurz zusammengefasst:

Etwa ein Drittel der Weltbevölkerung trägt Toxoplasma gondii im Körper; bei einer Toxoplasmose im Gehirn bleibt die Infektion meist unbemerkt, kann bei Immunschwäche jedoch lebensbedrohlich werden.
In einer Studie zeigte ein Mausmodell: Ohne das Enzym Caspase-8 in CD8⁺-T-Zellen war die Parasitenlast im Gehirn achtmal höher, die Tiere starben innerhalb weniger Wochen – trotz starker Immunreaktion.
Caspase-8 zwingt infizierte Abwehrzellen zum kontrollierten Zelltod und stoppt so die Vermehrung des Parasiten – ein entscheidender Schutzmechanismus im Gehirn.

Übrigens: Anders als bei Toxoplasma im Gehirn legt Zeckenspeichel die lokale Abwehr gezielt lahm – und erleichtert Borrelien so die Infektion. Wie ein Tropfen Speichel Immunzellen umprogrammiert, mehr dazu in unserem Artikel.