SARS-CoV-2 drosselt Autophagie der Zellen

In den Zellen des Körpers fallen täglich Substanzen an, welche die Zellfunktion beeinträchtigen können. Dazu zählen unter anderem nicht mehr benötigte Mitochondrien und falsch gefaltete Eiweißketten. Durch den ausgeklügelten Prozess der Autophagie werden diese Substanzen jedoch abgebaut. Forschungsarbeiten haben bereits in der Vergangenheit gezeigt, dass auf diese Weise auch Krankheitserreger abgetötet werden.1 Der japanische Zellbiologe Yoshinori Ōhsumi wurde 2016 weltberühmt, als der den Medizin-Nobelpreis für seine Erkenntnisse zu Abbau- und auch Recyclingprozessen in Zellen erhielt. Er zeigte dies zunächst in Hefezellen, später auch in menschlichen Zellen, und beschrieb den Prozess der Autophagie als lebenswichtigen Mechanismus, als Kontrolle wichtiger physiologischer Funktionen, als Prozess der Energiegewinnung für die Zelle und gleichsam als „Müllentsorgung“. Nach einer Infektion könne die Autophagie intrazelluläre Bakterien und Viren eliminieren.2

Autophagischer Flux wird gehemmt

Im Falle einer SARS-CoV-2-Infektion scheint dies allerdings nicht zu gelten, wie deutsche Wissenschafter des Universitätsklinikums Charité, darunter auch der medial zuletzt sehr bekannt gewordene Virologe Prof. Dr. Christian Drosten (Leitung Stabsstelle Global Health und Direktor des Instituts fürs Virologie, Charité – Universitätsmedizin Berlin), nun herausfanden. Die Infektion mit dem neuartigen Coronavirus schränkt offensichtlich den Prozess der Autophagie über verschiedene Stoffwechselwege ein. Dieser Effekt wurde auch bereits beim MERS-(Middle East respiratory syndrome-)CoV festgestellt.3

Der Effekt auf den autophagischen Flux wurde in vitro ermittelt, nachdem humane Bronchialepithelzellen und Nierenzellen aus Affen mit dem SARS-CoV-2-Strang „Munich“ infiziert worden waren. Tiefergehende Analysen zeigen, dass das Virus die Glykolyse und die Proteintranslation reduziert, indem die Aktivierung der AMP-Protein-aktivierten Kinase (AMPK) und von mTORC1 („mammalian target of rapamycin complex 1“) eingeschränkt wird. Die Infektion führt außerdem zu einer Downregulation des autophagieinduzierenden Spermidins und begünstigt die Degradation des autophagieinitiierenden Beclin-1 (BECN1).

Vielversprechende Intervention

Die Forscher führten auch Interventionen durch, um die Autophagie wieder zu induzieren. Zu diesem Zweck wurden die infizierten Zellen mit der Substanz Spermidin (natürlicherweise unter anderem in Weizenkeimen, Leguminosen, Keimgemüse, Pilzen und gereiftem Käse enthalten4) und mit dem Wirkstoff Niclosamid 24 Stunden lang preinkubiert. In beiden Fällen wurde dadurch das Wachstum von SARS-COV-2 um 70 % reduziert. Die maximale Inhibition des infektiösen Virus bei nichttoxischen Dosierungen betrug für Spermidin 85 %. Die Autoren folgern, dass mit dieser erwiesenermaßen gut verträglichen, die Autophagie induzierenden Komponente Potenzial für die Evaluierung in der Therapie bei Infektion durch das neuartige Coronavirus besteht.3

 

Die Erforschung der Autophagie

Bereits in den 1950er-Jahren wurden Wissenschafter erstmals darauf aufmerksam, dass es in den Zellen des Körpers zu einem Prozess der Degradation zellulärer Komponenten kommt. Für die Entdeckung dieser als Lysosomen bezeichneten Kompartimente und der Erforschung ihrer Aktivitäten gab es für Christian de Duve 1974 den Nobelpreis für Medizin. Er fand in den Lysosomen große Teile des zellulären Inhaltes, manchmal sogar ganze Organellen. Außerdem stellte sich heraus, dass ein eigener zellulärer Transport in Richtung Lysosomen dafür vorhanden ist. Erstmals wurde dabei auch der Begriff der Autophagie als „self-eating“ definiert.

Quelle: The Nobel Prize in Physiology or medicine in 2016. Press Release

 

 

Literatur:

1 Mortens S, Medizin-Nobelpreis 2016: Warum sich Zellen selbst fressen. Medienportal der Universität Wien, 4. 10. 2016

2 The Nobel Prize in Physiology or medicine in 2016. Press Release

3 Gassen N, Papies J, Bajaj T, Dethloff F, Emanuel J, Weckmann K, Heinz DE, Heinemann N, Lennarz M, Richter A, Niemeyer D, Corman VM, Giavalisco P, Drosten C, Müller MA, Analysis of SARS-CoV-2-controlled autophagy reveals spermidine, MK-2206, and niclosamide as putative antiviral therapeutics. Preprint, 15. April 2020. DOI: 10.1101/2020.04.15.997254

4 Medizinische Universität Innsbruck, Neue Studie: Spermidinreiche Ernährung hält den Menschen länger jung.

AutorIn: Mag. Martin Schiller

Apo-K 09|2020

Herausgeber: Ärztekrone VerlagsgesmbH
Publikationsdatum: 2020-05-08