17. Januar 2017

Feinstaub weckt schlafende Viren in der Lunge

Nanopartikel aus Verbrennungsmotoren (hier gezeigt) können Viren aktivieren, die in Lungengewebe ruhen. Quelle: Helmholtz Zentrum München

Nanopartikel aus Verbrennungsmotoren können Viren aktivieren, die in Lungengewebszellen ‚ruhen‘. Das fanden Forscher des Helmholtz Zentrums München, Partner im Deutschen Zentrum für Lungenforschung (DZL), heraus. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift ‚Particle and Fibre Toxicology‘ nachzulesen.

Um dem Immunsystem zu entgehen, verbergen sich einige Viren in Zellen ihres Wirtes und verharren dort. Im Fachjargon nennt sich dieser Zustand latente Infektion. Wird das Immunsystem geschwächt oder ändern sich bestimmte Bedingungen, werden die Viren wieder aktiv, beginnen sich zu vermehren und zerstören die Wirtszelle. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Dr. Tobias Stöger vom Institut für Lungenbiologie und Prof. Dr. Heiko Adler, stellv. Leiter der Abteilung Lung Repair and Regeneration am Helmholtz Zentrum München, berichten nun, dass auch Nanopartikel diesen Prozess auslösen können. 

„Aus vorangegangenen Modellstudien wussten wir bereits, dass das Einatmen von Nanopartikeln eine entzündliche Wirkung hat und das Immunsystem verändert“, so Studienleiter Stöger. Gemeinsam mit seinen Kollegen Heiko Adler und Prof. Dr. Philippe Schmitt-Kopplin konnte er nun zeigen, dass  „eine Exposition mit Nanopartikeln in der Lunge latente Herpesviren reaktivieren kann.“

Konkret testeten die Wissenschaftler den Einfluss von Nanopartikeln, wie sie typischerweise bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern entstehen, in einem Versuchsmodell für eine bestimmte Herpesvirusinfektion. Dabei konnten sie einen deutlichen Anstieg viraler Proteine nachweisen, die nur bei aktiver Virusvermehrung produziert werden. „Auch Stoffwechsel- und Genexpressionsanalysen ergaben Muster wie bei einer akuten Infektion“, so Philippe Schmitt-Kopplin, Leiter der Abteilung für Analytische BioGeoChemie. Weitere Experimente mit menschlichen Zellen belegten zudem, dass auch Epstein-Barr-Viren bei einem Kontakt mit den Nanopartikeln ‚geweckt‘ werden.

Möglicher Ansatz bei chronischen Lungenerkrankungen

In weiteren Studien möchte das Forscherteam nun testen, ob sich die Ergebnisse auch auf den Menschen übertragen lassen. Denn: „Viele Menschen tragen Herpesviren in sich und Patienten mit idiopathischer Lungenfibrose sind dabei besonders betroffen“, so Heiko Adler. „Wenn sich die Ergebnisse beim Menschen bestätigen, wäre es wichtig, den molekularen Ablauf der Reaktivierung von latenten Herpesviren durch Partikelinhalation zu ergründen. Dann könnte man versuchen, diesen Wirkungsweg auch therapeutisch zu beeinflussen.“
Spezielle Zellkulturmodelle sollen daher künftig den genauen Mechanismus der Virus-Reaktivierung durch Nanopartikel aufklären. „Zudem möchten wir in Langzeitstudien prüfen, inwieweit eine wiederholte Partikelexposition mit entsprechender Virus-Reaktivierung zu chronischen Entzündungs- und Umbauprozessen in der Lunge führen kann“, blickt Tobias Stöger voraus.  

Weitere Informationen


Hintergrund:
2015 demonstrierte  eine andere Gruppe am Helmholtz Zentrum München, wie es dem Epstein-Barr-Virus gelingt, sich in menschlichen Zellen zu verstecken. Im März 2016 konnten Forscher zudem zeigen, dass sogenannte microRNAs den Hilferuf von Zellen unterbinden, die mit dem Epstein-Barr-Virus infiziert sind.

Original-Publikation:
Sattler, C. et al. (2016): Nanoparticle exposure reactivates latent herpesvirus and restores a signature of acute infection. Particle and Fibre Toxicology, DOI 10.1186/s12989-016-0181-1

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