Festschrift Georg Friedrich Götz-Preis

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University of Zurich
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CH-8057 Zurich
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Year: 2016
Festschrift Georg Friedrich Götz-Preis
Edited by: Georg-Friedrich-Götz-Stiftung
Posted at the Zurich Open Repository and Archive, University of Zurich
ZORA URL: https://doi.org/10.5167/uzh-124049
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Originally published at:
Festschrift Georg Friedrich Götz-Preis. Edited by: Georg-Friedrich-Götz-Stiftung (2016). Zürich: Universität Zürich.
Georg-Friedrich-Götz-Stiftung
Medizinische Fakultät der Universität Zürich
Georg Friedrich Götz-Preis
2010
2
Festschrift
Georg Friedrich Götz-Preis 2010
aus Anlass der Verleihung des Georg Friedrich Götz-Preises 2010
Prof. Dr. sc. nat. Lars Hangartner:
«Das Problem der Immunodominanz bei variablen Viren»
Dr. med. Mike Recher:
«Einmarsch- und Rückzugsgebiete von Viren»
8. April 2010
3
4
Tagungsprogramm
17.00 Begrüssung der Gäste durch Prof. Dr. Dr. K. W. Grätz, Dekan
*
17.10 Einführung und Würdigung des Preisträgers, Prof. Dr. sc. nat. Lars Hangartner
durch Prof. Dr. Dr. K. W. Grätz, Dekan
*
17.15 Kurzreferat von Prof. Dr. sc. nat. Lars Hangartner,
Institut für Medizinische Virologie, Universität Zürich
*
17.40 Einführung und Würdigung des Preisträgers, Dr. med. Mike Recher
durch Prof. Dr. Dr. K. W. Grätz, Dekan
*
17.45 Kurzreferat von Dr. med. Mike Recher
Departement für Innere Medizin, UniversitätsSpital Zürich
*
18.10 Preisverleihung durch Prof. Dr. A. Fischer, Rektor der Universität Zürich,
Präsident der G. F. Götz-Stiftung
*
18.15 Apéro
5
6
Inhaltsverzeichnis
Tagungsprogramm5
Lebenslauf des Stifters
9
Laudationes10
Die Preisträger 2010
15
Bisherige Preisträger
16
Vortrag des Preisträgers Prof. Dr. sc. nat. Lars Hangartner:
«Das Problem der Immunodominanz bei variablen Viren»
30
Vortrag des Preisträgers Dr. med. Mike Recher:
«Einmarsch- und Rückzugsgebiete von Viren»
42
7
8
Georg Friedrich Götz
und die Gründung einer Stiftung
für den Fortschritt in der Medizin
Georg Friedrich Götz wurde am 28. April 1893 in Frankfurt am Main
geboren. Er war in mehreren Bereichen erfolgreich geschäftlich tätig, so
bereits in jungen Jahren als Führer eines Tabakgeschäftes. Später betrieb
er seine Firma MDF (Mittel-Deutsche-Fahrscheinfabrik) bei Frankfurt,
wo Fahrscheine für Busse und Strassenbahnen gedruckt wurden.
Vermögend geworden, zog Georg Friedrich Götz sich in den Fünfziger
Jahren aus dem aktiven Geschäftsleben zurück.
1960 siedelte er gemeinsam mit seiner späteren Ehefrau Heidi Hergenröther in die Schweiz nach Ascona. Zwei Jahre später erkrankte er
an einem Lungenkarzinom und wurde zur Operation nach Zürich ins
Bethanien-Krankenhaus überwiesen, wo Dr. Karl Mülly ihn erfolgreich
operierte. Mit dem Arzt verband Georg Friedrich Götz anschliessend
eine herzliche Freundschaft und gemeinsam entwickelten sie die Idee
einer Stiftung, die hervorragende medizinische Leistungen belohnen
sollte.
Am 22. Mai 1964 wurde die «Georg Friedrich Götz-Stiftung» in Zürich
offiziell gegründet. 1968 musste Georg Friedrich Götz sich wieder ins
Krankenhaus begeben, diesmal wegen einer schweren Darmerkrankung. Er wurde wieder von Dr. Karl Mülly operiert. Auf diese erneute
Operation hin beschloss Georg Friedrich Götz, die Stiftung bereits im
darauffolgenden Jahr in Kraft zu setzten. Der erste «Georg Friedrich Götz-Preis» wurde 1969 an Professor
Lindenmann vom Institut für Medizinische Mikrobiologie für seine
Grundlagenforschungen über den Krebs verliehen.
1972 erkrankte Georg Friedrich Götz an Prostatakrebs, wovon er sich
nicht mehr erholte. Am 21. November desselben Jahres starb er in der
Klinik St. Agnese in Muralto und wurde auf seinen Wunsch im elterlichen Grab in Frankfurt-Griesheim beigesetzt.
9
Laudationes
Die Götz-Preis-Kommission, bestehend aus den Herren A. Aguzzi
(Präsident), P. Sonderegger und G. A. Spinas schlägt für den Götz-Preis
2009 folgenden Kandidaten vor:
Prof. Dr. sc. nat. Lars Hangartner
Begründung
Prof. Dr. sc. nat. Lars Hangartner: Die Kommission befand, dass Dr.
Hangartner (37-jährig) einen hervorragenden Leistungsausweis vorlegt.
Nach einer Diplomarbeit und Dissertation im Institut von Prof. Rolf
Zinkernagel ist Herr Hangartner nach San Diego (Scripps Research
Institute) gezogen, wo er sich vor allem mit der Immunantwort gegen
HIV beschäftigt hat. Nach seiner Rückkehr in Zürich hat Herr Hangartner ein Thema wieder aufgenommen, welches auf die Arbeit von
Rolf Zinkernagel zurückgeht. Er konnte zeigen, dass der Lymphocytic
Choriomeningitis Virus (LCMV) erstaunlicherweise imstande ist, sich
im Genom zu integrieren. Dieser Befund ist immens wichtig für das
Verständnis der Immuntoleranz und des T-Zell-Gedächtnisses. Mit dieser sehr wichtigen Arbeit konnte Lars Hangartner die Zinkernagel’sche
Hypothese im Wesentlichen bestätigen, dass immunologisches T-ZellGedächtnis vor allem auf die Persistenz des Antigens beruht.
10
Laudatio
Der Georg Friedrich Götz-Preis 2010 wird an Prof. Dr. sc. nat. Lars
Hangartner verliehen in Annerkennung seiner Beitäge zur Forschung auf dem Gebiet der Infektionsimmunologie und Virologie
Prof. Dr. Dr. K. W. Grätz
Dekan
Prof. Dr. Dr. A. Aguzzi
Präsident der Götz-PreisAuswahlkommission
11
Die Götz-Preis-Kommission, bestehend aus den Herren A. Aguzzi
(Präsident), P. Sonderegger und G. A. Spinas schlägt für den Götz-Preis
2009 folgenden Kandidaten vor:
Dr. med. Mike Recher
Begründung
Mike Recher ist 33-jährig. Nach seiner Ausbildung als Mediziner absolvierte er den Postgraduate Kurs in experimenteller Medizin bei Rolf
Zinkernagel. Danach bildete er sich mit dem Ziel klinische Immunologie weiter, arbeitete als Arzt im Bruderholz Spital in Basel und
ist seit einem Jahr Assistenzarzt in der Klinik für Immunologie. Mike
Recher ist nach den Worten seines Mentors, Prof. Adriano Fontana,
ein Ausnahmetalent, welcher sowohl in Forschung wie auch Klinik
brilliert. Er ist Erstautor von zwölf sehr wichtigen Arbeiten (Nature
Medicine, Nature Immunology, Journal of Experimental Medicine und
andere wichtige interdisziplinäre Zeitschriften). Zur Vervollständigung
seines wissenschaftlichen Horizonts hat Mike Recher vor, demnächst
als Postdoktorand zur Arbeitsgruppe von Prof. Notarangelo in Boston
zu stossen. Es ist zu hoffen, dass es unserer Universität gelingen wird,
Dr. Recher nach seiner Zeit in Boston wieder als Kollegen in Zürich zu
gewinnen, zum Beispiel als SNF-Förderprofessor.
