Plasmodium
Medizinische Expertise: Dr. med. NonnenmacherQualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer. nat. Frank Meyer
Letzte Aktualisierung am: 1. September 2026Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.
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Plasmodium ist ein einzelliger, zellwandloser Parasit, der Säugetiere, Vögel und Reptilien befallen kann und zu dem Stamm der Apicomplexa (früher: Sporozoen) gerechnet wird. Von den etwa 200 bekannten Arten wurden lange 4 als Erreger der Malaria beim Menschen geführt; nach heutigem Kenntnisstand kommt Plasmodium knowlesi als fünfte humanpathogene Art hinzu. Allen Plasmodienarten ist gemeinsam, dass sie einen obligaten Wirtswechsel zwischen Stechmücke und Wirbeltier durchlaufen, der gleichzeitig einen Wechsel zwischen geschlechtlicher und ungeschlechtlicher Vermehrung beinhaltet.
Was sind Plasmodien?
Plasmodium, das keine Zellwand besitzt, ist ein einzelliger Parasit mit Zellkern und wird daher zu den Eukaryoten (früher auch Eukaryonten) gerechnet. Die Bezeichnung Plasmodium ist dem Umstand geschuldet, dass bei Plasmodien nach wiederholter Kernteilung viele Zellkerne in einem gemeinsamen, nicht unterteilten Plasmaraum liegen, sondern einen zusammenhängenden Plasmaraum bildet.
Von etwa 200 bekannten Plasmodienarten nehmen 4 als klassische Malariaerreger des Menschen eine Sonderstellung ein. Alle Plasmodienarten vollziehen einen obligaten Wirtswechsel zwischen Stechmücke und Wirbeltier. Der Wirtswechsel beinhaltet gleichzeitig einen Wechsel zwischen geschlechtlicher und ungeschlechtlicher Vermehrung.
Beim Menschen, der als Zwischenwirt fungiert, ist der Malariaüberträger die weibliche Anopheles-Stechmücke. Die Anopheles-Mücke überträgt den Erreger in Form von Sporozoiten, die sich in ihrem Speichel befinden. Die Sporozoiten stellen mückenseitig das Endstadium der Gametozyten dar, mit denen die Mücke sich mit dem aufgenommenen menschlichen Blut vorher selbst infiziert hat.
Die vier klassischen Plasmodienarten, die beim Menschen Malaria hervorrufen, sind Plasmodium falciparum (Malaria tropica), Plasmodium vivax (Malaria tertiana), Plasmodium ovale (Malaria tertiana) und Plasmodium malariae (Malaria quartana). Lange wurde diskutiert, ob das Plasmodium knowlesi, das in Südostasien zu finden ist, ebenfalls zu den für den Menschen gefährlichen Malariaerregern zu zählen ist. Das Plasmodium knowlesi war zunächst nur als Verursacher der Malaria bei Makaken bekannt. Inzwischen gilt es als fünfter humanpathogener Malariaerreger; in Teilen Südostasiens, besonders auf Borneo, ist es die am häufigsten nachgewiesene Art.
Die Malaria entwickelt grippeähnliche Symptome mit Fieberschüben und zeigt im Falle der Malaria tropica unbehandelt einen schwerwiegenden Verlauf. Die einzelnen Plasmodienarten sind hinsichtlich Endwirt (Mücke) und Zwischenwirt (Wirbeltier) meist spezifisch und „artentreu“.
Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften
In tropischen und subtropischen Regionen lag die jährliche Todesrate lange bei 1,0 bis 1,5 Millionen. Die Schätzungen der weltweit an Malaria erkrankten Personen gingen weit auseinander und lagen bei 250 bis 500 Millionen. Nach den Zahlen der Weltgesundheitsorganisation sind die Todesfälle inzwischen auf rund 600.000 im Jahr zurückgegangen, während weiterhin etwa 250 Millionen Erkrankungen jährlich gezählt werden. Die Plasmodien werden ausschließlich durch die Anopheles-Mücke übertragen. Eine direkte Übertragung von Mensch zu Mensch ist praktisch nicht möglich, weil der geschlechtliche Teil des Entwicklungszyklus, der in der Mücke stattfindet, fehlt. Übertragen werden kann der Erreger jedoch mit Blutkonserven, über gemeinsam benutzte Kanülen und in seltenen Fällen von der Mutter auf das ungeborene Kind.
