Wie gefährlich ist eine West-Nil-Virus-Infektion für den Menschen?
Zelltod und Gehirnentzündung
Das West-Nil-Virus hemmt die Autophagie, um die Anhäufung von Proteinen in infizierten Zellen zu erzeugen, wodurch Zelltod und Gehirnentzündung (Enzephalitis) ausgelöst werden können, so die Forschende der Universität Hokkaido in Japan.
- Die Autophagie ist eine Art Recycling-System der menschlichen Zellen. Bei diesem Prozess baut der Körper nicht mehr benötigte und kranke Zellbestandteile (wie geschädigte und funktionslose Proteine und funktionsunfähige Zellorgane) ab und recycelt sie an anderer Stelle. Autophagie lässt sich mit „Selbstverdauung“ umschreiben.
Die Wissenschaftler entdeckten auch, dass ein Wirkstoff die Autophagie zur Entfernung von Proteinaggregaten auslösen und so den Zelltod verhindern kann
Das West-Nil-Fieber ist eine Zoonose (Infektionskrankheit, die bei Mensch und Tier vorkommt und sowohl von Mensch auf Tier als auch von Tier auf Mensch übertragen werden kann), die durch den Stich einer infizierten Mücke verbreitet wird.
- Ausbrüche des West-Nil-Fiebers wurden weltweit, vor allem in Nordamerika und Europa, gemeldet und haben in den letzten Jahrzehnten Hunderte von Todesfällen verursacht.
Nachdem ein Mensch infiziert wurde, findet die Virusvermehrung vorübergehend in peripheren Geweben statt.
Bei einigen Patientinnen und Patienten dringt das Virus in das Gehirn ein, infiziert die Nervenzellen und verursacht den Zelltod und schwere Fälle von Enzephalitis (Gehirnentzündung).
Das Forscherteam hatte bereits früher festgestellt, dass eine West-Nil-Virus-Infektion die Anhäufung von Proteinen in Nervenzellen auslöst, aber die detaillierten Mechanismen, die der Anhäufung zugrunde liegen und die Art und Weise, wie sie neurologische Krankheiten auslöst, sind noch unklar.
- Es gibt auch keine etablierten Methoden zur spezifischen Behandlung der viralen Enzephalitis, die durch verschiedene Arten von Viren verursacht werden kann.
In der aktuellen Studie, die in der Fachzeitschrift PLOS Pathogens veröffentlicht wurde, konzentrierte sich das Forscherteam um Shintaro Kobayashi und Kentaro Yoshii von der Universität Hokkaido auf die Autophagie, um zu klären, wie sich Proteinaggregate in Zellen nach einer West-Nil-Virus-Infektion bilden.
Die Forscher identifizierten zunächst das virale Protein, das so genannte Capsid-Protein, das die Anhäufung von Proteinen in Nervenzellen auslöst (induziert), indem viral kodierte Proteine in kultivierten Nervenzellen exprimiert werden.
Das Capsid-Protein löste die Anhäufung und Aggregation von Proteinen in den infizierten Zellen aus, indem es die Autophagie, ein zelluläres Verdauungssystem, hemmte.
Die Forscher fanden auch heraus, dass das Capsid-Protein dies durch die Störung eines Autophagie-induzierenden Faktors, der so genannten AMP-aktivierten Proteinkinase (AMPK), bewirkt.
Als sie die infizierten Zellen mit einem Medikament behandelten, das die Autophagie hervorruft, wurden sowohl die Proteinaggregation als auch der Zelltod unterdrückt.
Entstehung von Störungen des Zentralnervensystems
Darüber hinaus zeigte eine Studie an einem Mausmodell, dass West-Nil-Virus mit Mutationen im Kapsidprotein nicht in der Lage war, Nervenzellen zu schädigen oder Enzephalitis zu verursachen.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass West-Nil-Virus die Autophagie durch das Kapsidprotein hemmt und die daraus resultierende Proteinanhäufung an der Entstehung von Störungen des Zentralnervensystems beteiligt ist.
Autophagie-Anomalien und neurodegenerative Erkrankungen
Nach Aussage von Shintaro Kobayashi vom Forschungsteam der Universität Hokkaido, sind Autophagie-Anomalien an der Auslösung verschiedener Krankheiten beteiligt, darunter auch neurodegenerative Erkrankungen wie die Alzheimer–Demenz, Parkinson-Krankheit, Multiple Sklerose (MS) , Amyotrophe Lateralsklerose (ALS).
Die Erkenntnisse der Studie könnten nach Meinung des Forschers demnach dazu beitragen, die Ursachen und das Entstehen der Krankheit des West-Nil-Fiebers sowie verschiedene Krankheiten, die mit Autophagie-Anomalien einhergehen, zu klären und entsprechende Behandlungsmethoden zu entwickeln.
Quellen
- Hokkaido University (北海道大学)
- Kobayashi S, Yoshii K, Phongphaew W, Muto M, Hirano M, Orba Y, Sawa H, Kariwa H. West Nile virus capsid protein inhibits autophagy by AMP-activated protein kinase degradation in neurological disease development. PLoS Pathog. 2020 Jan 23;16(1):e1008238. doi: 10.1371/journal.ppat.1008238.
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