Neuer Ansatz für die Behandlung von Virus-Enzephaliden

Eine Lücke im Sicherheitssystem der Blut-Hirn-Schranke ist der Geruchssinn. Gelingt es Viren, diese Schranke zu überwinden, entzündet sich das Gehirn: eine lebensbedrohliche Enzephalitis kann entstehen. Forscher des TWINCORE haben nun eine spezielle Immunantwort des Gehirns entschlüsselt, die auf gänzlich anderen Mechanismen beruht als die übliche Erregerabwehr.

„Eigentlich sind wir davon ausgegangen, dass die erste Abwehrreaktion des Immunsystems im Gehirn nach ähnlichen Mustern abläuft, wie im Rest des Körpers, auch wenn die Immunsysteme durch die Blut-Hirn-Schranke getrennt sind: Immunzellen registrieren das eingedrungene Virus und leiten die weitere Abwehr über Interferon-Signale ein“, erkärte Dr. Chintan Chhatbar, Nachwuchswissenschaftler am Institut für Experimentelle Infektionsforschung. „Wir haben diese Abläufe genauer untersucht, um besser zu verstehen, wie eine schützende Immunantwort im Gehirn funktioniert.“

Selbst wenn sich die Patienten erfolgreich von einer Enzephalitis erholen, leiden Patienten häufig unter Persönlichkeitsveränderungen, Epilepsie oder motorischen Störungen. Die Frage, die sich das Team am TWINCORE stellt: Wie kann Patienten am besten bei einer viralen Enzephalitis geholfen werden – ohne dass das Gehirn Schaden nimmt?

Der Weg des Virus führt über den Riechnerv direkt ins Gehirn. Die einzelnen Riechfäden des Nervs laufen durch die Siebplatte zum Riechkolben. Der gibt die einlaufenden Signale an das Gehirn zur Verarbeitung weiter und dort findet auch die erste Abwehrreaktion des Gehirns gegen das Virus statt: Interferon wird produziert, um die Viren abzufangen, die den Riechnerv hinaufgewandert sind. Aber wer löst diese Interferonproduktion aus und wer verarbeitet die Information?

Signalkette als Schlüssel zur Immunantwort

„Mit bildgebenden Verfahren können wir direkt verfolgen, was bei einer Infektion mit dem Vesikulären Stomatitis Virus (VSV) – unserem Modellvirus – in den Gehirnstrukturen geschieht“, erklärte Chhatbar. Nach der Infektion mit dem VSV begannen sich die Immunzellen des Gehirns, die Mikrogliazellen, in der weiteren Umgebung des Riechkolbens erst zu vermehren und dann zum Infektionsherd zu wandern, um die Viren zu eliminieren. Entfernten die Forscher die Mikrogliazellen, hatte das Virus freie Bahn und das Gehirn konnte sich nicht gegen die Infektion wehren.

Um die Signalkette besser zu verstehen, die zu dieser Mikroglia-Aktivierung und Wanderung führte, analysierte das Team insbesondere die zentrale Informationseinheit des Immunsystems: den Botenstoff Interferon. Interferon wird bei jedem viralen Angriff von den Zellen ausgeschüttet, die das Virus entdecken. Sie alarmieren damit alle anderen Zellen und die Abwehrreaktion nimmt ihren Lauf.

„Wir haben jeweils die Interferonrezeptoren der Mikrogliazellen, Astrozyten oder Neuronen ausgeschaltet, so dass sie kein Interferon mehr registrieren können“, sagte Chhatbar. „Was wir gesehen haben, war erstaunlich: Für die Mikrogliazellen spielt es keine Rolle, ob sie Interferon wahrnehmen können oder nicht – sie wandern und wehren die Viren in jedem Fall ab. Aber wenn Astrozyten oder Neuronen keine Interferonrezeptoren mehr haben, reagieren auch die Mikrogliazellen nicht. Weder vermehren sie sich, noch wandern sie zum Infektionsherd.“

Offenbar bilden diese beiden Zelltypen spezifische Botenstoffe, nachdem sie das Interferonsignal wahrgenommen haben, die dann wiederum die Mikrogliazellen zur Vermehrung und Wanderung anregen. Ein sehr komplexer und damit sehr sicherer Mechanismus, denn alle drei Zelltypen müssen miteinander interagieren, um die Mikroglia-Zellen zu aktivieren. „Wir wissen zwar noch nicht, um welche Botenstoffe es sich handelt“, sagte Prof. Ulrich Kalinke, Leiter des Instituts für Experimentelle Infektionsforschung, „aber in dieser Signalkette steckt der Schlüssel, mit dem wir das Gehirn bei Virusinfektionen unterstützen können. Hoffentlich ergibt sich daraus eine Strategie für die Entwicklung neuer Therapien für Virus-Enzephaliden, die Heilungsprozesse im Gehirn unterstützen, ohne es dabei zu schädigen.“

Originalpublikation:
Chhatbar C. et al.: Type I interferon receptor signaling of neurons and astrocytes regulates microglia activation during viral encephalitis. Cell Rep 2018;25(1):118-129.