CMV: Ein Virus auf der Lauer im Bindegewebe

Bislang glaubte man, dass Herpesviren bestimmte Körperzellen nutzen, um sich zu vermehren, und andere, um dort latent zu bleiben. Am Beispiel des Cytomegalovirus (CMV), einem Herpesvirus aus der beta-Herpesvirus-Subfamilie, wird nun dieses Dogma in Frage gestellt.

Wissenschaftler aus der Abteilung „Virale Immunologie“ des HZI in Braunschweig haben herausgefunden, dass bestimmte Bindegewebszellen (Fibroblasten) von CMV nicht nur zur Vermehrung genutzt werden. CMV kann in den Fibroblasten offenbar auch latent bleiben. Ein zweiter Paradigmenwechsel, den die Studie nahelegt, ist die Regulation der Zellen durch CMV: Offenbar steuert das Virus die jeweilige Nutzung der Fibroblasten nicht ausschließlich über in der Zelle vorhandene Faktoren, sondern auch über eine Interaktion mit dem Immunsystem. Die Ergebnisse wurden im renommierten Fachmagazin Nature Communications veröffentlicht.

Im Rahmen der Untersuchung infizierte Dr. Katarzyna Sitnik gemeinsam mit Kollegen Mäuse mit dem Maus-CMV (mCMV). Das humane CMV (HCMV) konnte nicht verwendet werden, da es an den Menschen als Wirt angepasst ist und keine Mäuse infizieren kann. Das mCMV ist ein natürliches Mauspathogen, dass eine Krankheit verursacht, die vergleichbar ist mit der durch HCMV beim Menschen ausgelösten Erkrankung. Anschließend haben die Wissenschaftler eine systematische Analyse der Zellen durchgeführt, die in experimentell infizierten Mäusen das latente Virus tragen könnten.

Das HZI-Team und Kollegen von der Veterinärmedizinischen Universität Wien sowie von der medizinischen Fakultät der Universität in Rijeka, Kroatien, konnten gemeinsam zeigen, dass mCMV-Genome in verschiedenen Zelltypen von latent infizierten Mäusen vorhanden sind. Eine bestimmte Art von Bindegewebszellen, die Fibroblasten, sticht aber hervor: Hier waren teilweise besonders große Mengen an mCMV-Genomen nachweisbar.

„Dass ausgerechnet Fibroblasten dem überdauernden CMV als Aufenthaltsort dienen können, hat uns alle überrascht. Denn wir verwenden Fibroblasten, um dieses Virus in Gewebekulturen zu züchten“, sagt Prof. Luka Cicin-Sain, Leiter der Abteilung „Virale Immunologie“ des HZI.

Die Autoren testeten zudem, ob Stromazellen das Wachstum von mCMV in natürlichen Umgebungen in vivo unterstützen. Sie bestätigten die Ergebnisse, die zuvor in Gewebekulturen gezeigt worden waren: CMV nutzt Fibroblasten auch, um in einem Organismus zu wachsen.

„Wir fragten uns natürlich, wie die CMV-Latenz reguliert wird. Also suchten wir nach Immunreaktionen – und wurden fündig“, sagt Sitnik, Erstautorin der Studie und inzwischen bei der Veterinärmedizinischen Universität Wien tätig. Die Forschenden fanden heraus, dass sich das mCMV bei Mäusen, denen ein bestimmtes Molekül namens STAT-1 fehlt, zwar früh nach der Infektion replizieren, aber seine Genome nicht im Latenzzustand halten konnte. STAT-1 ist für die immunologische Signalgebung von Interferonen entscheidend. „Das war für uns der fehlende Baustein, um zu erklären, wie es dem Virus gelingt, denselben Zelltyp sowohl für die Vermehrung als auch für die langen Phasen der Latenz zu nutzen“, sagt Sitnik.

Diese Studie stellt einen doppelten Paradigmenwechsel dar: Einerseits zeigt sie, dass dieselben Zellen ein wichtiger Ort der produktiven Virusreplikation und der Latenz sein können. Zum anderen zeigt sie, dass im Falle von CMV das Ruhestadium nicht durch intrinsische Eigenschaften eines bestimmten Zellreservoirs, sondern durch die Interaktion des Virus mit dem Immunsystem reguliert wird.