Der Entwicklungszyklus der einzelnen Plasmodienarten verläuft zwar ein wenig unterschiedlich, folgt aber grundsätzlich folgendem Entwicklungsschema: Die Anopheles-Mücke überträgt die Plasmodien in Form von Sporozoiten, die zunächst mit dem Blut in die Leber geschwemmt werden und sich dort in Leberzellen festsetzen. In den Leberzellen wachsen sie durch ungeschlechtliche Teilungsprozesse zu Schizonten heran, die sich in einem späteren Stadium zu einer Vielzahl von weiterhin haploiden Merozoiten differenzieren, die die Erythrozyten (roten Blutkörperchen) befallen und sich dort durch weitere Teilungen stark vermehren.
Die Zeit, in der sich die Sporozoiten in den Leberzellen festgesetzt haben, verläuft in der Regel symptomlos. Ein Teil der Merozoiten entwickelt sich zu haploiden Mikro- und Makrogametozyten, die durch eine blutsaugende Anopheles-Mücke über ihren Stechrüssel aufgenommen werden können. Im Darm der Mücke vollzieht sich die Vereinigung der zu vollständigen Gameten ausdifferenzierten Gametozyten zu einer diploiden Zygote. In der Darmwand der Mücke wächst diese zu einer Oozyste heran, in der, nach einer Meiose und anschließenden mitotischen Teilungen, bis zu 10.000 infektiöse, haploide Sporozoiten heranwachsen. Nach dem Aufplatzen der Oozyste gelangt ein Teil der Sporozoiten in den Speichel der Mücke und bildet so ein neues Infektionsreservoir.
Die Inkubationszeit von der Infektion mit Sporozoiten bis zum Ausbruch der Malaria beträgt, je nach Erreger und ohne Malariaprophylaxe, etwa 7 bis 50 Tage.
Krankheiten & Beschwerden
Plasmodium ovale und Plasmodium vivax, die beide als Erreger der Malaria tertiana in Erscheinung treten, können während ihres Leberstadiums Hypnozoiten bilden, die unbemerkt und symptomlos mehrere Monate – in Einzelfällen sogar mehrere Jahrzehnte – überdauern können, bevor erneut ein Malariaschub ausgelöst wird.
Der beste Schutz gegen Malaria besteht neben einer chemischen Prophylaxe, die auf die vorherrschenden Erreger in der entsprechenden Region abgestimmt sein sollte, in einem Schutz vor der weiblichen Anopheles-Stechmücke. Nachts kann ein Moskitonetz über dem Bett einen effektiven Schutz bilden und tagsüber empfiehlt sich eine Kleidung mit langen Ärmeln und langen Hosenbeinen, die mit Permethrin oder einer anderen mückenabweisenden Substanz imprägniert ist. Auf unbedeckte Körperstellen werden Cremes oder Sprays mit mückenabweisender Wirkung aufgetragen.
Systematik und Verwandtschaft
Die Gattung Plasmodium steht innerhalb des Stammes der Apicomplexa in der Ordnung der Blutsporentierchen (Haemosporida). Zu dieser Ordnung gehören auch die Gattungen Haemoproteus und Leucocytozoon, die Vögel und Reptilien befallen und ebenfalls von blutsaugenden Insekten weitergegeben werden, für den Menschen aber ohne Bedeutung sind. Entfernter verwandt sind innerhalb der Apicomplexa der Erreger der Toxoplasmose und die Darmparasiten der Gruppe der Kokzidien. Allen gemeinsam ist ein besonderer Apparat am Vorderende der Zelle, mit dem sie in Wirtszellen eindringen und der dem ganzen Stamm den Namen gegeben hat.
