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Der Ursprung des Hepatitis C Virus

Wer sich schon einmal mit dieser Krankheit beschäftigt hat wird wissen, dass wir hier wirklich eine Geisel Gottes vor uns haben. Wenn sich nun die Entwicklung eines Impstoffes oder der allererste Schritt dahin abzeichnet ist dies ein wichtiger Fortschritt für die Menschheit. Hut ab.

Unter Federführung des Bonner Uniklinikums entdecken Forscher Hepatitisviren in Nagetieren

Hepatitis C Viren sind für Infektionen von über 185 Millionen Menschen auf der Welt verantwortlich, die unbehandelt zum Tod führen können. Der Ursprung des Erregers lag bislang im Dunkeln. Ein internationales Forscherteam unter Federführung von Virologen des Bonner Universitätsklinikums hat in einer aufwendigen evolutionsbiologischen Studie nun die mögliche Herkunft der Erreger in Nagetieren und Fledermäusen ausgemacht. Mit diesem Befund ergeben sich neue Ansätze für die Entwicklung eines Tiermodells, das dringend zur Entwicklung eines Impfstoffs gebraucht wird. Die Ergebnisse werden in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals „PLOS Pathogens“ vorgestellt.

Infektionen mit Hepatitis C Viren können zu schweren Leberschädigungen führen. „Diese Infektionskrankheit gehört zu den großen Killern auf der Welt“, sagt Erstautor Dr. Jan Felix Drexler vom Institut für Virologie des Universitätsklinikums Bonn. Weltweit sind etwa 185 Millionen Menschen mit dem Hepatitis C Virus infiziert, in Deutschland sind es mehrere Hunderttausend. Der Erreger wird vor allem über das Blut übertragen. Bislang gibt es zwar Therapien, aber keine Möglichkeit, sich durch eine Impfung vor einer Infektion zu schützen. „Bisher ist die Impfstoffentwicklung vor allem daran gescheitert, dass kein einziges Labortier mit Hepatitis C zu infizieren war“, berichtet Prof. Dr. Christian Drosten, Direktor des Instituts für Virologie am Universitätsklinikum Bonn.

Tests im noch nicht dagewesenen Umfang

Die Herkunft des Erregers lag im Dunkeln. Unter Federführung der Virologen des Bonner Universitätsklinikums forschte ein internationales Wissenschaftlerteam weltweit nach dem Ursprung des Hepatitis C Virus. In einem bislang nicht erreichten Umfang nahmen die Forscher Proben von insgesamt 4.770 Nagetieren und 2.939 Fledermäusen. „Sowohl Nager als auch Fledermäuse leben in Kolonien mit engem Kontakt der Tiere zueinander, wodurch Infektionen begünstigt werden“, sagt Dr. Drexler. Da auch Haustiere als eine Quelle für die Viren vermutet wurden, testeten die Wissenschaftler außerdem 210 Pferde sowie 858 Katzen und Hunde.

In den Nagetieren stießen die Forscher auf zahlreiche Varianten an Hepatitis C verwandten Viren. In den Fledermäusen fanden die Virologen Antikörper gegen den Erreger. „Dies ist ein klarer Hinweis darauf, dass sich diese Virusfamilie im Lauf der Evolution in Kleinsäugern entwickelt hat und dann möglicherwiese auf den Menschen oder andere Tiere übergesprungen ist“, fasst Dr. Drexler die Resultate zusammen. Bei Hunden und Katzen wurden keine Viren gefunden, wohl aber bei den untersuchten Pferden. „Allerdings ist nicht davon auszugehen, dass diese Viren eine direkte Gefahr für den Menschen darstellen“, erläutert Dr. Drexler.

