Jahrzehntelang glaubte man, dass HIV auf ziemlich unkomplizierte Weise zu AIDS fortschreitet: Es breitet sich als frei zirkulierendes Virus im Körper aus, heftet sich an Immunzellen (vorwiegend CD4+ T-Zellen) und entführt deren genetische Maschinerie, um mehrere Kopien von sich selbst zu erzeugen. Auf diese Weise ist HIV in der Lage, sich im gesamten System zu verbreiten und sich zahlenmässig auszudehnen, bis genügend T-Zellen abgetötet sind, um die Immunabwehr einer Person vollständig zu beeinträchtigen (die klinische Definition von AIDS).
Neuere Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass dies wahrscheinlich nicht der Fall ist, oder zumindest nicht der Krankheitsweg, den wir lange vermutet hatten. Tatsächlich hatten Wissenschaftler bereits Ende der 1990er Jahre damit begonnen, zu beobachten, dass sich HIV auch direkt von Zelle zu Zelle verbreiten kann, ohne dass ein frei zirkulierendes Virus entsteht.
Dieser sekundäre Übertragungsweg ist nach Forschungsergebnissen des Gladstone-Instituts für Virologie und Immunologie mit Sitz in San Francisco zwischen 100- und 1.000-mal effizienter bei der Abreicherung von CD4-Zellen als ein frei zirkulierendes Virus und könnte zum Teil erklären helfen, warum die derzeitigen Impfstoffmodelle nicht in der Lage sind, HIV angemessen zu verhindern oder zu neutralisieren.
Indem sich HIV von Zelle zu Zelle überträgt, kann es eine zelluläre Kettenreaktion auslösen, bei der die Immunzellen in Massenmengen buchstäblich Selbstmord begehen. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass bis zu 95 Prozent des CD4-Zelltods auf diese Weise verursacht wird, im Gegensatz zu nur 5 Prozent bei dem freien Virus.
Erklärung der Zell-zu-Zell-Übertragung
Der Zell-zu-Zell-Transfer von HIV erfolgt über so genannte „virologische Synapsen“, bei denen die infizierte Zelle an einer „ruhenden“ Wirtszelle haftet und virale Proteine verwendet, um die Zellmembran zu durchbrechen. (Dieser Prozess wurde 2012 von Wissenschaftlern der UC Davis und der Mount Sinai School of Medicine auf Video festgehalten ).
Nach dem Eindringen reagiert der Wirt auf die Fragmente der abgelagerten viralen DNA und löst einen Prozess aus, der als Pyroptose bezeichnet wird, wobei die Zelle die Gefahrensignale erkennt und allmählich anschwillt und explodiert und sich selbst tötet. Wenn dies geschieht, setzt die explodierte Zelle Entzündungsproteine, so genannte Zytokine, frei, die anderen Immunzellen ein Signal an die Angriffszellen geben, die dann aktiv für eine HIV-Infektion angegriffen werden.
Die Gladstone-Forscher konnten zeigen, dass durch die Verhinderung des Zell-zu-Zell-Kontakts durch chemische Inhibitoren, synaptische Blocker oder sogar durch die physische Trennung der Zellen der Zelltod der CD4-Zellen wirksam gestoppt wurde. Sie kamen zu dem Schluss, dass der Zell-zu-Zell-Kontakt „absolut notwendig“ sei, damit der Zelltod (und das Fortschreiten der Krankheit) stattfinden könne.
Implikationen der Forschung
Was diese Ergebnisse besonders wichtig macht, ist, dass sie nicht nur die Mechanismen der CD4-Zell-Depletion erklären, sondern auch die inhärenten Schwächen des derzeitigen Impfstoffdesigns aufzeigen.
Im Großen und Ganzen haben sich HIV-Impfstoffmodelle darauf konzentriert, das Immunsystem darauf vorzubereiten, Oberflächenproteine des frei zirkulierenden Virus zu erkennen und anzugreifen. Wenn HIV von Zelle zu Zelle übertragen wird, ist es jedoch im Wesentlichen unempfindlich gegen Angriffe, da es vom Konstrukt der infizierten Zelle selbst abgeschirmt ist.
Um dies zu überwinden, müssen neuere Modelle dem Immunsystem helfen, Proteine, die für die synaptische Bildung lebenswichtig sind, besser zu erkennen und/oder antivirale Wirkstoffe zu entwickeln, die den synaptischen Prozess hemmen können. Wenn dies erreicht werden kann, könnte die Fähigkeit von HIV, zu AIDS fortzuschreiten, stark eingeschränkt oder sogar gestoppt werden.
Während die Mechanismen der Zell-zu-Zell-Übertragung noch nicht vollständig verstanden sind, stellen die Ergebnisse einen tiefgreifenden Wandel in unserem Verständnis des Fortschreitens von HIV zu AIDS dar und geben uns einen Einblick in die möglichen Strategien zur Ausrottung von HIV.
- Galloway, N.; Doitsh, G.; Monroe, K.; et al.„Die Zell-zu-Zell-Übertragung von HIV-1 ist erforderlich, um den pyroptotischen Tod von aus Lymphgewebe gewonnenen CD4-T-Zellen auszulösen. Zell-Berichte. 4. August 2015; online veröffentlicht.
- Davis Center for Biophotonics Science and Technology der Universität von Kalifornien. „Erstes Video enthüllt , wie sich HIV zwischen Immunzellen ausbreitet„. Sacramento, Kalifornien; Pressemitteilung vom 27. März 2009.