Innerhalb der Gattung werden mehrere Untergattungen unterschieden. Plasmodium falciparum wird zusammen mit einigen Plasmodien der afrikanischen Menschenaffen in die Untergattung Laverania gestellt; sie ist schon an der sichelförmigen Gestalt der reifen Geschlechtsformen zu erkennen. Plasmodium vivax, Plasmodium ovale und Plasmodium malariae gehören dagegen zur Untergattung Plasmodium im engeren Sinne, in der auch die Malariaerreger der Affen einschließlich Plasmodium knowlesi geführt werden. Weitere Untergattungen fassen die Plasmodien der Nagetiere, der Vögel und der Reptilien zusammen.
Die Grenzen zwischen den Arten sind zum Teil erst durch molekularbiologische Untersuchungen sichtbar geworden. Hinter dem, was im Mikroskop als Plasmodium ovale erscheint, verbergen sich zwei genetisch klar getrennte Formen, die im selben Gebiet nebeneinander vorkommen. Umgekehrt lassen sich Plasmodium malariae und ein bei südamerikanischen Affen vorkommender Erreger unter dem Mikroskop nicht auseinanderhalten. Der Gattungsname geht auf die italienischen Ärzte Ettore Marchiafava und Angelo Celli zurück, die ihn 1885 einführten.
Bau der Zelle
Plasmodien besitzen weder Geißeln noch Wimpern. Sie bewegen sich durch eine gleitende Kriechbewegung fort, die von einem Motorapparat unmittelbar unter der Zellmembran angetrieben wird und ohne sichtbare Verformung der Zelle auskommt. Eine einzige Ausnahme gibt es: Die männlichen Geschlechtszellen bilden im Mückendarm bewegliche Geißeln aus, mit denen sie die weiblichen Zellen ansteuern.
Am Vorderende trägt der Erreger den Apikalkomplex, eine Ansammlung von Sekretbläschen und Stützstrukturen. Beim Befall einer Wirtszelle wird deren Inhalt ausgeschüttet. Der Parasit wird dabei nicht von der Wirtszelle aufgenommen, sondern schiebt sich aktiv hinein und umgibt sich mit einer eigenen Hülle. Innerhalb dieser Hülle ist er einem Teil der Abwehrmechanismen der Zelle entzogen.
Neben dem Zellkern und den Mitochondrien enthält Plasmodium ein weiteres Zellorganell mit eigener Erbsubstanz, den Apicoplasten. Er ist der stark zurückgebildete Rest eines vor langer Zeit aufgenommenen Algenbestandteils und hat die Fähigkeit zur Photosynthese vollständig verloren. Geblieben sind ihm Aufgaben im Stoffwechsel, unter anderem beim Aufbau von Fettsäuren und bestimmten Grundbausteinen weiterer Zellbestandteile. Weil dem Menschen dieser Stoffwechselweg fehlt, ist der Apicoplast ein Angriffspunkt für Arzneistoffe; auf ihn geht die Wirkung von Doxycyclin und Clindamycin gegen Malariaerreger zurück. Auch das ungewöhnlich kleine Mitochondrium der Plasmodien wird von Malariamitteln wie Atovaquon gezielt getroffen.
In den roten Blutkörperchen ernährt sich der Parasit vom Hämoglobin des Wirts, das er in einer Nahrungsvakuole abbaut. Dabei fällt der eisenhaltige Anteil des Blutfarbstoffs an, der für den Erreger selbst giftig ist. Plasmodium umgeht dieses Problem, indem es die frei werdenden Bausteine zu unlöslichen Kristallen zusammenlagert, dem sogenannten Malariapigment Hämozoin. Es färbt befallene Zellen dunkel und ist im gefärbten Präparat gut zu erkennen. Mehrere ältere Malariamittel stören genau diesen Vorgang.
Das Erbgut der Plasmodien ist auf vierzehn Chromosomen verteilt. Während des größten Teils seines Lebens besitzt der Erreger nur einen einfachen Chromosomensatz; lediglich die Zygote im Mückendarm ist doppelt ausgestattet. Die vollständige Entzifferung des Erbguts von Plasmodium falciparum wurde 2002 veröffentlicht und gilt als Wendepunkt der Malariaforschung, weil sich seither gezielt nach Angriffspunkten für Wirkstoffe und Impfstoffe suchen lässt.