Neue Ansätze für Impfstudien gegen den Hepatitis C-Virus

Die Forscher sehen nun die Chance, mit ihren Ergebnissen die Grundlage für die Entwicklung eines Impfstoffs geschaffen zu haben. Die Befunde geben den entscheidenden Hinweis, wie man möglicherweise zu einem Tiermodell für die Infektion kommen und daran Impfstudien durchführen könnte. „Die Nagetiere, in denen wir das Virus gefunden haben, lassen sich gut im Labor halten“, sagt Prof. Drosten. Zudem verursachen die Viren in Nagetieren ebenfalls eine Infektion der Leber, ähnlich wie das Hepatitis C Virus beim Menschen. Insbesondere Rötelmäuse, in denen besonders viele Hepatitis C verwandte Viren gefunden wurden, sind schon in vielen Laboren vorhanden. Das liegt unter anderem daran, dass diese Tiere in Deutschland auch für andere Viren von Bedeutung sind, zum Beispiel Hantaviren.

Weiterführende Publikation in Englisch

SCHNITTPUNKT UG

SCHNITTPUNKT UG

Rätsel um Virenursprung gelöst – Tracking möglich

Die nachfolgende Meldung hat eine enorme Bedeutung und sollte nicht einfach untergehen. Es ist möglich den zeitlichen und örtlichen Ursprung von Viren festzustellen. Die entwickelten Modelle können in der Zukunft viel für das Verständnis dieser Krankheitserreger beitragen. Woher kommen sie, was war eventuell die Ursache für das Auftreten der Viren? Fragen über Fragen und hier ist ein Ansatz für Antworten!

Forscher der Uni Bonn lüften Rätsel um Virenursprung
Erreger der St. Louis Encephalitis wurde vor rund 330 Jahren in den Urwäldern Mittelamerikas freigesetzt

Erstmals haben Wissenschaftler der Universität Bonn zusammen mit einem internationalen Forscherteam den zeitlichen Ursprung und die geografische Ausbreitung eines Virus bestimmt. Demnach wurde das St. Louis Encephalitis Virus während der postkolumbianischen Kolonialzeit vor rund 330 Jahren durch das Eindringen des Menschen in die Urwälder Südmexikos und Panamas freigesetzt. Seitdem treibt es sein Unwesen in Nord- und Südamerika. Der Erreger kann zu einer tödlich verlaufenden Hirnhautentzündung führen. Über die Ergebnisse berichtet das Journal der American Society for Microbiology „mBio“.

Im Palenque Nationalpark in Mexiko: Hier gingen die Wissenschaftler auf Moskitofang, um den Ursprung des St. Louis Encephalitis Virus zu bestimmen.

Im Palenque Nationalpark in Mexiko:
Hier gingen die Wissenschaftler auf Moskitofang, um den Ursprung des St. Louis Encephalitis Virus zu bestimmen.

Das St. Louis Encephalitis Virus wird durch Stechmücken übertragen. Typische Symptome sind Fieber, Kopfschmerzen und Unwohlsein. Aus der Infektion kann sich eine Hirnhautentzündung entwickeln, die vor allem bei älteren Menschen in fünf bis 20 Prozent der Fälle tödlich verläuft. Das Virus ist vor allem in Nord-, Mittel- und Südamerika verbreitet. Erstmals wurde der Erreger 1933 in St. Louis beschrieben. Seither hat es mehr als 50 Epidemien in den USA und Kanada gegeben. „Der Ursprung des Virus, und wie es sich geografisch ausgebreitet hat, blieben bislang im Dunkeln“, sagt Dr. Sandra Junglen vom Institut für Virologie des Universitätsklinikums Bonn.

Um das Rätsel zu lösen, kooperierten die Wissenschaftler mit Kollegen des Robert-Koch-Instituts sowie aus den USA und Mexiko. Sie fingen im Palenque Nationalpark (Mexiko) insgesamt 3491 Stechmücken – im Regenwald, in für landwirtschaftliche Zwecke gerodeten Flächen und in der Nähe von Dörfern. „Dadurch gewannen wir verschiedene Proben – von vom Menschen weitgehend unberührten Gebieten bis hin zu anthropogen stark geprägten Zonen“, berichtet Erstautorin Anne Kopp, Doktorandin im Team von Dr. Junglen. Anschließend untersuchten die Wissenschaftler, ob die Stechmücken mit dem St. Louis Encephalitis Virus infiziert waren. „Das war bei drei Moskitos der Fall“, sagt Kopp.

