Guinguette Marais Poitevin

Forscher haben endlich herausgefunden, wie Herpes reaktiviert wird, wenn wir – und unsere Neuronen – gestresst sind. Sie haben auch aufgedeckt, wie Gehirnzellen überlistet werden, damit Teile des Virus entweichen können.

Ungefähr 90 Prozent der US-Bevölkerung hat das Herpes-simplex-Virus (HSV), das zu Fieberbläschen, Augeninfektionen, Genitalverletzungen und in seltenen Fällen zu einer Entzündung des Gehirns führt. Das eng verwandte Varizella-Zoster-Virus verursacht auch Windpocken und Gürtelrose.

„Die Proteine, von denen wir gezeigt haben, dass sie für die virale Reaktivierung wichtig sind, kommen fast ausschließlich in Neuronen vor, so dass sie ein gutes therapeutisches Ziel darstellen“, sagt die Virologin Anna Cliffe, Erst- und Mitautorin der Studie und Postdoktorandin in der Abteilung für Zellbiologie und Physiologie an der University of North Carolina School of Medicine.

Diese Forschung, die im Labor von Mohanish Deshmukh von der UNC durchgeführt und in der Zeitschrift Cell Host and Microbe veröffentlicht wurde, wurde mit primären Neuronen von Mäusen durchgeführt. Aber die Forscher sagen, dass die beteiligten zellulären Wege auch in menschlichen Neuronen zu finden sind.

Herpes kann Stress spüren

Frühere Forschungen legten nahe, dass HSV in Neuronen schlafend bleibt. Deshmukhs Fachgebiet ist das Überleben und der Tod von Neuronen. Er fragte sich, ob HSV Neuronen als Wirte „auswählt“, weil Gehirnzellen Überlebenskünstler sind; im Gegensatz zu anderen Zelltypen sind Neuronen sehr vorsichtig, wenn es darum geht, den Zelltod auszulösen, selbst wenn sie von einem Virus infiziert sind.

Cliffes Expertise als Virologe erlaubte Deshmukhs Team zu untersuchen, wie HSV in Neuronen reaktiviert wird. In einem ersten Schritt fanden Deshmukh und Cliffe heraus, wie man das Virus dazu bringen kann, in primären Neuronen der Maus in einer Schale latent zu werden und dann reaktiviert zu werden. Auf diese Weise konnten sie bestimmte zelluläre Proteine untersuchen, von denen sie vermuteten, dass sie an der viralen Reaktivierung beteiligt sind.

Sie fragten sich, ob das Virus in der Lage war, zu erkennen, wann die Neuronen unter Stress standen und einen Fluchtweg zu aktivieren.

„Wenn unsere Körper gestresst sind, setzen wir hohe Mengen an Kortikosteroiden frei – ein natürliches Hormon“, sagt Cliffe. „Es in diesem Experiment zu verwenden, war also ein guter Weg, um nachzuahmen, was mit Neuronen unter Stress passieren könnte.“

Als sie die Zellen untersuchten, fanden sie heraus, dass der JNK-Proteinweg aktiviert wurde, kurz bevor das Virus begann, die Neuronen zu verlassen.

„Wir verwendeten dann einen chemischen Inhibitor, um den JNK-Weg zu blockieren, um zu sehen, ob das die virale Reaktivierung stoppte“, sagt Deshmukh. „Und es hatte einen spektakulären Effekt. Als wir JNK hemmten, war das Virus nicht mehr in der Lage, sich zu reaktivieren.“

Cliffs Experimente zeigen, dass das Virus einen Weg gefunden hat, sein Chromatin zu modifizieren – fest verpackte DNA, die die Genexpression kontrolliert. Diese Modifikation ist in der Biologie selten, sagt Deshmukh, aber Herpes nutzt diese Modifikation, um ein Stück seiner DNA zu exprimieren.

Das Virus erzeugt gerade genug Genexpression, um eine Kaskade von Ereignissen auszulösen, die es dem gesamten Virus ermöglicht, sich außerhalb des Neurons zu bilden und dann zu vermehren. Von dort aus werden Krankheitszustände wie Fieberbläschen und Enzephalitis geboren.

Der nächste Schritt für Deshmukhs Labor ist es, dieses Modell der HSV-Infektion und -Reaktivierung in menschlichen Neuronen zu etablieren, was bisher noch nicht gelungen ist. Wenn dies gelingt und der JNK-Signalweg entscheidend für die virale Reaktivierung beim Menschen ist, könnte es möglich sein, Behandlungen für die Krankheiten zu entwickeln, die mit HSV und seinen eng verwandten Viren in Verbindung stehen.

Die National Institutes of Health haben die Studie finanziert.