Forscher haben wichtige Mechanismen enthüllt, die eine Influenzavirusinfektion in Gang bringen, aber auch hemmen können. Danach spielt bei der Ansteckung des Menschen mit Grippeviren eine bestimmte Protein-Variante, Importin-alpha 7, eine entscheidende Rolle. Diese Erkenntnis, so die Mediziner, könnte von therapeutischem Nutzen sein. Eine vorübergehende Unterdrückung des Importin-alpha 7 bei Patienten könnte möglicherweise helfen, die Ausbreitung dieser Infektion zu verhindern.
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Grippeviren der Gattung Influenza A stellen für den Menschen eine besondere Bedrohung dar. Ihre verschiedenen Varianten können nämlich Artgrenzen überspringen, wie in den letzten Jahren geschehen, etwa vom Schwein oder auch von Vögeln auf den Menschen. Damit sich das Influenzavirus vermehren und sich somit eine Infektion ausbreiten kann, muss das Virus in den Kern der Körperzellen des infizierten Wirts eindringen.
Gut geschützte Kerne
Zellkerne sind jedoch durch eine Membran geschützt, durch die nur kleine Moleküle ungehindert eindringen können. Der Importweg von größeren Molekülen und auch der von Viren erfolgt in Abhängigkeit der Importine alpha und beta. Welche Rolle die mittlerweile sechs bekannten, einander sehr ähnlichen Varianten des alpha-Importins bei der Infektion von Influenzaviren spielen, war bisher nicht bekannt.
In der neuen Studie in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ hat ein Team von Virologen, Immunologen, Biologen und Molekularpathologen aus Deutschland und Großbritannien die Bedeutung von alpha-Importinen für den Verlauf von Influenza-A-Infektionen in Zellkulturen sowie in Mäusen untersucht. Hierbei wurden selektiv einzelne Importin-alpha-Varianten supprimiert – unterdrückt – oder ausgeschaltet. Zu den untersuchten Viren gehörten auch die als Auslöser der sogenannten Vogelgrippe bekannt gewordene Influenza-A-Variante H5N1 und die im Jahr 2009 neu aufgetretene Variante des Typs H1N1v, die zuerst bei Schweinen beobachtet wurde.
Säugetier-Viren brauchen Importin-alpha 7
„Unsere Arbeit macht deutlich, wie spezifisch Virusproteine auf die verschiedenen alpha-Importinvarianten reagieren und dass diese Unterschiede entscheidend dafür sind, welchen Wirt ein Virus infizieren kann“, sagt Professorin Dr. Karin Klingel von der Universität Tübingen, die zusammen mit ihrer Kollegin Dr. Martina Sauter an der neuen Studie beteiligt war.
Das Team um Klingel, Sauter und Gülsah Gabriel vom Heinrich-Pette-Institut für Experimentelle Virologie und Immunologie an der Universität Hamburg stellt darin verschiedene Experimente vor, die belegen, dass Vogelgrippeviren Importin-alpha 3 benötigen, während Viren, die an Säugetiere angepasst sind, nicht ohne Importin-alpha 7 effizient replizieren, also neue Nachkommenviren entstehen lassen können.
Anpassung bei der Virusvariante H1N1v noch im Gange
Besonders interessant war nach Angaben der Wissenschaftler der Befund, dass die Vermehrung der neuen Influenzavariante H1N1v offensichtlich von den beiden Importinvariantenalpha-3 und alpha-7 abhängig ist. Klingel: „Wir interpretieren dieses Ergebnis so, dass eine an den Menschen angepasste Influenza-A-Virusinfektion mit einer Spezifität für Importin-alpha 7 einhergeht und dass diese Anpassung bei der Virusvariante H1N1v gerade noch im Gange ist.“
Importin-alpha 3 unterscheidet sich kaum vom Importin-alpha 7. Beide Varianten sind zu 99 Prozent identisch. Die Forscher schließen daraus, dass die Interaktion von Vogelviren mit Importin-alpha 3 vermutlich als Wegbereiter für die Anpassung der Viren an Säugetiere zu sehen ist.
Experimente mit Mäusen
An Experimenten mit Mäusen konnten die Forscher bestätigen, dass ein Fehlen des Importin-alpha 7 den Verlauf einer Infektion mit der Mausvariante von H7N7 deutlich abschwächt. Bei Mäusen, welche kein Importin-alpha 7 besitzen, blieb die Infektion auf die Lunge beschränkt, während in Wildtypmäusen Virusreplikation in Lunge, Leber und Gehirn nachgewiesen wurde. Frühere Forschungen hatten bereits gezeigt, dass H7N7 auch Zellen des Immunsystems infizieren kann, die sogenannten Makrophagen.
Die aktuelle Studie belegte nun, dass in Tieren, die kein Importin-alpha 7 besitzen, eine Infektion dieser Immunzellen ausblieb. Ähnliche Ergebnisse fanden sich auch bei Infektionen mit H1N1v und H5N1. Die Forscher schließen aus diesen Ergebnissen, dass Importin-alpha 7 offenbar einen entscheidenden Einfluss darauf hat, ob Influenzaviren sich außerhalb der Lunge ausbreiten können und somit weitere Organe befallen werden.
Abschaltung macht unempfänglich
„In dieser Studie konnten wir erstmals zeigen, dass die Empfänglichkeit für eine Virusinfektion durch Abschaltung ganz spezifischer zellulärer Proteine reduziert werden kann. Das ist neu. Wir haben überdies gefunden, dass die Anpassung an die Importin-alpha-7-Variante offenbar ganz entscheidend dafür ist, dass eine Influenza-A-Virusvariante für den Menschen pathogen wird“, so Klingel.
Und weiter: „Ob Importin einen über den Kerntransport hinausgehende weitere Funktion hat, zum Beispiel im Rahmen der Virusreplikation, ist unklar. Die genaue Erforschung der molekularen Mechanismen der Anpassung von Influenzaviren an den Menschen bleibt auch künftig eine interessante Forschungsaufgabe.“
(Universität Tübingen, 21.01.2011 – DLO)