Erstmals zeitliche und geografische Ausbreitung berechnet

An diesen Exemplaren führten die Forscher Verwandtschaftsnachweise durch und verglichen die Ergebnisse mit anderen in Nord- und Mittelamerika aufgetretenen Stämmen des St. Louis Encephalitis Virus. Es zeigte sich, dass es sich bei den im Palenque Nationalpark gefundenen Viren um eine stark unterschiedliche Linie handelt. Mit entsprechenden Computermodellen rekonstruierten die Wissenschaftler den Ursprung sowie die zeitliche und geografische Ausbreitung des Virus. „Es handelt sich dabei um die erste Arbeit weltweit, in der nicht nur der zeitliche, sondern auch der geografische Ursprung eines humanpathogenen Virus rekonstruiert wurde“, sagt Dr. Junglen.

Demnach wurde der gemeinsame Vorfahre des Virus vor rund 330 Jahren im Gebiet von Südmexiko und Panama freigesetzt. „Während der postkolumbianischen Kolonialzeit im 17. Jahrhundert drang der Mensch verstärkt in die Regenwälder vor“, berichtet Kopp. „Dabei kam es offensichtlich zur Infektion.“ Das Virus wurde nach den Modellrechnungen Anfang des 20. Jahrhunderts in New Orleans eingeschleppt und hat sich von dort entlang des Mississippi Richtung St. Louis ausgebreitet. Nach Nordamerika eingeschleppt wurde das Virus vermutlich durch den Schiffverkehr während der Kolonialzeit.

Bessere Vorhersagen können Epidemien eindämmen

„Durch die verwendeten Rekonstruktionsmethoden könnten Wissenschaftler zukünftig das Ausbreitungsverhalten von Erregern nicht nur rekonstruieren, sondern auch Vorhersagen über Epidemien erzielen“, sagt Dr. Junglen. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich auch für andere gefährliche Viren ähnliche zeitlich-geografische Ausbreitungsmodelle entwickeln lassen.

Publikation: Provenance and Geographic Spread of St. Louis Encephalitis Virus, Fachjournal “mBio”, DOI: 10.1128/mBio.00322-13.

Kontakt:

Dr. Sandra Junglen
Institut für Virologie am Universitätsklinikum Bonn
Tel. 0228/28713064
E-Mail: junglen@virology-bonn.de

Prof. Dr. Christian Drosten
Institut für Virologie am Universitätsklinikum Bonn
Tel. 0228/28711055
E-Mail: drosten@virology-bonn.de

Hirnforschung: Großer Aufwand – große Erwartung

Fließbach-PP-Rolf-Müller


Wer hart arbeitet, will auch entsprechend dafür belohnt werden. Diese Regel wird offenbar im Gehirn des Menschen ganz automatisch befolgt. Das haben Wissenschaftler des Center for Economics and Neuroscience (CENs) der Universität Bonn gezeigt. Bei Probanden, die schwierige mathematische Aufgaben lösen mussten, hing die Aktivität in belohnungsverarbeitenden Gehirnarealen stärker von der Höhe der Belohnung ab als nach leichten Aufgaben. Die Studie ist nun im Journal „Social Cognitive and Affective Neuroscience“ erschienen.

Stehen Aufwand und Ertrag im richtigen Verhältnis? Dieser Frage folgen praktisch alle Lebewesen bei ihren Entscheidungen. „Ein Tier muss automatisch die Anforderung befolgen, nicht mehr Energie in die Futtersuche zu investieren, als Beute im Gegenwert zu erwarten ist – das ist schlicht ein Prinzip des Überlebens“, sagt Privatdozent Dr. Klaus Fließbach vom Center for Economics and Neuroscience (CENs) der Universität Bonn, der nun am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) in Bonn forscht. Auch der Mensch folgt erfahrungsgemäß dieser Regel, selbst wenn es nicht um Leben oder Tod geht: Wer sich im Job richtig anstrengt, gibt sich meist nicht mit einem lauwarmen Händedruck als Belohnung zufrieden.