12
Laudatio
Der Georg Friedrich Götz-Preis 2010 wird an Dr. med. Mike Recher
verliehen in Annerkennung seiner Beitäge zum Verständnis der
B-Zellantwort bei Infektionserkrankungen
Prof. Dr. Dr. K. W. Grätz
Dekan
Prof. Dr. Dr. A. Aguzzi
Präsident der Götz-PreisAuswahlkommission
13
14
Die Preisträger 2009
Prof. Dr. sc. nat. Lars Hangartner
Institut für Medizinische Virologie, UniversitätsSpital Zürich
Dr. med. Mike Recher
Departement für Innere Medizin, UniversitätsSpital Zürich
15
Bisherige Preisträger
des Georg Friedrich Götz-Preises
1969
Prof. Dr. Jean Lindenmann
Institut für Medizinische Mikrobiologie der Universität Zürich
«Grundlagenforschung über den Krebs»
1974
Prof. Dr. F. G. J. Hayhoe
Departement of Medicine; Cambridge University; England
«Leukämie und Lymphoma»
Prof. Dr. Werner Straub
Departement für Innere Medizin der Universität Zürich
«Entstehung und Vermeidung von Thrombosen»
Krankenhaus Bethanien, Zürich – einmaliger Beitrag
1975
Prof. Dr. Willhelm Rutishauser
Departement für Innere Medizin der Universität Zürich
«Angiographische Analyse der Herzfunktion»
Prof. Dr. Hans Peter Krayenbühl
Departement für Innere Medizin der Universität Zürich
«Beziehung zwischen Parametern der Ventrikelkontraktilität
und dem chronisch belasteten Myokard»
PD Dr. Marko Turina
Chirurgische Klinik A der Universität Zürich
«Entwicklung einer Herz-Lungenmaschine
für Säuglinge und Kleinkinder»
16
1977
Prof. Dr. Alexander A. Borbély
Pharmakologisches Institut der Universität Zürich
«Schlaf- und Schlafrhythmen:
Parallelen zwischen Ratte und Mensch»
PD Dr. Dominik Felix
Institut für Hirnforschung der Universität Zürich
«Peptide als mögliche Ueberträgersubstanzen im Nervensystem»
PD Dr. Volker Henn
Neurologische Klinik der Universität Zürich
«Bewegungswahrnehmung und neuronale Organisation
der vestibulo-oculomotorischen Kontrollvorgänge»
PD Dr. Herbert M. Keller
Neurologische Klinik der Universität Zürich
«Doppler-Ultraschall-Verfahren zur nichtinvasiven
Abklärung zerebraler Durchblutungsstörungen»
PD Dr. Gerd Niemeyer
Augenklinik der Universität Zürich
«Beiträge zum Verständnis der Netzhautfunktion»
1978
Prof. Dr. P. Deyhle
Departement für Innere Medizin der Universität Zürich
«Grundlegende Beiträge zur endoskopischen Diagnostik
und Elektrochirurgie»
17
PD Dr. Andreas Grüntzig
Departement für Innere Medizin der Universität Zürich
«Rekanalisation von Arterienstenosen mittels Dilatationskatheter –
Erfahrungen mit Beinarterien und Herzkranzgefässen»
1979
Dr. Ernst Rinderknecht
Biochemisches Institut der Universität Zürich
«Isolierung und Strukturaufklärung von zwei
insulinähnlichen Wachstumshormonen»
PD Dr. Jürgen L. Zapf
Departement für Innere Medizin der Universität Zürich
«Wirkungsweise von zwei insulinähnlichen Wachstumshormonen und Entdeckung des spezifischen Trägereiweisses dieser Hormone»
1980
Prof. Dr. Jan A. Fischer
Orthopädische Klinik der Universität Zürich
«Nachweis der differenziert regulierenden Wirkung von
extrazellulärem Kalzium und Magnesium auf die
Sekretion von Parathyreoidhormon»
Prof. Dr. Marcus C. Schaub
Pharmakologisches Institut der Universität Zürich
«Beiträge zum Verständnis der Funktionen der
Regulationseiweisse und der Ca-Ionen bei der
Muskelkontraktion"
18
PD Dr. P. Rüegsegger
Institut für Biomedizinische Technik
der Universität und der ETH Zürich
«Erleichterung der Osteoporoseforschung durch Entwicklung
computertomographischer Verfahren für die Erfassung von
graduellen Veränderungen in der Knochenmineralisation»
1981
Ass. Prof. Dr. med. H. Binz
Institut für Immunologie und Virologie der Universität Zürich
«Beiträge zur Charakterisierung des T-Zell-Rezeptors und
zum Verständnis der Regulation der Immunantwort»
PD Dr. med. Peter Grob
Departement für Innere Medizin, Klinische Immunologie
der Universität Zürich
«Zahlreiche Beiträge zur klinischen Immunologie»
1982
PD Dr. med. Beat Steinmann
Stoffwechselabteilung Universitäts-Kinderklinik Zürich
«Erbkrankheiten des Bindegewebes-Modelle
für das Verständnis erworbener Störungen»
PD Dr. med. Rainer Otto
Röntgendiagnostisches Zentralinstitut UniversitätsSpital Zürich
«Krebsdiagnostik im Abdomen mittels Ultraschall
und Computertomographie»
PD Dr. med. Gino Pedio
Abt. Zytologie, Institut für Pathologie UniversitätsSpital Zürich
«Die Wertigkeit der Feinnadelbiopsie in der Krebsdiagnostik»
19
PD Dr. med. Felix Walz
Gerichtlich-Medizinisches Institut der Universität Zürich
«Fussgängerverletzungen in Zürich bei Tempo 60
und während des Versuchs 'Tempo 50'»
PD Dr. sc. techn. Peter Niederer
Institut für Biomedizinische Technik
der Universität und ETH Zürich
«Kollisionsablauf und Schweregrad der Fussgängerunfälle
bei 35 und 25 km/h Aufprallgeschwindigkeit»
PD Dr. med. Viktor Meyer
Abt. Chirurgie der Hand und peripheren Nerven
Universitätsspital Zürich
«Heutiger Stand der mikrochirurgischen Rekonstruktion
peripherer Nerven»
1983
PD Dr. med. Adriano Fontana
Departement für Innere Medizin, Klinische Immunologie
der Universität Zürich