Die Anopheles-Mücke als Überträger
Nicht jede Stechmücke kann Malaria weitergeben. Dazu sind allein Mücken der Gattung Anopheles in der Lage, und auch von diesen kommt nur ein kleiner Teil der bekannten Arten als Überträger in Betracht. Entscheidend ist, ob eine Art bevorzugt Menschen sticht, ob sie in der Nähe menschlicher Behausungen lebt und ob sie lange genug lebt, dass die Entwicklung des Erregers in ihr überhaupt abgeschlossen werden kann.
Blut saugen nur die Weibchen; sie benötigen das darin enthaltene Eiweiß für die Reifung ihrer Eier. Die Männchen ernähren sich von Pflanzensäften und spielen für die Übertragung keine Rolle. Die wichtigsten afrikanischen Überträgerarten stechen vorwiegend in der Dämmerung und in der Nacht. Darauf beruht die Wirksamkeit eines Netzes über dem Schlafplatz.
Ihre Eier legen Anopheles-Mücken in stehende oder langsam fließende Gewässer. Die Larven hängen waagerecht unmittelbar unter der Wasseroberfläche, während die Larven anderer Stechmückengattungen schräg nach unten hängen; auch die ausgewachsenen Tiere sind daran zu erkennen, dass sie mit deutlich abgewinkeltem Hinterleib auf der Unterlage sitzen. Die Entwicklung des Erregers in der Mücke hängt stark von der Temperatur ab. Sie läuft in der Wärme schneller ab und kommt unterhalb bestimmter Schwellen ganz zum Erliegen, wobei Plasmodium falciparum höhere Temperaturen benötigt als Plasmodium vivax. Daraus erklärt sich, warum die Malaria in kühleren Gegenden und in größeren Höhenlagen zurücktritt und warum sie in vielen Gebieten an eine Regen- oder Feuchtzeit gebunden ist.
Anopheles-Mücken kommen auch in Mitteleuropa vor. Dass hier dennoch keine Malaria auftritt, liegt daran, dass die Mücken den Erreger von niemandem aufnehmen können; die Fachliteratur spricht von Anophelismus ohne Malaria. Vereinzelt sind Erkrankungen bei Menschen beschrieben worden, die sich in der Umgebung großer Flughäfen aufhielten und von einer mit dem Flugzeug eingeschleppten Mücke gestochen wurden. Die Bekämpfung setzt entsprechend an zwei Stellen an: an der Mücke, durch imprägnierte Netze, das Besprühen von Innenwänden und die Behandlung oder Trockenlegung von Brutgewässern, und am Erreger im Menschen, durch frühe Erkennung und Behandlung. Dass die Überträgermücken vielerorts unempfindlich gegen die eingesetzten Insektengifte geworden sind, gilt heute als eines der größten Hindernisse.
Nachweis und Diagnostik
Der Nachweis von Plasmodien beruht bis heute im Kern auf dem Mikroskop. Zwei Präparate werden dabei nebeneinander angefertigt. Beim sogenannten Dicken Tropfen wird ein Blutstropfen unverdünnt aufgebracht und getrocknet; bei der Färbung lösen sich die roten Blutkörperchen auf, sodass sich die Erreger aus einer vielfach größeren Blutmenge auf engem Raum sammeln. Dieses Verfahren dient dem Auffinden auch weniger Parasiten. Der dünne Blutausstrich hingegen erhält die Blutkörperchen unversehrt und erlaubt es, an der Gestalt der Erreger, an Größe und Färbung der befallenen Zellen und an der Zahl der Teilungsprodukte die Art zu bestimmen. Gefärbt wird üblicherweise nach Giemsa.
Ergänzend stehen Schnelltests zur Verfügung, die Eiweißstoffe des Erregers im Blut nachweisen. Ein Teil dieser Tests erkennt nur Plasmodium falciparum, andere sprechen auf alle Arten an, ohne sie unterscheiden zu können; bei geringer Parasitendichte können sie negativ ausfallen. Das empfindlichste Verfahren ist die Vervielfältigung von Erbsubstanz des Erregers mit der Polymerase-Kettenreaktion. Sie deckt auch sehr geringe Erregermengen und Mischinfektionen mit mehreren Arten auf, setzt aber Zeit und ein entsprechend ausgestattetes Labor voraus. Der Nachweis von Antikörpern eignet sich nicht zur Klärung einer akuten Erkrankung, weil er erst spät positiv wird und nach durchgemachter Infektion lange positiv bleibt; er wird für epidemiologische Fragen und bei der Untersuchung von Blutspenden eingesetzt.