Probanden lösen verschieden schwere Rechenaufgaben

Wie diese Entscheidungsprozesse im Gehirn ablaufen, testeten die Wissenschaftler der Universität Bonn zusammen mit Kollegen der Universität Düsseldorf an insgesamt 28 Probanden. Im Hirnscanner mussten sie mathematische Aufgaben lösen, die hinsichtlich ihres Schwierigkeitsgrades sehr unterschiedlich waren. Sobald die Aufgabe auf der Videobrille vor den Augen eingeblendet wurde, begannen die Testpersonen zu rechnen. Anschließend wurden verschiedene Ergebnisse zur Auswahl angezeigt, die Testpersonen mussten binnen Sekunden das richtige auswählen. Im Erfolgsfall bekamen die Probanden eine Belohnung zwischen fünf und 35 Euro.

Bei der Belohnung ist Frustration programmiert

„Allerdings wurde die Belohnung nicht an den Schwierigkeitsgrad der Rechenaufgabe angepasst, sondern rein zufällig gewählt“, berichtet Katarina Kuss vom CENs, die zusammen mit Julien Hernandez-Lallement die Erstautorenschaft der Publikation übernommen hat. Damit wurden die Erwartungen der Testpersonen an die Belohnung teilweise enttäuscht. Doch selbst wer für eine vergleichsweise leichte Aufgabe sehr gut entlohnt wurde, konnte noch leer ausgehen: Die Probanden mussten zumindest einen Teil ihres Gewinns in Form einer unfreiwilligen „Spende“ wieder abgeben. „Auch die Spendenhöhe war jeweils zufällig gewählt“, sagt die Erstautorin. „Das bedeutete im Maximalfall den Verzicht auf den kompletten Betrag, der bei einer Aufgabe eingenommen wurde.“

Belohnungszentren sind bei hoher Erwartung besonders aktiv

Die Wissenschaftler verfolgten während des Rechnens und Spendens mit dem funktionellen Magnetresonanztomografen die Aktivität der verschiedenen Areale in den Gehirnen der Probanden. „Dabei zeigte sich, dass die Höhe einer Belohnung umso wichtiger wird, je größer die Anstrengung bei der Rechenaufgabe war“, berichtet Dr. Fließbach. „Hingegen ist die Höhe der Entlohnung nicht so entscheidend, wenn der Aufwand zuvor gering war.“ Die Forscher registrierten insbesondere in den Belohnungszentren – dem anterioren cingulären Cortex und dem Nucleus accumbens – eine erhöhte Aktivität, wenn die Rechenaufgabe schwierig und die Belohnung hoch war. Wurde hingegen ein hoher Anteil des erworbenen Betrags in Form der erzwungenen „Spende“ wieder abgezogen, war das Signal in der Inselrinde besonders groß. In dieser Hirnstruktur werden negative Emotionen und Frustrationen verarbeitet.

Ergebnisse sind für Verhaltensökonomie und Wirtschaftsleben wichtig

„Die Ergebnisse sind sehr relevant für die verhaltensökonomische Forschung“, sagt Dr. Fließbach. „Probanden verhalten sich anders, wenn sie Geld geschenkt bekommen, als wenn sie sich dafür anstrengen müssen.“ Dies müsse bei Versuchsanordnungen berücksichtigt werden. Für das Wirtschaftsleben zeige das Experiment, dass mit Leistung auch klare Belohnungserwartungen verbunden sind. Es handelt sich dabei möglicherweise um kein erworbenes Verhalten. „Die Tatsache, dass sich dieser Effekt durch eine einfache Manipulation unmittelbar im Gehirn nachweisen lässt, legt nahe, dass dies ein grundlegender, automatisierter Mechanismus ist, der ohne bewusstes Nachdenken abläuft“, sagt der Wissenschaftler.

Publikation: Effort increases sensitivity to reward and loss magnitude in the human brain, Journal “Social Cognitive an Affective Neuroscience”, DOI: 10.1093/scan/nss147

Kontakt:

Privatdozent Dr. Klaus Fließbach
Deutsches Zentrum für
Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE)
& Klinik und Poliklinik
für Psychiatrie und Psychotherapie
Tel.: 0228/287-11220
E-Mail: Klaus.Fliessbach@ukb.uni-bonn.de

Katarina Kuss
Center for Economics and Neuroscience (CENs)
Tel: 0228/73-8287
E-Mail: kkuss@uni-bonn.de