«Wegweisende Beiträge zur Neuroimmunologie»
PD Dr. med. Ruedi Lüthy
Abteilung für Infektionskrankheiten Medizinische Poliklinik
Universitätsspital Zürich
«Wissenschaftliche und klinische Beiträge zur
Chemotherapie von Infektionskrankheiten»
20
1984
PD Dr. med. Helmut L. Haas
Neurochirurgische Klinik UniversitätsSpital Zürich
«Die epileptische Nervenzelle»
PD Dr. phil. Manuel Hulliger
Institut für Hirnforschung der Universität Zürich
«Zur Bedeutung der Fussmotorik bei natürlichen Bewegungen»
Prof. Dr. med. Alex M. Landolt
Neurochirurgische Klinik UniversitätsSpital Zürich
«Hypophysenadenome – zellbiologische Modelle
zwischen Endokrinologie und Neurochirurgie»
1985
Prof. Dr. sc. nat. Thomas Bächi
Institut für Immunologie und Virologie der Universität Zürich
«Strukturelle und funktionelle Charakterisierung von Viren»
Prof. Dr. med. Peter St. Groscurth
Anatomisches Institut, Abteilung Zellbiologie
der Universität Zürich
«Morphologie der durch T-Lymphozyten und
Makrophagen vermittelten Zytolyse»
1986
PD Dr. sc. nat. Hans Hengartner
Institut für Pathologie der Universität Zürich
«Die durch T-Lymphozyten vermittelte Immunantwort:
Antigenerkennung und Effektormechanismus»
21
PD Dr. med. Reinhard A. Seger
Medizinische Klinik, Kinderspital Zürich
«Kongenitale Erkrankungen des Phagozytose-Systems:
Ihr Beitrag zum Verständnis der Infektabwehr»
1987
PD Dr. med. dent. Werner-Hans Mörmann
Zahnärztliches Institut der Universität Zürich
«Computer-unterstützte Zahnrestaurationen
mit Keramik- und Kunststoffmaterialien»
1988
PD Dr. phil. II Peter Bösiger
Institut für Biomedizinische Technik und
Medizinische Informatik der Universität und ETH Zürich
«Kernspintomographische Erfassung von
Gewebeveränderungen und Organfunktionen»
Prof. Dr. med. Anton Valavanis
Leiter der Abteilung für Neuroradiologie
Departement Medizinische Radiologie
des UniversitätsSpitals Zürich
«Fortschritte in der Diagnostischen und
Interventionellen Neuroradiologie»
1990
22
Prof. Dr. med. Otto M. U. Hess
Departement für Innere Medizin
Medizinische Poliklinik,
Kardiologie des UniversitätsSpitals Zürich
«Koronare Vasomotorik und Myokardperfusion»
PD Dr. med. Peter Josef Meier-Abt
Abteilung für Klinische Pharmakologie
Medizinische Klinik des UniversitätsSpitals
«Hepatozelluläre Transportsysteme und deren Bedeutung
für die Ausscheidung von Arzneimitteln in die Galle»
1991
PD Dr. med. Ludwig Karl von Segesser
Departement für Chirurgie, UniversitätsSpital Zürich
«Gefahrlose Herz-Lungenmaschine?»
Prof. Dr. med. Peter Sonderegger
Biochemisches Institut, Universität Zürich
«Molekulare Analyse des Axonwachstums»
1992
Frau Prof. Dr. med. Charlotte Elisabeth Remé
Augenklinik, UniversitätsSpital Zürich
«Wo viel Licht, da viel Schaden:
Lichtwirkungen und Lichtschäden in der Netzhaut»
Dr. sc. nat. ETH Hanspeter Pircher
Departement Pathologie, UniversitätsSpital Zürich
«Immunologische Reaktivität und Toleranz von T Lymphozyten
analysiert in transgenen Tiermodellen»
1993
Frau PD Dr. med. Leena Bruckner-Tudermann
Westfälische Wilhelms-Universität Münster
«Genetisch bedingte Hautblasen: Ein Naturexperiment
zum Zusammenwirken zwischen Epithel und Mesenchym»
23
Prof. Dr. med. Manfred Frey
Klinik für Wiederherstellungschirurgie
UniversitätSpital Zürich
«Das Lächeln: Chirurgische Rekonstruktion und Quantifizierung»
1994
PD Dr. Ulrich Klaus Franzeck
Departement für Innere Medizin
Abteilung Angiologie, UniversitätsSpital Zürich
«Transkutane Sauerstoffpartialdruckmessungen
bei peripheren Durchblutungsstörungen»
PD Dr. Christoph Schmid
Departement für Innere Medizin
Abteilung Endokrinologie und Stoffwechsel
UniversitätsSpital Zürich
«IGF I als endokrin und parakrin gesteuerter und wirksamer
Wuchs- und Differenzierungsfaktor des Knochens»
1995
PD Dr. rer. nat. Graeme McKinnon
Magnetresonanz-Zentrum, UniversitätsSpital Zürich
«Temperature Monitoring and Interventional
Device Positioning in Magnetic Resonance Imaging»
PD Dr. med. Andrea Superti-Furga
Abteilung für Stoffwechsel- und Molekularkrankheiten
Universitäts-Kinderklinik
«Es muss nicht immer Kollagen sein:
Chondrodysplasien und Sulfatstoffwechsel»
24
1996
PD Dr. Christine Bandtlow
Institut für Hirnforschung, Universität Zürich
«Wirkungsmechanismen von Hemmstoffen des Nerven faserwachstums im Gehirn: ein Blick hinter die Kulissen»
PD Dr. Norbert Dillier
Klinik für Ohren-, Nasen- Hals- und Gesichtschirurgie
UniversitätsSpital Zürich
«Auf der Suche nach der optimalen Sprachcodierung
für Cochlear Implants»
1997
PD Dr. Paul Komminoth
Departement Pathologie, UniversitätsSpital Zürich
«Pluriglanduläre, genetisch bedingte, endokrine
Neoplasien: von der Morphologie zur Molekulargenetik»
PD Dr. Jean-Marc Fritschy
Institut für Pharmakologie, Universität Zürich
«Struktur und Regulation von Neurotransmitter-Rezeptoren»
1998
PD Dr. Martin Meuli
Kinderspital Zürich
«Fetal Surgery for Myelomeningocele»
PD Dr. Dominik Straumann
Neurologische Klinik, UniversitätsSpital Zürich
«When Nerve Cells Bounce out of Control...