Ein einzelner unauffälliger Befund schließt eine Malaria nicht aus. Weil die Erreger schubweise ins Blut gelangen und bei einigen Arten ohnehin nur in geringer Zahl vorliegen, wird die Untersuchung bei fortbestehendem Verdacht wiederholt.
Immunität und erblicher Schutz
Wer in einem Gebiet mit ständiger Übertragung aufwächst, erkrankt in den ersten Lebensjahren wiederholt und oft schwer, entwickelt danach aber eine Teilimmunität. Der Erreger bleibt im Körper nachweisbar, führt aber nur noch selten zu schweren Verläufen. Diese Halbimmunität richtet sich nicht gegen den Erreger als Ganzes, sondern gegen die wechselnden Oberflächenmerkmale, die er ausbildet, und muss durch immer neue Infektionen aufrechterhalten werden. Sie geht verloren, wenn jemand das Gebiet für längere Zeit verlässt. Darauf beruht die Beobachtung, dass Menschen aus Endemiegebieten nach Jahren in Europa bei einem Besuch in der alten Heimat wieder schwer erkranken können. Am stärksten gefährdet sind in Endemiegebieten Kleinkinder und Schwangere, besonders während der ersten Schwangerschaft.
Der Druck, den die Malaria über Jahrtausende auf den Menschen ausgeübt hat, hat im Erbgut deutliche Spuren hinterlassen. Mehrere Veränderungen der roten Blutkörperchen und ihres Farbstoffs sind in gegenwärtigen und ehemaligen Malariagebieten auffällig häufig, obwohl sie in doppelter Anlage selbst Krankheiten hervorrufen: das Sichelzellmerkmal, verschiedene Formen der Thalassämie und der Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase-Mangel. In einfacher Anlage schützen sie vor schweren Malariaverläufen, in doppelter führen sie zur Sichelzellanämie oder zu schweren Blutarmutsformen. Die Fachliteratur führt dieses Nebeneinander als eines der klarsten Beispiele dafür an, dass ein Krankheitserreger die Evolution seines Wirts formen kann. Ein weiterer erblicher Schutz betrifft nur eine einzige Erregerart: Menschen, denen ein bestimmtes Oberflächenmerkmal der roten Blutkörperchen fehlt, sind für Plasmodium vivax weitgehend unempfänglich.
Meldepflicht
In Deutschland ist der Nachweis von Plasmodien meldepflichtig. Gemeldet wird nicht namentlich, sondern in anonymisierter Form durch das untersuchende Labor an das Robert Koch-Institut. Da die Malaria in Mitteleuropa praktisch ausschließlich von Reisenden mitgebracht wird, dient die Meldung vor allem der Beobachtung, aus welchen Gebieten Erkrankungen eingeschleppt werden und welche Arten daran beteiligt sind. Eine Absonderung Erkrankter ist nicht erforderlich, weil der Erreger ohne die Mücke nicht von Mensch zu Mensch weitergegeben wird.
Geschichte der Malariaforschung
Das Wechselfieber ist seit der Antike beschrieben. Der Name Malaria stammt aus dem Italienischen und bedeutet „schlechte Luft“ — eine Anspielung auf die Ausdünstungen der Sümpfe, denen man die Krankheit lange zuschrieb. Dass die Sümpfe tatsächlich mit der Erkrankung zu tun hatten, bestätigte sich später, allerdings als Brutstätte der Überträgermücken.
