Wie führt ein winziges Virus mit einem Durchmesser von weniger als 120 Nanometern seinen „T-Zell-Angriffsplan“ im menschlichen Körper aus?

Am 5. Juni 1981 gaben die US-amerikanischen Centers for Disease Control and Prevention fünf Fälle einer durch Pneumocystis carinii verursachten Lungenentzündung bekannt. Ihre Symptome waren sehr ähnlich: anhaltend hohes Fieber, erheblicher Gewichtsverlust und ein fast vollständiger Zusammenbruch des Immunsystems … Einige Monate später rückte eine neue Infektionskrankheit in den Fokus der Öffentlichkeit. Es handelt sich um das erworbene Immunschwächesyndrom – AIDS (Acquired Immunodeficiency Syndrome) . Diese Sonderfälle führten zu den weltweit ersten offiziellen Aufzeichnungen über AIDS.

Mehr als vierzig Jahre sind vergangen und AIDS bleibt eine gesundheitliche Herausforderung für die Menschheit. Laut dem jüngsten Bericht des Gemeinsamen Programms der Vereinten Nationen zu HIV/AIDS sind derzeit weltweit etwa 39 Millionen Menschen mit HIV (Humanes Immundefizienz-Virus) infiziert. Allein im Jahr 2022 werden sich weltweit etwa 1,3 Millionen Menschen neu mit HIV infizieren. Der Grund, warum AIDS so beängstigend ist, liegt darin, dass das HIV-Virus, nachdem es in den menschlichen Körper eingedrungen ist, direkt in das menschliche Immunsystem eindringt. Wie greift dieses winzige Virus das menschliche Immunsystem an? Ist es uns möglich, AIDS in Zukunft vollständig zu heilen ?

Schematische Darstellung der HIV-Viruspartikel

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01 Der Invasionsmechanismus von HIV

Das AIDS-Virus, wissenschaftlich bekannt als menschliches Immundefizienz-Virus. Der Durchmesser beträgt etwa 100 bis 120 Nanometer und die Form ist rund oder oval. Sein Genom besteht aus zwei identischen einzelsträngigen RNAs mit positiver Sequenz. Im Vergleich zur doppelsträngigen Struktur der DNA ist die einzelsträngige Struktur der RNA anfälliger für genetische Mutationen. Der Eintrittsmechanismus von HIV umfasst eine komplexe Reihe biologischer Prozesse, die es dem Virus ermöglichen, in die Wirtszellen einzudringen und mit der Replikation zu beginnen:

(1) Invasion von Wirtszellen

Das Hauptziel des HIV-Angriffs sind CD4+T-Lymphozyten, der wichtigste Teil des menschlichen Immunsystems. Erstens: Bindung an den Rezeptor auf der Oberfläche der Wirtszelle: Auf der äußeren Membran von HIV befindet sich ein Protein namens gp120, das an den CD4-Rezeptor auf der Oberfläche der Wirtszelle binden kann. Dies ist der erste Schritt für das Eindringen des Virus.

Bindung an Hilfsrezeptoren: Zusätzlich zur Bindung an den CD4-Rezeptor muss HIV auch an Hilfsrezeptoren auf der Oberfläche der Wirtszellen binden, um fester in die Zellen eindringen zu können. Die häufigsten Korezeptoren sind CXCR4 oder CCR5. Verschiedene HIV-Stämme können unterschiedliche Korezeptoren verwenden.

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(2) Starten Sie einen rasenden Angriff

Als nächstes geht HIV in die Offensive und durchläuft nach der Bindung an den CD4-Rezeptor und den Korezeptor einen Fusionsprozess, bei dem die äußere Membran des Virus mit der Membran der Wirtszelle verschmilzt. Dadurch kann das Virus wie ein „Meister der Tarnung“ agieren und sein genetisches Material (RNA) in die Wirtszelle injizieren.

HIV trägt eine Reverse Transkriptase. Wenn das virale genetische Material in die Wirtszelle eindringt, wird es mit Hilfe der Reversen Transkriptase schnell in DNA umgeschrieben , als würde eine neue „Kopie“ des Virus entstehen. Die virale DNA wird dann unter der Einwirkung eines weiteren Enzyms (Integrase) in das Genom der Wirtszelle integriert. Diese in die Wirts-DNA integrierte virale DNA wird als „Provirus“ bezeichnet.