Instability of the Saccadic Systems after Deafferentiation
from the Omnipause Neurons»
25
1999
PD Dr. Thomas Kündig
Dermatologische Klinik, UniversitätsSpital Zürich
«Verfahren zur Steigerung der Immunogenität von Impfstoffen»
2000
PD DR. med. vet. Max Gassmann
Physiologisches Institut, Universität Zürich
«Sauerstoffmangel und Erythropoietin»
Prof. Dr. med. Hans-Uwe Simon
Pharmakologisches Institut, Universität Bern
«Regulation of eosinophil and neutrophil apoptosis –
similarities and differences»
2000
PD Dr. med. Franz Vollenweider
Psychiatrische Universitätsklinik Zürich
«Halluzinationen und Gehirn»
2001
Dr. phil. nat. Thierry Hennet
Physiologisches Institut, Universität Zürich
«Kongeniale Defekte der Glykolysierung:
von den Hefen zum Menschen»
Prof. Dr. med. Reinhard Dummer
Dermatologische Klinik, UniversitätsSpital Zürich
«Hauttumore verstehen und gezielt behandeln»
26
PD Dr. med. Uwe Rudolph
Institut für Pharmakologie und Toxikologie
Universität Zürich
2002
«Eine neue Pharmakologie für Benzodiazepine»
PD Dr. rer. nat. Jürgen Götz
Psychiatrische Universitätsklinik Zürich
Abteilung für Psychiatrische Forschung
«Die Alzheimer’sche Krankheit
Wechselwirkung zwischen Tau und beta-Amyloid»
PD Dr. med. Farhad Hafezi
Augenklinik, UniversitätsSpital Zürich
«Molekular Mechanismen der Photorezeptoren Apoptose
bei Netzhautdegenerationen: Lichtschäden als Modellansatz»
2003
PD Dr. med. Michael A. Grotzer
Universitäts-Kinderklinik Zürich, Abteilung für Neuro-Onkologie
«Neue therapeutische Konzepte für kindliche primitive
neuroektodermale Hirntumoren»
PD Dr. med. Frank Ruschitzka
UniversitätsSpital Zürich, Abteilung Kardiologie
«Atherosklerose und rheumatoide Arthritis –
Die Geschichte zweier Erkrankungen»
2004
Frau Dr. med. Anna Lauber-Biason
Kinderspital Zürich, Abteilung Pädiatrische Endokrinologie
«Ein molekularer Weg zur Klärung des Diabetes beim Kind»
27
Prof. Dr. med. Gerd A. Kullak-Ublick
UniversitätsSpital Zürich, Abteilung für Klinische
Pharmakologie und Toxikologie
«Rolle von nukleären Rezeptoren beim hepatischen und intestinalen
Medikamententransport»
Prof. Dr. med. Marc Y. Donath
UniversitätsSpital Zürich, Abteilung für Endokrinologie
und Diabetologie
«Insulinproduktion bei Übergewicht und Diabetes: Von der Adaptation zur Krankheit»
Dr. med. Markus Glatzel
UniversitätsSpital Zürich, Institut für Neuropathologie
«Neue Wege in der Diagnostik der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit»
2005
Frau PD Dr. med. Silvia Marino
UniversitätsSpital Zürich, Institut für Klinische Pathologie
«Medulloblastome – Entwicklungsmechanismen ausser Kontrolle»
2006
PD Dr. med. Huldrych Günthard
UniversitätsSpital Zürich, Klinik für Infektionskrankheiten
und Spitalhygiene
«Viral setpoint»: Interaktionen zwischen dem HI-Virus und seinem
Wirt
28
2007
PD Dr. med. Matthias Baumgartner
Universitäts-Kinderklinik Zürich,
Abteilung Stoffwechsel und Molekulare Pädiatrie
«3-Methylcrotonyl-CoA Carboxylase Mangel –
Von der Molekularen Basis zur Praxis
im Neugeborenen-Screening»
Dr. sc. nat. ETH Klaas Martinus Pos
Universität Zürich,
Physiologisches Institut der Epithelialtransport Abteilung
«Acriflavine resistance protein B - AcrB:
Rotation und Peristaltik führen zu Antibiotika-Resistenz»
2008
Prof. Raimund Dutzler, PhD
Universität Zürich, Departement Biochemie
«Ionenkanäle, die elektrischen Schalter unserer Zellen»
Prof. Dr. med. Romeo Ricci
ETH Hönggerberg, Institut für Zellbiologie
«Zelluläre Stress-Signale und ihre Rolle in metabolischen und
inflammatorischen Erkrankungen»
2009
Dr. rer. nat. Mathias Florian Heikenwälder
Institut für Neuropathologie, Universitätsspital Zürich
«Molekulare und zelluläre Mechanismen der Prionenvermehrung:
Wie Prionen unser Immunsystem überlisten.»
Mickaël Lesurtel, MD, PhD
Klinischer Assistenzprofessor, Klinik für Viszeral- und
Transplantationschirurgie, Universitätsspital Zürich
«Platelet-Derived Serotonin Mediates Liver Regeneration»
29
«Das Problem der Immunodominanz bei
variablen Viren»
Lars Hangartner
Viren können ohne Wirt nicht überleben
Als obligat intrazelluläre Pathogene sind Viren
existentiell von ihren Wirten abhängig und
haben daher ein vitales Interesse daran, dem Wirt
oder der Wirtspopulation keinen allzu grossen
Schaden zuzufügen. Ist eine Virus-Wirt Beziehung schlecht eingespielt, treten zwei Extremfälle auf: Entweder ist das Virus nicht virulent
genug und wird innerhalb kürzester Zeit aus der
Wirtspopulation eliminiert oder aber es ist zu
virulent und fügt dem Wirt oder der Wirtspopulation zu grosse Schäden zu. Dies kann geschehen
indem es den befallenen Wirt tötet bevor dieser
das Virus weiter geben kann, oder indem es der
Wirtspopulation durch hohe Übertragungs- und
Sterblichkeitsraten erheblichen Schaden zugefügt
und sich so der eigenen Vermehrungsgrundlage
beraubt. Viren müssen daher Wege finden, um
den Schaden, denn Sie in der Wirtspopulation
anrichten, zu begrenzen.
Unterschiedliche Strategien zur Schadensbegrenzung
Sie bedienen sich dazu zweier grundlegend unterschiedlicher Strategien: Die einen Virenarten
begrenzen ihre Pathogenizität nur beschränkt,
erlauben es dem Wirt jedoch schnell eine schützende Immunantwort aufzubauen. Diese sogenannte Hit-and-run-Viren vertrauen darauf,
dass sie in der Wirtspopulation immer genug
In­dividuen finden, auf die Sie übertragen werden
können bevor sie vom Immunsystem des vor-
30
hergehenden Wirtes eliminiert werden. Je nach
Übertragungsrate und Grösse der Wirtspopulation stellt sich dabei jedoch früher oder später das
Problem des Mangels von nicht-immunen und
infizierbaren Wirten, der sogenannten Herden­
immunität. Einige Hit-and-run-Viren umgehen
dieses Problem indem sie in verschiedenen Antigen-Varietäten, sogenannten Serotypen, vorkommen. Diese können auch Wirte infizieren, welche
schon gegen einen oder mehrere andere Serotypen des gleichen Virus immun sind. Dadurch
können diese Viren die Zeit überbrücken bis in
der Population genügend nicht-immune Nachkommen auf die Welt gekommen sind, die,
sobald die mütterlichen Antikörper ausgewaschen sind, wieder für alle Serotypen empfindlich
sind.
Zahlreiche Viren wählen jedoch genau den
umgekehrten Weg und versuchen die Immun­
antwort des einzelnen Wirtes zu verhindern oder
zu umgehen, um so eine chronische (persistente)
Infektion zu etablieren. Die meisten persistenten
Viren, wie zum Beispiel Herpesviren, versuchen,
sich im Wirt ruhig zu verhalten und entziehen
sich mit verschiedenen Tricks der Verfolgung
durch das Immunsystem. Andere persistente
Viren überrennen das Immunsystem (wie wir
z.B. bei antikörperproduzierenden Zellen gegen
das lcm-Virus zeigen konnten,1) oder greifen
es direkt an und schwächen es (hiv-1). Um eine
langfristige chronischen Infektion zu ermöglichen, muss das Virus den Schaden, den es durch
abbildung 1:
Vergleich der viralen
Überlebensstrategien:
A) Hit-and-run-Viren
er­lauben dem Wirt, eine
schützende Immunantwort
aufzubauen und müssen
daher neue nicht-immune
Wirte infizieren, bevor sie im
ursprünglichen Wirt durch
das Immunsystem eliminiert
werden.
B) Persistierende Viren
verhindern, dass sie durch
das Immunsystem eliminiert
werden.
Dunkelgraue Pfeile
kennzeichnen aktuelle,
hellgraue vergangene und
gestrichelte Pfeile zukünftige
Übertragungswege.
31
seine Vermehrung im Wirt verursacht, auf ein
Minimum reduzieren. Chronische Viren können
im Gegenzug dafür die Frequenz, mit der sie sich
auf einen neuen Wirt übertragen müssen, drastisch verringern und werden daher meistens vor,
während oder kurz nach der Geburt übertragen.
In ganz extremen Fällen haben persistente Viren
sogar die Fähigkeit verloren, den Wirt zu verlassen und übertragen sich durch Vererbung von
den Eltern auf die Nachkommen. Man spricht
dann von sogenannten endogenen Viren und man
geht davon aus, dass ca. 8 % unseres gesamten
Erbgutes aus dem mehr oder weniger funktionellen Erbgut von endogenen Viren besteht2.
