Wie HIV Immunzellen in den Selbstmord treibt

Eine neue Studie aus den USA zeigt, wie das menschliche Immunschwäche-Virus (HIV) infizierte Immunzellen dazu bringt, Selbstmord zu begehen. Die Forscher glauben, dass die Entdeckung ein wichtiger Hinweis darauf ist, wie man das Immunsystem von Menschen erhalten kann, die mit dem Virus infiziert sind, das AIDS verursacht.

Hauptautor Arik Cooper und Kollegen vom Nationalen Institut für Allergie und Infektionskrankheiten, das zu den National Institutes of Health gehört, schreiben über ihre Erkenntnisse in der Online-Ausgabe von Nature vom 5. Juni.

HIV hat mehr als 60 Millionen Menschen infiziert und fast 30 Millionen Menschen auf der Welt getötet. Jeden Tag zerstört das HIV bei einer infizierten Person Milliarden von infektionsbekämpfenden CD4+ T-Zellen, bis das Immunsystem nicht mehr in der Lage ist, sich zu regenerieren oder andere Infektionen zu bekämpfen.

Das Virus tut dies auf mehrere Arten. Eine Möglichkeit besteht darin, Zellen direkt abzutöten: Es entführt Zellen und nutzt ihre Ressourcen, um Kopien von sich selbst herzustellen. Diese Kopien entstehen als Knospen, die durch die Zellmembran brechen und die Zelle dabei töten. Eine andere Art und Weise, wie HIV die Wirtszelle direkt tötet, besteht darin, dass es einfach ihre Ressourcen erschöpft.

Und ein weiterer Weg, der zum Absterben von Wirtszellen führt, ist, wenn die Maschinerie der Wirtszelle durch die Herstellung von Viruskopien grob gestört wird, kann dies einen Prozess auslösen, der als programmierter Zelltod oder Apoptose bekannt ist.

Diese Studie enthüllt die zugrundeliegenden Mechanismen dieses Prozesses.

Wenn HIV in die Wirtszelle eindringt, beginnt es mit der Umprogrammierung der Maschinerie zum Aufbau von Proteinen, indem es seine eigenen Gene in die zelluläre DNA einfügt.

Cooper und seine Kollegen entdeckten, dass während dieses Einfügungsschritts ein zelluläres Enzym namens DNA-abhängige Proteinkinase (DNA-PK) aktiv wird. Das Enzym hilft normalerweise bei der Reparatur von Doppelstrangbrüchen in den Molekülen, aus denen die DNA besteht.

Wenn HIV jedoch seine Gene in die DNA der Wirtszelle integriert, führt dies zu Einzelstrangbrüchen an den Einfügepunkten.

Zu ihrer Überraschung fanden Cooper und Kollegen heraus, dass die bei der HIV-Integration auftretenden DNA-Brüche die DNA-PK aktivieren, die dann eine ungewöhnlich zerstörerische Rolle spielt: Sie löst ein Signal aus, das die Apoptose in der CD4+ T-Zelle verursacht.

Sie schlussfolgern:

„Wir schlagen vor, dass die Aktivierung von DNA-PK während der viralen Integration eine zentrale Rolle bei der Depletion von CD4+ T-Zellen spielt, was die Möglichkeit aufwirft, dass Integrase-Inhibitoren und Interventionen, die auf DNA-PK abzielen, das Überleben von T-Zellen und die Immunfunktion bei infizierten Personen verbessern können.“

Mit anderen Worten: Es könnte möglich sein, HIV-Infizierte in den frühen Stadien der Infektion zu behandeln, indem man ihnen Medikamente verabreicht, die jene frühen Schritte der Virusreplikation blockieren, die bis zur und einschließlich der DNA-PK-Aktivierung auftreten.

Dadurch könnte nicht nur verhindert werden, dass das Virus sich selbst kopieren kann, sondern es könnten auch genügend CD4+ T-Zellen erhalten bleiben, damit das Immunsystem die Infektion bekämpfen kann.

Die Forscher vermuten auch, dass die Ergebnisse helfen, die Bildung von Reservoiren ruhender HIV-infizierter Zellen zu erklären, und Hinweise darauf geben, wie man sie eliminieren kann.

In einer anderen Studie, die kürzlich in Nature veröffentlicht wurde, wird beschrieben, wie ein anderes Forscherteam in den USA zum ersten Mal mit Hilfe eines Supercomputers die chemische Struktur des Kapsids oder der Proteinhülle von HIV geknackt hat.

Geschrieben von Catharine Paddock PhD