Auf diese Weise beginnt sich HIV zu vermehren und im Körper Fuß zu fassen. Diese „Proviren“ werden aktiviert und durchlaufen eine Selbsttranskription, um virale RNA zu bilden. Gleichzeitig werden unter der Einwirkung von Proteasen die Struktur- und Nichtstrukturproteine ​​des Virus synthetisiert. Diese neuen Viruskomponenten setzen sich schließlich zu neuen HIV-Viruspartikeln zusammen, die bereit sind, andere Wirtszellen, insbesondere CD4+T-Lymphozyten, zu infizieren, was zur Ausbreitung der Infektion und einer allmählichen Schädigung des Immunsystems führt.

Replikationsprozess des HIV-Virus Quelle: STD and AIDS Prevention and Control Center

Der HIV-Angriffsprozess mag wie eine „Flut und ein Biest“ erscheinen, aber hinsichtlich der klinischen Symptome der infizierten Person kann er auch als ein „relativ langer“ Prozess angesehen werden.

Im Frühstadium der Infektion (akutes Infektionsstadium) zeigen viele Menschen möglicherweise keine offensichtlichen Symptome, doch zu diesem Zeitpunkt hat sich HIV bereits schnell im Körper vermehrt, und bei einigen wenigen Infizierten können auch erkältungsähnliche Symptome wie Fieber, Schüttelfrost, Hautausschlag, Müdigkeit usw. auftreten. Aber wer hat nicht gelegentlich Kopfschmerzen oder Fieber? Diese Symptome werden oft ignoriert, was HIV zweifellos die Möglichkeit gibt, verheerende Schäden anzurichten.

Auf die akute Infektionsphase folgt eine symptomfreie Periode , die mehrere Jahre oder sogar mehr als ein Jahrzehnt andauern kann. Während dieser Zeit vermehrt sich das Virus weiter, die Symptome sind jedoch möglicherweise nicht offensichtlich. Der Patient wird zu diesem Zeitpunkt als „asymptomatische HIV-infizierte Person“ bezeichnet. Obwohl es scheinbar keinen Unterschied zu normalen Menschen gibt, vermehrt sich das Virus immer noch ungebremst und zerstört die menschliche Immunfunktion. Unbehandelt kann sich aus einer HIV-Infektion schließlich AIDS entwickeln.

AIDS ist ein Zustand, bei dem das Immunsystem stark geschwächt ist. Da die zelluläre Immunfunktion des Körpers nur noch schwer aufrechterhalten werden kann, verliert die infizierte Person ihre Widerstandsfähigkeit gegen externe Viren und Bakterien vollständig und tritt in das Endstadium der HIV-Infektion ein, das „AIDS-Stadium“. Die Patienten sind extrem anfällig für schwere opportunistische und bösartige Tumore .

02 Weltweit wurden mehrere Menschen von AIDS geheilt. Kann die Methode zur Bekämpfung von AIDS reproduziert werden?

Der „T-Zell-Angriffsplan“ von HIV ist ein komplexer und raffinierter Prozess. Dieser komplexe Invasionsmechanismus ermöglicht es HIV, das Immunsystem des Wirtes weiterhin zu infizieren und zu zerstören, was zu Störungen des Immunsystems und zur Entwicklung von AIDS führt. Doch Forscher arbeiten daran, diesen Prozess zu verstehen und nach neuen Wegen zu suchen, Infektionen vorzubeugen und HIV zu behandeln.

Mit dem wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt im Bereich der AIDS-Prävention und -Behandlung haben sich biomedizinische Interventionsmaßnahmen mit antiviralen AIDS-Medikamenten als Kernstück schrittweise weiterentwickelt und verbessert. Diese können die Replikation von HIV wirksam hemmen, das Fortschreiten der Krankheit verlangsamen, die Lebensqualität der Patienten verbessern und die Ausbreitung des Virus eindämmen. Die Prognose von AIDS hat sich aufgrund der zunehmenden Wirksamkeit der antiretroviralen Behandlung deutlich verbessert. Viele Patienten sind in der Lage, ihren gesunden Zustand über lange Zeit aufrechtzuerhalten und werden als „Long-Term Non-Progressors“ (LTNPs) bezeichnet. Bei ihnen entwickelt sich nicht so schnell AIDS.

„Goldene 72 Stunden Selbsthilfe“, auch bekannt als Postexpositionsprophylaxe (PEP), ist eine biomedizinische Interventionsmaßnahme, bei der antivirale Medikamente eingesetzt werden, um die Übertragung von HIV nach der Exposition zu blockieren . Es ist ein wichtiger Teil der umfassenden AIDS-Interventionsstrategie. Die Postexpositionsprophylaxe bietet die Möglichkeit einer Notfallblockade für Menschen mit hohem HIV-Expositionsrisiko und trägt so zur Verringerung der HIV-Infektion und -Übertragung bei. Es wird weltweit umfassend beworben und angewendet.