Wir konnten zudem zeigen, dass endogene Viren
Erbgut aus exogenen Viren aufnehmen können,
welches dann theoretisch weitervererbt werden
könnte3. In der Tat wurde kürzlich im Säugetiererbgut genetisches Material von exogenen Viren
gefunden, dass vor c.a. 40 Mio. Jahren internalisiert wurde und seither weitervererbt wird4.
Zusammengefasst kann also gesagt werden,
dass Viren, um in einer Wirtspopulation bestehen zu können, diese Population vor allzu grossem Schaden bewahren müssen. Sie können dies,
indem Sie entweder effiziente Immunantworten
erlauben und durch häufige Übertragung innerhalb der Population überleben. Alternativ können Virenarten auch die Anzahl Übertragungen
minimieren, sie müssen dafür im Gegenzug aber
verhindern, dass sie im infizierten Wirt grossen
Schaden anrichten und dass sie von dessen
32
Immunsystem eliminiert werden. Im ersten Fall
müssen Viren Wege finden, die Herdenimmunität zu vermeiden, im zweiten Fall müssen die
Viren Wege finden, das Immunsystem jedes
einzelnen Individuums zu umgehen.
Was Viren und Eidechsen gemeinsam haben
Eidechsen haben die Fähigkeit, ihre Farbe so
zu verändern, dass sie für Fressfeinde schwer
zu entdecken sind. Werden Eidechsen dennoch
von Fressfeinden angegriffen, werfen Sie ihren
Schwanz ab, der dann zuckend die Aufmerksamkeit des Fressfeindes vom Rest des Tieres ablenkt.
Dieses kann sich somit in Sicherheit begeben und
sich einen neuen Schwanz nachwachsen lassen.
Viren, die in einen Wettlauf mit dem Immunsystem treten, bedienen sich ähnlicher Methoden. Sie passen sich ihrer Umgebung an, in dem
sie sich mit Zuckermolekülen dekorieren, die sie
für das Immunsystem nur schwer erkennbar machen. Sie haben zudem die Fähigkeit erworben,
Teile, die vom Immunsystem schon entdeckt
wurden, hinter neuen Zuckermolekülen zu verstecken. Diese Fähigkeit ist bei manchen Viren,
wie z.B. hiv-1 so gut entwickelt, dass man sogar
vom Zuckerkettenhemd spricht5.
Dem Eidechsenschwanz nicht ganz unähnlich
dekorieren Viren ihre Oberflächeneiweisse mit
Strukturen, welche – ähnlich dem zuckenden
Eidechsenschwanz – für das Virus nicht essentiell
sind, auf den antikörperproduzierenden Teil des
Immunsystems aber äusserst attraktiv wirken. Da
diese Strukturen keine entscheidende Funktion
für das Virus haben, können sie im Fall einer existenzgefährdenden Attacke (sei es im einzelnen
Individuum oder innerhalb der Population) ohne
grosses Aufsehen verändert werden. Die unwiderstehliche Attraktivität dieser Strukturen für das
Immunsystem, auch Immunodominanz genannt,
schützt so indirekt die Teile der Virusoberfläche,
welche für die Funktion der viralen Oberflächenproteine essentiell sind und daher nicht einfach
verändert werden können.
Es überrascht daher nicht, dass Antikörper
gegen variable Viren, egal ob sie per Infektion
oder Impfung induziert wurden, in der Regel
sehr stammspezifisch sind und nur die wenigen
Virenstämme neutralisieren können, die sehr
nahe mit dem Virus verwandt sind, gegen das sie
erzeugt wurden. Für Impfzwecke, wo ein möglichst breiter Anitkörperschutz angestrebt wird,
stellt dies folglich ein grosses Problem dar.
Die molekularen Hintergründe
Als Hit-and-Run Viren haben Influenzaviren im
Verlaufe der Evolution ihre Fähigkeit, schon
vorbestehende Immunität zu umgehen, perfektioniert. Dazu bedient sich das Virus der
Fähigkeit, seine Oberflächenantigene konstant
zu verändern. Das Oberflächenprotein Hämagglutinin, welches das Virus zum Andocken an
und für das Eindringen in die Wirtszelle braucht,
besitzt vier bis fünf immunodominante Stellen,
oder Epitope. Praktisch alle Antikörper, die
gegen das Hämagglutinin gerichtet sind, binden
an diese Epitope. Da sich diese in der Nähe der
Rezeptorbindungstelle befinden, die das Virus
für das Andocken an die Zelle braucht, können
daran bindende Antikörper in der Regel auch
das Andocken des Virus an die Wirtszelle verhindern. Generell spricht man bei Antikörpern,
die das Eindringen des Virus in die Wirtszelle
verhindern können, von neutralisierenden Antikörpern.
Wird die Struktur des Hämagglutinins genauer
angeschaut, zeigt sich, dass sich ein Grossteil der
Epitope auf wenig organisierten Schlaufen, oder
simplen Strukturen der Eiweisskette befinden.
Im Vergleich dazu befinden sich die Aminosäuren, welche mit dem Rezeptor interagieren,
leicht zurückversetzt (Abbildung 2) in der Mitte
der immunodominanten Epitope. Das Virus bietet dem Immunsystem also verschiedene Stellen
an, die es mit antiviralen Antikörpern angreifen
kann, ohne jedoch die Aminosäuren preisgeben
zu müssen, die strukturell für die Rezeptorerkennung wichtig sind. Somit kann das Virus
sein immunologisches Kleid ändern, ohne dass
es gleichwertigen Ersatz für Aminosäuren finden
muss, die im Protein eine wichtige Funktionen
wahrnehmen.
Ein ähnliches Beispiel findet sich auch in der
Gruppe der persistenten Viren. hiv ist ein äusserst
variables Retrovirus, das sehr erfolgreich der Antikörperantwort des infizierten Wirtes ausweicht.
Das Oberflächeneiweiss gp120 von hiv-1, das für
33
abbildung 2:
Struktur des Hämagglutinin Oberflächeneiweiss-Trimers von Influenza A Viren. Aminosäuren, die mit
dem viralen Rezeptor auf der Zelloberfläche interagieren, sind in rot eingezeichnet, Aminosäuren, welche
von antiviralen Antikörpern erkannt werden, sind in blau eingezeichnet. (PDB 1RD8,6)
das Andocken des Virus an die Zelle verantwortlich ist, besitzt ebenfalls hochvariable Regionen,
welche es ohne grossen Aufwand verändern
kann. Die Rezeptorbindungsstelle befindet sich
auch hier in einer zurückversetzten Position
(Abbildung 3.). Eine wichtige Interaktion mit
dem Rezeptormolekül CD4 findet sogar innerhalb des Proteins in einer engen Tasche statt7.
34
Am Rand der Rezeptorbindungsstelle befinden
sich variable Aminosäuren8 und Bereiche, die
grosse strukturelle Änderungen durchlaufen können. Im Sinne des Eidechsenschwanzes besitzt
das hiv-1 Oberflächenprotein fünf hypervariable
Schlaufen von denen wir und andere gefunden
haben, dass zumindest die dritte Schlaufe äusserst immunodominant ist. Gegen die anderen
abbildung 3:
Struktur des gp120 Oberflächeneiweisses von HIV-1. Die Aminosäuren, die mit dem CD4-Rezeptor auf
der Wirtszelle interagieren, sind in Rot eingezeichnet. Aminosäuren, die variabel sind, wurden mit Lila
gekennzeichnet. Die beiden Stellen, an denen sich normalerweise die hypervariablen Schlaufen 1, 2 und
3 befinden würden, sind mit blau gekennzeichnet. Sie wurden für die Strukturbestimmung entfernt
(PDB 2NY7,7, 8).
