Fettiger Türsteher

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Wie alle Viren ist auch das HI-Virus von einem Wirt abhängig, um sich zu vermehren. So dringt es in Zellen des menschlichen Immunsystems ein und missbraucht sie für seine Zwecke. Dabei ist es offenbar auf Cholesterin angewiesen, denn ohne diesen "Helfer" gelingt es ihm weder, die Zellen zu infizieren noch zu verlassen. Im Kampf gegen die Immunschwächekrankheit AIDS liefert diese Entdeckung eine vielversprechende Achillesferse, auf die wirkungsvolle Medikamente abzielen könnten.

Ulrike Knoll

Ist das HI-Virus erst einmal in den menschlichen Organismus gelangt, so beginnt es früher oder später sein tödliches Zerstörungswerk. Um sich zu vervielfachen, benötigt es Wirtszellen, die bestimmte Oberflächenstrukturen besitzen. Die so genannten CD4-Moleküle befinden sich auf spezialisierten weißen Blutkörperchen, den T-Helferzellen, die Krankheitserreger abwehren. HIV benutzt CD4 als einen Rezeptor, an den es nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip andockt und gelangt anschließend ins Innere der Zelle. Dort bedient es sich der zellulären Replikationsmaschinerie seines Opfers und beginnt sich zu vermehren. Die neu entstandenen Viren verlassen schließlich die Wirtszelle, zirkulieren im Blut und infizieren weitere T-Helferzellen – ein Teufelskreis, denn im Laufe der Zeit legen die AIDS-Erreger das Immunsystem der Erkrankten völlig lahm.

Seit längerem ist bekannt, dass das HI-Virus beim Austreten aus der Wirtszelle verschiedene Proteine mitnimmt, die deren Membran anhaften. Dieser "Diebstahl" ermöglicht es dem Virus, seine Infektiösität zu vergrößern und an viele andere Zelltypen zu binden. Wissenschaftler rätselten jedoch, warum HIV dabei gerade das Protein CD45 verschmäht, das in der Zellmembran im Überfluss vorkommt.

James Hildreth und seine Kollegen von den Johns Hopkins Medical Institutions kamen nun diesem Geheimnis auf die Spur. Als sie die Zellmembranen genauer inspizierten, stellten sie fest, dass einige ihrer Unterbereiche kein CD45 enthalten. Bei diesen Abschnitten handelt es sich um die so genannten "Lipid-Flöße", die wie kleine Boote in den flüssigeren Bauelementen der Membran schwimmen und reich an bestimmten Lipiden und Cholesterin sind. Die Forscher vermuteten nun, dass HIV innerhalb dieser speziellen Bereiche aus der Zelle austritt und deshalb das Protein CD45 nicht anrührt. Und wie die Untersuchungen ergaben, erwies sich ihre Annahme als richtig.

Aber warum hat das Virus ausgerechnet die Lipid-Flöße für sein Verschwinden auserwählt? Auch dieser Frage gingen die Wissenschaftler nach und konzentrierten sich dabei insbesondere auf das Molekül Cholesterin, da es für viele biologische Prozesse von entscheidender Bedeutung ist und es bestimmte andere Viren für die Infektion benötigen. Um die Rolle des Lipids zu untersuchen, veränderten die Forscher den Cholesterin-Gehalt in der Membran mit Hilfe von Cyclodextrinen – ringförmigen Zuckermolekülen, in deren hydrophobem Hohlraum wasserabweisende Substanzen wie Cholesterin eingeschlossen werden können. Die so behandelten Zellen setzten sie nun Viruspartikeln und HIV-infizierten Zellen aus.

Erstaunlicherweise erwiesen sich die Zellen gegenüber dem AIDS-Erreger resistent. Demnach benötigt das HI-Virus Cholesterin, sowohl um die Wirtszelle verlassen als auch überhaupt in sie eindringen zu können. Weitere Untersuchungen zeigten, dass mit der Entfernung des Cholesterins die Anzahl so genannter Chemokin-Rezeptoren abnahm, an die sich HIV ebenfalls festklammert, um in die Zelle zu gelangen. Wie Hildreth vermutet, verlieren diese Rezeptoren ohne das starre Lipidmolekül ihre Gestalt, werden instabil und zerfallen.

Da die Cyclodextrin-Versuche mit HIV-1 und seinem nahen Verwandten SIV, das Affen infiziert, zu den gleichen Versuchsergebnissen führten, nehmen die Forscher an, dass die ringförmigen Zuckermoleküle auf alle viralen Stämme einen ähnlichen Effekt ausüben. "Cholesterin spielt eine entscheidende Rolle in der Biologie des HI-Virus. Die Entdeckung, dass Cyclodextrine die Infektion stoppen können, erlaubt es uns, eine gänzlich neue Strategie zu entwickeln, um die sexuelle Übertragung zu unterbinden", spekuliert Hildreth. Dieser vielversprechende Ansatz stellt einen neuen Hoffnungsschimmer im Kampf gegen die Immunschwächekrankheit AIDS dar, denn die ungiftigen Zuckermoleküle finden bereits seit vielen Jahren als Träger für hydrophobe Medikamente Verwendung.