Am 20. Juli dieses Jahres bestätigten Forscher aus Frankreich und der Schweiz laut einem Bericht der American Broadcasting Corporation bei dem jüngsten Mann eine langfristige Remission seiner HIV-Infektion. Der Mann wurde als „Genfer Patient“ bezeichnet und war der sechste AIDS-Patient weltweit, der eine langfristige Remission erreichte . Noch optimistischer stimmt ihn die Tatsache, dass er nicht die gleiche allogene Knochenmarktransplantation mit der CCR5△32-Genmutation erhalten hat, die eine Resistenz gegen HIV verleiht, wie die fünf vorherigen Patienten. Dies wirft die Frage auf, ob es dadurch mehr Behandlungsmöglichkeiten zur Bekämpfung des „Fluchs“ AIDS geben wird.

Bildquelle: IAS 2023 (International AIDS Society)

Dieser HIV-Patient, der als „Genfer Patient“ bekannt ist, erreichte eine langfristige Remission, ohne sich einer herkömmlichen Gentransplantation unterziehen zu müssen. Dies lässt darauf schließen, dass der Behandlungsansatz für AIDS vielfältiger und individueller sein könnte. Im Laufe der Jahre hat sich die Überlebenschance von AIDS-Patienten durch den Einsatz antiviraler Medikamente deutlich verbessert, die Heilung bleibt jedoch eine Herausforderung. Das Virus ist äußerst wandelbar und eine universelle Therapie ist nicht leicht zu erreichen. Daher erforschen Wissenschaftler neue Strategien wie Gentherapie und Immuntherapie, um bei mehr Patienten eine langfristige Remission oder Heilung zu erreichen.

Der Fall des „Genfer Patienten“ unterstreicht die Möglichkeiten einer diversifizierten Behandlung, die sich nicht nur auf traditionelle Ansätze stützt . Diese personalisierte Behandlung kann den Bedürfnissen verschiedener Patienten möglicherweise besser gerecht werden. Auch wenn der Weg noch lang ist, besteht im Bereich der HIV-Behandlung Hoffnung und die Wissenschaftler werden ihre Bemühungen fortsetzen, diese globale Herausforderung letztlich zu meistern. Neue Heilmittel und Forschungsergebnisse geben Hoffnung für die Zukunft und ermöglichen den Patienten ein gesundes und glückliches Leben.

Die Übertragung von HIV beschränkt sich nicht nur auf Geschlechtsverkehr, sondern kann auch von der Mutter auf das Kind, durch Blut und auf anderen Wegen erfolgen. Darüber hinaus ist eine frühzeitige Diagnose entscheidend für den frühzeitigen Beginn der antiretroviralen Behandlung, wodurch das Risiko einer HIV-Übertragung verringert und die Lebensqualität des Patienten verbessert wird.

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Heute ist der 36. Welt-AIDS-Tag . Durch die Verbreitung von Gesundheitserziehung und geeignete Präventionsmaßnahmen wie die Verwendung von Kondomen, die Vermeidung der gemeinsamen Nutzung von Spritzen, HIV-Tests und Maßnahmen zur Mutter-Kind-Prävention können wir Diskriminierung, Panik und die Übertragung von Viren verringern und so AIDS besser kontrollieren und verhindern.

Quellen:

[1] Zentren für Krankheitskontrolle (CDC). Anhaltende, generalisierte Lymphadenopathie bei homosexuellen Männern. Wöchentlicher Bericht zu Morbidität und Mortalität. 21. Mai 1982;31(19):249-51.

[2] Zentren für Krankheitskontrolle (CDC). Update zum erworbenen Immunschwächesyndrom (AIDS) – Vereinigte Staaten. Wöchentlicher Morbiditäts- und Mortalitätsbericht. 1982 Sep 31 (37): 507–08, 513–14.

[3] http://www.unaids.org.cn/

Autor: Tang Wei, stellvertretender Chefarzt der Abteilung für Infektion und Immunität, Changsha First Hospital

Gutachter: Li Nannan, Forscher zweiter Ebene der Hunan Association for Science and Technology, Direktor der Hunan Science Writers Association, Experte für populärwissenschaftliche Forschung in China

Chen Yuefei, Forscher, Mitglied der Hunan Science Writers Association, Experte für Wissenschaftspopularisierung in China

Produziert von: Science Popularization China

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