Schlaufen konnten wir bis anhin aber nur wenig
Antikörper nachweisen. Ihre sehr hohe Variabilität spricht aber sehr stark dafür, dass diese
Schlaufen unter einem hohen direkten oder
indirekten Selektionsdruck des Immunsystems
stehen. Strukturell gesehen sind die hypervariablen Schlaufen 1-3 extrem flexibel und müssen
für Strukturbestimmung entweder entfernt oder
künstlich stabilisiert werden (9). Alles in allem ist
das gp120 strukturell instabil, um nicht sogar zu
sagen klapprig. Bis heute ist es noch nicht gelungen, die Struktur des funktionellen Trimers, wie
es auf der Oberfläche des Virus vorkommt, zu
bestimmen. Ebenfalls unklar ist, wie das gp120
35
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HIV-1 Stämme aus Patient 128
isoliert zwischen 1997 und 2004
0.01
0.01
HIV sequence data courtesy of Dr. Beda Joost, University Hospital Zürich
abbildung 4:
Vergleich der Sequenzvariabilität zwischen HIV-1 innerhalb eines einzelnen Patienten und den humane
Influenza A Stämmen, die in Europa zwischen den Jahren 2000 und 2009 zirkulierten. Phylogenetische
Bäume wurden aufgrund von ClustalX alignments der C2-V3-C3 Sequenzen (HIV-1), oder der
vollständigen Hämagglutinin Sequenz gezeichnet. Die HIV-1 Sequenzdaten wurden freundlicher­weise
von Dr. Beda Joos, Universitätsspital Zürich, zur Verfügung gestellt wurden, die Hämagglutinin Sequenzen stammen aus der NCBI Influenza Virus Resources Datenbank
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/FLU/Database/select.cgi?go=1).
36
auf dem gp41-Eiweiss sitzt, durch welches es in
der Membran verankert wird. Es gibt zwar einige
niedrigauflösende Cryo-EM Strukturen10-12, die
aber nach wie vor kontrovers diskutiert werden.
Die Wichtigkeit der Kenntnis der Struktur
des Trimers und der hypervariablen Schlaufen
zeigt sich vor allem auch darin, dass Antikörper, welche and die CD4-Bindungsstelle des
Monomers binden, oftmals Probleme haben,
das gp120 auf dem Virus zu erkennen und somit
nicht das Andocken des Viruses verhindern
können. Es wird daher spekuliert, dass die CD4Bindungsstelle im Trimer teilweise verborgen
und für Antikörper nur schlecht zugänglich ist.
Antikörper, die mehrere verschiedene hiv- Stämme neutralisieren können und die gegen die CD4
Bindungsstelle gerichtet sind, werden selten und
dann nur in wenigen aussergewöhnlichen Patienten gefunden13-15. Wir konnten zudem zeigen,
dass selbst solche Antikörper die Mithilfe von
anderen Teilen des Immunsystems brauchen, um
die Infektion eines Wirtes effizient verhindern
zu können16.
Als persistierendes Virus befindet sich das
hi-Virus im konstanten Wettlauf mit dem
Immunsystem des jeweiligen Wirtes. Wie in
Abbildung 4 ersichtlich ist, muss sich das hiVirus daher im einzelnen Wirt innerhalb von
sieben Jahren mehr verändern, als die weltweit zirkulierenden humanen Influenzastämme
dies innert zehn Jahren tun müssen. Aber im
Gegensatz zu Influenza muss hiv-1 nicht nur
seine Rezeptorbindungstelle vor der Erkennung
durch Antikörper schützten, sondern es muss
die Aufmerksamkeit des Immunsystems auf
Teile lenken, die (im Gegensatz zu Influenza)
keine oder nur sehr stammspezifische Immunität vermitteln können.
Auch die besten variablen Viren haben ihre
Achillesfersen
In der Regel lässt sich das Immunsystem, ähnlich
den Fressfeinden der Eichdechsen, durch die
Ablenkungsmanöver der Viren täuschen und
konzentriert sich auf den zuckenden Eidechsenschwanz während der essentielle Rest unbehelligt bleibt. Manchmal jedoch erkennt das
Immunsystem auch die davonschleichende
Eidechse und packt sie.
Gegen das hi-Virus wurden in die letzten 20
Jahren nur ein paar wenige Antikörper entdeckt,
welche die funktionell wichtigen Teile und somit
konstanten Teile der Virenoberfläche erkennen,
die vielen verschiedenen Stämmen gemeinsam
(=konserviert) sind. Neben Antikörper, welche die
Rezeptorbindungsstelle selbst erkennen, sind unter
diesen aussergewöhnlichen Antikörpern vermehrt
auch solche dabei, welche nicht die Bindung des
Virus an den Rezeptor verhindern, sondern mit
nachfolgenden Prozessen interferieren, die für das
Eindringen des Virus in die Wirtszelle notwendig sind. Im Falle von hiv-1 sind Antikörper
beschrieben (4E10, 2F5), welche an den Stamm des
Oberflächenproteins binden. Dieses wird dadurch
37
H1
abbildung 5:
Die molekulare Struktur des Hämagglutinins der Spanischen Grippe (PDB 1RD8). Die Immunodominanten, aber variablen und stammspezifischen Antikörper-Epitope sind in blau, die konservierten und
stammübergreifenden in rot eingezeichnet.
38
entweder so versteift, dass es kein Eindringen in
die Wirtszelle vermitteln mehr kann, oder es wird
aufgrund der Klapprigkeit des Proteins in eine
Struktur umgefaltet, die nicht mehr funktionell ist
oder der wichtige Teile abhanden gekommen sind.
Neben einem Antikörper, der fast genau gleich wie
CD4 an die Rezeptorbindungsstelle andockt (b12)
und somit eine grosse Anzahl von ganz unterschiedlichen hiv-1 Stämmen neutralisieren kann, ist noch
ein weiterer ganz spezieller Antikörper entdeckt
worden: 2G12 erkennt das Zuckerkettenhemd von
gp120, welches eigentlich zur Tarnung gedacht war
und verhindert dadurch die Infektion von Zellen.
Zusätzlich wurde kürzlich eine weiterer Antikörper
beschreiben, dessen Bindungsstelle jedoch noch
nicht restlos geklärt ist17.
Im Fall der Influenzaviren sind bisher erst zwei
solcher Antikörper beschrieben18, 19. Beide binden am Stamm des Oberflächenproteins (Abbildung 5) und verhindern dadurch vermutlich, dass
das Fusionspeptid, welches die Verschmel-zung der
viralen und der zellulären Membran initiiert, rausgeschnellt werden kann20. Wir sind zur Zeit dabei,
in Kollaboration mit Prof. H. Günthard (Klinik
für Infektionskrankheiten und Spitalhygiene am
Universitätsspital Zürich) im Rahmen einer klinischen Studie Individuen zu identifizieren, welche
Antikörper gegen die konservierten Stellen von
Influenza in sich tragen.
Das Studium der Epitope, welche durch solche
aussergewöhnliche Antikörper erkannt werden,
ist in vielerlei Hinsicht interessant. Einerseits
bieten sie einen Einblick in die Prozesse, welche
beim Eindringen des Virus in die Zelle nach dem
Andocken des Virus vonstatten gehen und welche möglicherweise durch antivirale Arzneimittel
angegriffen werden können. Zweitens stellen diese
Epitope ein interessantes Ziel für eine Impfung
dar. Bisher basiert die Wirkung aller Impfungen
auf den induzierten Antikörpern und ist mit wenigen Ausnahmen (z.B. Hepatitis B und Humane
Papillomaviren) nur gegen wenig variable Hit-andrun Viren möglich. Alternativ muss die Impfung
regelmässig erneuert werden, um allfällig vorhandener viraler Variabilität Rechnung zu tragen (z.B.