Den Erreger selbst entdeckte der französische Militärarzt Alphonse Laveran 1880 im algerischen Constantine. Er sah im Blut eines Kranken bewegliche Gebilde, die aus einem dunkel pigmentierten Körper fadenförmige Fortsätze austrieben; ohne es zu wissen, hatte er die Ausbildung der männlichen Geschlechtszellen beobachtet. Wenige Jahre später beschrieb der italienische Arzt Camillo Golgi den Zusammenhang zwischen der gleichzeitigen Reifung der Erreger in den roten Blutkörperchen und dem Fieberschub und trennte auf dieser Grundlage die Fieberformen voneinander. Die Rolle der Mücke klärte der britische Arzt Ronald Ross, der 1897 Entwicklungsstadien des Erregers in der Magenwand einer Stechmücke nachwies. Kurz darauf zeigten Giovanni Battista Grassi und seine Mitarbeiter, dass es beim Menschen die Anopheles-Mücken sind, die den Erreger weitergeben. Ross erhielt dafür 1902, Laveran 1907 den Nobelpreis für Medizin.
Wichtige Teile des Entwicklungsgangs blieben noch lange verborgen. Dass die Erreger nach dem Stich zunächst die Leber aufsuchen, wiesen Henry Shortt und Cyril Garnham erst 1948 nach. Die ruhenden Leberformen, die die späten Rückfälle bei zwei der Arten erklären, wurden erst 1982 dargestellt.
Ebenso alt wie die Krankheit ist die Suche nach Mitteln dagegen. Die Rinde des südamerikanischen Chinarindenbaums gelangte im 17. Jahrhundert nach Europa; ihren wirksamen Bestandteil, das Chinin, isolierten die französischen Apotheker Pierre Joseph Pelletier und Joseph Bienaimé Caventou 1820. In den 1950er Jahren begann die Weltgesundheitsorganisation ein weltweites Ausrottungsprogramm, das vor allem auf großflächig eingesetzte Insektengifte setzte. In Europa, Nordamerika und einigen weiteren Regionen war es erfolgreich, in weiten Teilen Afrikas dagegen nicht. Das heute wichtigste Malariamittel, Artemisinin, stammt aus dem Einjährigen Beifuß, einer Pflanze der überlieferten chinesischen Heilkunde. Die chinesische Pharmakologin Tu Youyou, die den Wirkstoff in den 1970er Jahren isolierte, erhielt dafür 2015 den Nobelpreis für Medizin.
Bedeutung in der Forschung
Plasmodien gehören zu den am gründlichsten untersuchten Parasiten überhaupt. Ein Teil der Grundlagenarbeit wird an Plasmodienarten der Nagetiere geleistet, die sich im Labor halten lassen und den menschlichen Erregern im Entwicklungsgang ähneln, ohne für den Menschen gefährlich zu sein. Seit Mitte der 1970er Jahre lässt sich zudem Plasmodium falciparum dauerhaft in Kultur halten, also außerhalb eines Wirtes in roten Blutkörperchen vermehren. Erst dadurch wurden die systematische Prüfung neuer Wirkstoffe und die Untersuchung von Resistenzen im Labor möglich; für die übrigen menschlichen Malariaerreger ist eine solche Dauerkultur bis heute nicht in gleicher Weise gelungen, was ihre Erforschung erheblich erschwert.
Über die Krankheitslehre hinaus ist die Gattung für die Vererbungslehre von Bedeutung. Der Vergleich der Erbsubstanz menschlicher und tierischer Plasmodien hat gezeigt, dass die Malariaerreger des Menschen nicht auf einen einzigen Ursprung zurückgehen, sondern mehrfach unabhängig voneinander von Affen und Menschenaffen auf den Menschen übergegangen sind. Plasmodium knowlesi, das seinen ursprünglichen Kreislauf zwischen Makaken und waldbewohnenden Anopheles-Mücken bis heute beibehalten hat, führt vor Augen, wie ein solcher Übergang aussieht.
Quellen
- Löscher, T. et al. (Hrsg.): Tropenmedizin.
ISBN: 9783437216428
- Mehlhorn, H.: Die Parasiten des Menschen.
ISBN: 9783662653142
- Lucius, R., Loos-Frank, B.: Biologie von Parasiten.
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- Suerbaum, S., Burchard, G.-D., Kaufmann, S. H. E., Schulz, T. F. (Hrsg.): Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie.
ISBN: 9783662613849
- Kayser, F. H., Böttger, E. C., Deplazes, P., et al.: Taschenlehrbuch Medizinische Mikrobiologie.
ISBN: 9783132447936