Neuronen
Illus­tra­ti­on von Neu­ro­nen des mensch­li­chen Gehirns.

Wie die­se Stö­run­gen ent­ste­hen, ist noch nicht gänz­lich geklärt. Bochu­mer For­scher haben nun nach­wei­sen kön­nen, dass infi­zier­te Zel­len im Gehirn der Pati­en­ten bestimm­te Immun­zel­len akti­vie­ren, die in der Fol­ge eine zer­stö­re­ri­sche Akti­vi­tät ent­fal­ten und zum Unter­gang von Ner­ven­zel­len bei­tra­gen. Ihre Ergeb­nis­se könn­ten hel­fen, Bio­mar­ker zu ent­wi­ckeln, um Risi­ko­pa­ti­en­ten zu iden­ti­fi­zie­ren, und auf lan­ge Sicht auch the­ra­peu­ti­sche Ansät­ze ermög­li­chen. Die Stu­die ist im Jour­nal „Expe­ri­men­tal Neu­ro­lo­gy“ ver­öf­fent­licht.

Immunzellen im Gehirn unter Verdacht

Die „-asso­cia­ted neu­ro­co­gni­ti­ve dis­or­ders“ (HAND) umfas­sen Stö­run­gen der kogni­ti­ven Funk­tio­nen, moto­ri­scher Fähig­kei­ten sowie Ver­än­de­run­gen von Ver­hal­tens­wei­sen. Die Ent­ste­hung von HAND ist bis heu­te nicht ganz geklärt. „Man geht davon aus, dass sowohl direkt schäd­lich für Ner­ven­zel­len ist, als auch indi­rek­te Mecha­nis­men anstößt, die zur Schä­di­gung von Ner­ven­zel­len füh­ren“, erklärt Dr. Simon Faiss­ner (RUB-Kli­nik für Neu­ro­lo­gie, St. Josef-Hos­pi­tal). Die For­scher haben ins­be­son­de­re den Ver­dacht, dass Immun­zel­len in Gehirn und Rücken­mark akti­viert wer­den und so eine chro­ni­sche Ent­zün­dungs­si­tua­ti­on auf­recht­erhal­ten, die zum Unter­gang von Ner­ven­zel­len führt. Eine Immun­ak­ti­vie­rung in peri­phe­ren Gewe­ben und Aus­wir­kun­gen der The­ra­pie könn­ten eben­falls zur Schä­di­gung von Ner­ven­zel­len im Gehirn bei­tra­gen.

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Erste Schritte der -Infektion genügen

Das HI-Virus über­win­det die Blut-Hirn-Schran­ke rasch nach der Infek­ti­on in Immun­zel­len, den Mono­zy­ten und ver­mut­lich T‑Zellen. Die Bochu­mer For­scher unter­such­ten die Hypo­the­se, dass HIV-infi­zier­te Mono­zy­ten bestimm­te Immun­zel­len im Gehirn akti­vie­ren, die soge­nann­ten Mikro­glia­zel­len. Die­se wie­der­um reagie­ren dar­auf mit der Frei­set­zung von schäd­li­chen Stof­fen wie etwa reak­ti­ven Sauer­stoff­me­ta­bo­li­ten und Ent­zün­dungs­bo­ten­stof­fen, den Zyto­ki­nen. Die For­scher ent­wi­ckel­ten dazu ein Zell­kul­tur­sys­tem, in dem sie im ers­ten Schritt den Effekt von HIV-infi­zier­ten Mono­zy­ten auf Mikro­glia­zel­len unter­such­ten. Die For­scher simu­lier­ten die ein­zel­nen Schrit­te der HIV-Infek­ti­on und maßen die Men­ge jeweils aus­ge­schüt­te­ter Zyto­ki­ne. So konn­ten sie zei­gen, dass es für eine maxi­ma­le Akti­vie­rung von Mikro­glia aus­reicht, dass die vira­le RNA im Mono­zy­ten frei­ge­setzt wird. Wei­te­re Schrit­te der Infek­ti­on – die Umschrei­bung in DNA und die danach fol­gen­de Bil­dung von HIV-Pro­te­inen – ver­stärk­te die Akti­vie­rung nicht wei­ter.

Freigesetzte Stoffe führen zu Nervenzelltod

In einem zwei­ten Schritt unter­such­ten sie an Gehirn­ner­ven­zel­len von Rat­ten, ob die von den Mikro­glia­zel­len frei­ge­setz­ten Stof­fe zum Zell­tod füh­ren kön­nen. Im Ver­gleich zu Kon­trol­len war die Zell­to­dra­te tat­säch­lich dop­pelt so hoch. Unter­su­chun­gen von Ner­ven­was­ser HIV-infi­zier­ter Pati­en­ten erga­ben bei Pati­en­ten, die noch kei­ne neu­ro­ko­gni­ti­ven Stö­run­gen auf­wie­sen, eine posi­ti­ve Kor­re­la­ti­on mit einem Mar­ker neu­ro­na­ler Dege­ne­ra­ti­on.

„Wir konn­ten durch unse­re Unter­su­chun­gen die Mecha­nis­men der Neu­ro­de­ge­ne­ra­ti­on durch HIV detail­lier­ter ver­ste­hen“, fasst Prof. Dr. Andrew Chan zusam­men. „Die­se Ergeb­nis­se kön­nen zur Eta­blie­rung von Bio­mar­kern für HAND bei­tra­gen. Lang­fris­tig sol­len aus die­sen Daten The­ra­pie­stra­te­gien ent­wi­ckelt wer­den, um das Vor­an­schrei­ten von HAND bei HIV-infi­zier­ten Men­schen zu ver­lang­sa­men.“ So sei­en Ansatz­punk­te in der Akti­vie­rung von Mikro­glia­zel­len denk­bar, wie sie bei ande­ren Auto­im­mun­erkran­kun­gen des Zen­tra­len Ner­ven­sys­tems wie etwa Mul­ti­ple Skle­ro­se ange­wandt wer­den.

Anschub durch FoRUM-Mittel

Die For­schungs­ar­bei­ten, wel­che in Zusam­men­ar­beit der Kli­ni­ken für Neu­ro­lo­gie und Der­ma­to­lo­gie, St. Josef Hos­pi­tal, sowie der Abtei­lung für Mole­ku­la­re und Medi­zi­ni­sche Viro­lo­gie ent­stan­den, wur­den unter ande­rem durch eine Anschub­fi­nan­zie­rung der Medi­zi­ni­schen Fakul­tät der Ruhr-Uni­ver­si­tät (FoRUM) ermög­licht. Hier­aus ist ein inter­na­tio­na­les Kon­sor­ti­um aus Kli­ni­kern und Grund­la­gen­for­schern in Bochum, Lan­gen, Stras­bourg und Mai­land ent­stan­den. Ziel der nächs­ten Unter­su­chun­gen, für die EU-Mit­tel bean­tragt wur­den, wird zum einen sein, Ent­zün­dungs­vor­gän­ge im Zen­tra­len Ner­ven­sys­tem genau­er zu unter­su­chen. Mit ver­schie­de­nen Medi­ka­men­ten wol­len die For­scher eine Hem­mung der ent­zünd­li­chen Vor­gän­ge errei­chen. Eben­so ist geplant, mit­hil­fe hoch moder­ner Mikro­sko­pie­me­tho­den in Koope­ra­ti­on mit der Uni­ver­si­tät Stras­bourg direk­te Zell-Zell-Inter­ak­ti­on zu unter­su­chen.