Influenza).
Es sind daher zur Zeit u.a. in meinem Labor
grosse Anstrengungen im Gange, um Strategien
zu entwickeln, die das Immunsystem von den
immunodominanten veränderlichen Antikörperepitopen abbringen und es statt dessen auf die
konstanten, wenig immunogenen Epitope fokussieren. Auch die wandelbarsten Viren haben ihre
immunologische Schwachstelle, und wir sollten
daher alles daran setzen, möglichst viele dieser
Schwachstellen zu identifizieren. Zusammen mit
einem verbesserten Verständnis der molekularen
Mechanismen der Immunogenizität werden wir
dann vielleicht sogar in der Lage sein, nicht
nur effizient gegen wenige veränderliche Viren
impfen zu können, sondern auch gegen die variablen Erreger, welche die Ursache für einige der
grössten gesundheitlichen Probleme der Welt
darstellen.
39
1. Zellweger, R.M.*, L. Hangartner*, J. Weber, R.M.
Zinkernagel, and H. Hengartner. 2006. Parameters
governing exhaustion of rare T cell-independent neutralizing IgM-producing B cells after LCMV infection.
Eur. J. Immunol. 36:3175-3185.
2. Bannert, N., and R. Kurth. 2004. Retroelements
and the human genome: new perspectives on an
old relation. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101 Suppl
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41
«Einmarsch- und Rückzugsgebiete von Viren»
Mike Recher
Viren vermehren sich in menschlichen Zellen und tragen deshalb an ihrer Oberfläche
bestimmte Eiweisse, welche als Andockungsstelle
an Rezeptoren auf menschlichen Zellen dienen. Ohne diese Interaktion können die Viren
nicht eindringen und eine Infektion resp. ein
virus-bedingter Zellschaden bleibt aus. Zum
Beispiel fehlt Mäusezellen natürlicherweise das
Eiweiss cd155, welches das Poliomyelitisvirus
zum Eindringen in menschliche Zellen benutzt.
Eine Infektion in Mäusen mit Polioviren bleibt
deshalb ohne Folgen. Bringt man gentechnisch
cd155 als Transgen in Mäuse ein, dann kann sich
das Virus auch in der Maus vermehren und eine
Erkrankung auslösen.
Das Immunsystem erkennt das Eindringen
einen Virus in der Regel sehr rasch. Diese rasche
Erkennung wird ausgelöst durch virale Erkennungsmerkmale, sog. «Virale Patterns» die vielen
Viren gemeinsam sind, menschlichen Zellen
abbildung 1:
Schematische Darstellung: Poliovirus Andockung an Receptor CD155 auf einer Nervenzelle
(Illustration courtesy of Link Studio)
42
abbildung 2:
Pankreatische Inseln: Coxsackievirus-Färbung ohne Infektion (a) oder nache Infektion von Interferon
kompetenten (b) oder nicht-kompetenten Mäusen (c+d). (Figur aus: Flodstrom, M., et al. Target cell
defense prevents the development of diabetes after viral infection. Nat Immunol 3, 373-382 (2002)
43
jedoch fehlen. Als Beispiele sind virale Nukleinsäuren Auslöser dieser raschen und virus-unspezifischen Immunantwort. Als Folge davon wird
ein Eiweiss, Interferon alpha, gebildet, welches
in menschlichen Zellen antivirale Mechanismen
aktiviert. Somit sind Zellen, die ursprünglich für
das Virus als Replikationsort empfänglich waren,
vor Virusinfektion als Folge der Interferon-Aktivierung geschützt. Beispiel sind die Insulinbildenden Inselzellen des Pankreas, welche per se
für die Infektion von Coxsackie-B4-Viren empfänglich sind, was eine Zerstörung der Inselzellen
und einen Diabetes mellitus zur Folge hat. Wird
jedoch als Folge der Erkennung von CoxsackieB4-Viren Interferon alpha gebildet, so ist eine
Infektion der Inselzellen nicht mehr produktiv,
ein Diabetes mellitus bleibt aus1.
Im Gegensatz zum Poliomyelitisvirus bewirken
nicht alle Viren einen Zellschaden der infizierten
menschlichen Zellen. Andere, nicht- oder kaum
zytopathische Viren wie das Hepatitis C Virus
oder hiv und das verwandte siv beim Affen,
vermehren sich solange bis bestimmte Immunzellen, CD8-T-Zellen des Immunsystems, die
Virus-infizierten Zellen erkennen und diese Zellen eliminieren. Diese Erkennung durch CD8T-Zellen ist spezifisch für ein bestimmtes Virus
und die Erkennung, Selektion und Vermehrung
der spezifischen CD8-T-Zellen dauert auch aus
diesem Grund eine gewisse Zeit, mindestens
eine Woche, manchmal deutlich länger. Erst
nach dieser Zeit werden virus-infizierte Zellen
44
beschädigt, das Virus wird in seiner Vermehrung
gehemmt. Je nach dem welche Zellen infiziert wurden, tritt quasi als Nebenwirkung des
immunvermittelten Zellschadens (man spricht
von Immunpathologie) zum Beispiel eine Leberentzündung auf bei Hepatitis-B oder -C Viren
oder eine Immunschwäche bei hiv Viren, welche
bevorzugt sogenannte CD4-Helferzellen Zellen
des Immunsystems infizieren.
Der klinische Alltag zeigt, dass trotz dieser spezifischen Erkennung von CD8-T-Zellen die Elimination von nicht zytopathischen Viren unvollständig bleibt, die Infektion wird chronisch,
der Patient ist ein Virusträger, oft lebenslang
und potentiell infektiös. Auch hat sich in den
letzten Jahren durch die Entwichlung von neuen
Immunmodulatorischen Substanzen zur Therapie von Autoimmunerkrankungen der Haut
oder der Gelenke erneut eindrücklich gezeigt,
dass viele Menschen alle Virusträger sind ohne
es zu wissen. In vielen von uns versteckt sich
zum Beispiel das Polyoma JC-Virus und bleibt
lebenslang, u.a. druch die Funktion von CD8-TZellen, unter Kontrolle. Es sei denn, wir werden
mit einem Medikament behandelt, welches u.a.
zur Therapie von Multipler Sklerose eingesetzt
wird. Dann kann sich das JC Virus in einigen
Patienten wieder vermehren und im Extremfall
eine tödliche Erkankung des Zentralnervensystems, die progressive multifokale Leukenzepohalopathie (PML) auslösen, wahrscheinlich unter
anderem weil die CD8-T-Zellen durch das einge-
abbildung 3:
Figur 3: LCMV Titer in
verschiedenen Organen nach
Infektion von Mäusen ohne
T und B Zellen (oben) und
Mäusen, die T Zellen haben
aber deren B Zellen keine
IgG Antikörper bilden können
(unten). Entnommen aus Referenz 3
setzte Medikament in ihrer Funktion gehemmt
werden2.
Im klinischen Alltag ist die Messung von
Viren in Patienten oft auf die Messung im Blut
beschränkt, eine Messung in anderen Organen
wird aus Gründen der potentiell komplika-
tionsträchtigen Gewebeentnahme meist nicht
durchgeführt. Hier können Mausmodelle von
chronisch Viruserkrankungen helfen die Komplexität ersichtlich zu machen. Das lymphozytäre
Chorimomeningitis Virus (lcmv) ist das wahrscheinlich bestuntersuchteste Virusmodell. Die
45
abbildung 4:
Immunhistologische Färbung von LCMV (links) und CD8 T Zellen (rechts) in Nieren (oben)
und Ureteren (unten) von Mäusen, die keine virus-neutralisierenden Antikörper bilden.
