Nitrophorine

Nitrophorine sind spezielle Proteine, die in den Speicheldrüsen bestimmter blutsaugender Insekten, insbesondere Raubwanzen (z. B. der Gattung Rhodnius) aber auch von Bettwanzen (s.u. Cimiokse, Wanzenstiche) vorkommen. Sie spielen eine wichtige Rolle beim Blutmahl dieser Insekten. Hier ist eine Übersicht über ihre Eigenschaften und Funktionen. Nitrophorine sind ein Beispiel dafür, wie Parasiten molekulare Mechanismen entwickeln, um ihre Wirte effektiv zu manipulieren.

Cimex lectularius (Bettwanze) Nitrophorin (cNP) erreicht dies mit einem Cystein-ligierten Eisen(III)-Häm. In der sauren Umgebung der Speicheldrüsen des Insekts bindet sich NO fest an cNP. Während einer Blutmahlzeit wird cNP-NO an die Fressstelle abgegeben, wo Verdünnung und erhöhter pH-Wert zur Freisetzung von NO führen. Es konnte gezeigt werden, dass cNP nicht nur Häm bindet, sondern auch das proximale Cystein nitrosiert, was zur Bildung von Cys-NO (SNO) führt. Die Bildung von SNO erfordert die Oxidation des proximalen Cysteins, die vermutlich durch die begleitende Reduktion von Eisen(III)-Häm und die Bildung von Fe(II)-NO metallunterstützt wird (Badgandi HB et al. 2023)- 

Bindung und Transport von Stickstoffmonoxid (NO): Nitrophorine binden Stickstoffmonoxid (NO) in den Speicheldrüsen der Insekten und geben es beim Stich in die Haut des Wirts ab. NO wirkt gefäßerweiternd (vasodilatierend), was den Blutfluss an der Einstichstelle erhöht und das Blutsaugen erleichtert. Cimex lectularius (Bettwanze) Nitrophorin (cNP) erreicht dies über die Freisetzung von Nitrophorin (cNP), durch ein mit einem Cystein-ligierten Eisen(III)-Häm.

In der sauren Umgebung der Speicheldrüsen des Insekts bindet sich NO fest an cNP. Während einer Blutmahlzeit wird cNP-NO an die Fressstelle abgegeben, wo Verdünnung und erhöhter pH-Wert zur Freisetzung von NO führen. Es konnte gezeigt werden, dass cNP nicht nur Häm bindet, sondern auch das proximale Cystein nitrosiert, was zur Bildung von Cys-NO (SNO) führt (Auerbach H et al. 2023). Die Bildung von SNO erfordert die Oxidation des proximalen Cysteins, die vermutlich durch die begleitende Reduktion von Eisen(III)-Häm und die Bildung von Fe(II)-NO metallunterstützt wird (Badgandi HB et al. 2023).

Antikoagulation: NO hemmt somit die Blutgerinnung, wodurch verhindert wird, dass die Einstichstelle verstopft und das Insekt ungehindert Blut saugen kann.

Immunsuppression: Neben der Förderung des Blutflusses kann NO auch das Immunsystem des Wirts unterdrücken, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Abwehrreaktion reduziert wird.

Biologische Forschung: Nitrophorine sind von großem Interesse in der medizinischen Forschung, da sie Einblicke in die Wirkungsweise von NO und seine potenziellen therapeutischen Anwendungen bieten, etwa in der Behandlung von Blutgerinnungsstörungen oder Entzündungen.

Allergie: s.u.Pathophysiologie

Beschrieben wurde ein Patient mit bullösen Bissreaktionen nach sequenziellem Kontakt mit C. lectularius über einen Zeitraum von einem Jahr. Bei Hauttests wurden sofortige Reaktionen auf die Speicheldrüsenlösung von C. lectularius beobachtet, gefolgt von einer ausgeprägten, teilweise blasenbildenden Spätphase. Die Immunoblot-Analyse des Patientenserums mit Speicheldrüsenextrakten und rekombinanten C. lectularius-Speichelproteinen ergab spezifische IgE-Antikörper gegen das 32 kDa C. lectularius-Nitrophorin, jedoch nicht gegen das 37 kDa C. lectularius-Apyrase. Diese Daten weisen draufhin, dass die bullöse Cimikose die Spätphase einer allergischen IgE-vermittelten Überempfindlichkeit gegen C. lectularius-Nitrophorin sind (Leverkus M et al. 2006).

1. Auerbach H et al. (2023) Heme protonation affects iron-NO binding in the NO transport protein nitrophorin. J Inorg Biochem 246:112281
2. Badgandi HB et al. (2023) Nitric oxide delivery and heme-assisted S-nitrosation by the bedbug nitrophorin. J Inorg Biochem 246:112263.
3. Leverkus M et al. (2006) Bullous allergic hypersensitivity to bed bug bites mediated by IgE against salivary nitrophorin. J Invest Dermatol 126:91-96.