Teilweise entnommen aus Referenz 3.
Maus ist das natürliche Reservat dieses nicht
zytopathischen Virus. Fehlt in Mäusen jegliche
adaptive Immunantwort, so breitet sich das
Virus in praktisch allen Organen des Körpers
46
aus, befallen sind Epithelzellen, Neuronen und
mononucleäre Zellen des blutbildenden Systems.
Die Maus selbst ist nicht auffällig krank, da das
Virus per se nicht zytopathsich ist. Sind CD8-T-
Zellen vorhanden so werden diese aktiviert und
die virusinfzierten Zellen werden zerstört, das
Virus messbar eliminiert. Im Gehirn ergibt sich
daraus die namengebende Meningauenzephalitis,
in der Leber eine Hepatitis. Unsere Experimente
in verschiedensten Organen haben jedoch gezeigt
dass diese CD8-T-Zelle vermittelte Viruseliminiereng nur in gewissen Organen wirksam ist,
zum Beispiel in der Leber3. In anderen Organen,
speziell in der Niere und in der Lunge sind die
CD8-T-Zellen praktisch ohne Effekt.
Und dies obwohl die Nieren und Lungen der
Mäuse durchsetzt sind von CD8-T-Zellen. Die
Vermehrung und das Entsenden von CD8-TZellen in die Organe sind also möglich. Wir
konnten jedoch zeigen, dass CD8-T-Zellen in
der Niere ihre normale zell-lytische Fuktion in
den Nieren im Gegensatz zur Leber offensichtlich verloren haben. Diese Persistenz der Viren
in Lungen und Niren beeinflusst natürlich die
Infektiösität der Mäuse, welche so in Atemwegströpfchen und Urin ausscheiden. Ob das
Virus in der Leber persistiert oder eliminiert ist,
beeinlfusst die Infektiosität der Maus hingegen
nicht direkt.
Unsere Erkenntnisse werden gestützt von Beobachtungen von hiv-infizierten Menschen. Auch
dort wurde in Patienten ohne nachweisbares
Virus im Blut Virus in der Niere nachgewiesen,
notabene in den selben Zellen, den Tubulusepithelzellen, welche via das Tubulussystem direkt in
Kontakt zum Urin stehen4.
Die Limitationen von CD8-T-Zellen zur Virus­
elimination wurde ebenfalls erkannt in hivImpfstudien. Auch dort konnte trotz eines Impfstoffes der nachweislich CD8-T-Zellen gegen
hiv induzierte, kein Schutz vor der Infektion
nachgewiesen werden5. Im Allgemeinen haben
sich Impfungen, welche alleine auf von T-Zellen
vermittelter Immunität beruhen, bisher im klinischen Alltag nicht bewährt, am besten dokumentiert durch die bcg-Immunisierung gegen
Tuberkulose, die nach Jahren des Misserfolges
wieder aufgegeben wurde.
Unsere Erkenntnisse im lcmv-Modell in der
Maus haben dennoch eine potentiell wirksame
Waffe zur Viruselimination in allen Organen identifiziert, die B Zell vermittelten neutralisierenden
Antikörper. Diese B Zellen sind ähnlich wie die
CD8-T-Zellen spezifisch für ein eingedrungenes
Virus um benötigen ebenfalls ihre Zeit zur Selektion und Vermehrung. Sie sind wie die CD8T-Zellen Teil der sogenannt adaptiven, späten
Immunantwort. Ihr Vorteil besteht darin, dass
ihre Waffe, die Antikörper, sezerniert werden und
an Oberflächeneiweisse des Virus binden, selbst
wenn das Virus weit von der B-Zelle entfernt ist.
Das Virus kann vom Antikörper blockiert nicht
mehr in eine Zelle eindringen, da es nicht mehr an
den Oberflächenrezeptor der menschlichen Zelle,
wie im ersten Teil beschrieben, andocken kann.
Wir konnten zeigen, dass virus neutralisierende
Antikörper, im Gegensatz zu CD8-T-Zellen, das
Virus auch in der Niere und Lunge eliminieren
47
können. Da Antikörper das Virus abfangen und
nicht grundsätzlich die infizierten Zellen zerstören, ist auch die Immunpathologie, wie zum
Beispiel die Hepatitis, geringer.
Unsere Beobachtungen haben auch verdeutlicht, wie komplex sich die einzelnen Subsysteme
zu einem Gesamt-Immunsystem zusammenfügen
und sich gegenseitig beeinflussen. Beispielsweise
wird in Mäusen das angeborene, schnelle Immunsystem, welches wie erwähnt auf virale oder bakterielle «Pattern» regaiert, durch das später aktivierte, für einen Eindringling spezifische «adaptive» Immunsystem kontrolliert und gehemmt6,7.
Wäre dies nicht so, so würde das Immunsystem
bei jedem kleinen Infekt so überstimuliert dass das
Individuum an der Immunantwort selbst sterben
würde. Wahrscheinlich ist dies auch der Grund,
dass viele erstmals geimpfte Kinder kurzzeitig
recht hohes Fieber haben, was bei der nächsten
Impfung schon deutlich geringer ausfällt. Das
adaptive Immunsystem der Geimpften ist beim
zweiten mal schon etwas ausgereifter und stellt
die schnelle, durch das Impfadjuvans Aluminium
ausgelöste (Fieber) Antwort rascher ab. Es ist dies
nur eine Interaktion zwischen Subsystemen des
Immunsystems.
Eine Andere ist, dass Antikörperantworten
dann höher sind wenn CD8-T-Antworten gering
sind8. Dies gilt auch umgekehrt9. Es geht aber
noch komplizierter. Beide, durch B-Zellen vermittelte Antikörperantworten und CD8-T-Zell­
antworten werden im Prinzip verstärkt durch
48
die CD4-T-Helferzellen. Sie sind nötig damit
Antikörper von hoher Affinität und langer Halbwertszeit gebildet werden. Sie helfen auch, dass
die CD8-T-Zellantwort weniger rasch erschöpft.
Unsere Beobachtungen im lcmv-Modell haben
gezeigt, dass wider erwarten über einem gewissen
Schwellenwert die Helfer-CD4-T-Zellantwort die
Antikörperantwort gegen das Virus verschlechtert10. Der Mechanismus über den dies geschieht
gleicht einem Vernebelungsmechanismus. Über
einem Schwellenwert aktivieren CD4-T-Zellen
nicht nur die B-Zellen gegen das Virus sondern
irgendwelche B-Zellen. Als Folge davon steigen
die Antikörperspiegel im Blut stark an: diejenigen
Antikörper, die gegen das Virus gerichtet sind,
werden jedoch sogar schwächer.
Man könnte jetzt denken, dies sei nun zu
kompliziert um relevant zu sein. Erst kürzlich
haben jedeoch Beobachtungen mit hiv-infizierten
Patienten gezeigt, dass nicht etwa die Patienten
mit hohen CD4-T-Helferzahlen rasch gute neutralisierende Antikörper gegen hiv produzieren,
sondern diejenigen Patienten mit tiefen CD4-THelferzellzahlen11.
Zusammengefasst haben unsere Beobachtungen
gezeigt, wie komplex unser Immunsystem ist, welche (Teil)-Systeme wo und warum bei der Viruselimination versagen und welche Parallelen sich
zeigen mit chronisch persistierenden humanen
Viren wie hiv oder Hepatitis C Viren, wo ähnlich
umfassende Untersuchungen wie in an Modellinfektionen in der Maus nicht möglich sind.
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