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Feinstaub weckt schlafende Viren in der Lunge

16.01.2017

Nanopartikel aus Verbrennungsmotoren können Viren aktivieren, die in Lungengewebszellen ‚ruhen‘. Das fanden Forscher des Helmholtz Zentrums München, Partner im Deutschen Zentrum für Lungenforschung (DZL), heraus. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift ‚Particle and Fibre Toxicology‘ nachzulesen.

Um dem Immunsystem zu entgehen, verbergen sich einige Viren in Zellen ihres Wirtes und verharren dort. Im Fachjargon nennt sich dieser Zustand latente Infektion. Wird das Immunsystem geschwächt oder ändern sich bestimmte Bedingungen, werden die Viren wieder aktiv, beginnen sich zu vermehren und zerstören die Wirtszelle.


Nanopartikel aus Verbrennungsmotoren (hier gezeigt) können Viren aktivieren, die in Lungengewebe ruhen.

Quelle: Helmholtz Zentrum München

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Dr. Tobias Stöger vom Institut für Lungenbiologie und Prof. Dr. Heiko Adler, stellv. Leiter der Abteilung Lung Repair and Regeneration am Helmholtz Zentrum München, berichten nun, dass auch Nanopartikel diesen Prozess auslösen können.

„Aus vorangegangenen Modellstudien wussten wir bereits, dass das Einatmen von Nanopartikeln eine entzündliche Wirkung hat und das Immunsystem verändert“, so Studienleiter Stöger. Gemeinsam mit seinen Kollegen Heiko Adler und Prof. Dr. Philippe Schmitt-Kopplin konnte er nun zeigen, dass „eine Exposition mit Nanopartikeln in der Lunge latente Herpesviren reaktivieren kann.“

Konkret testeten die Wissenschaftler den Einfluss von Nanopartikeln, wie sie typischerweise bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern entstehen, in einem Versuchsmodell für eine bestimmte Herpesvirusinfektion. Dabei konnten sie einen deutlichen Anstieg viraler Proteine nachweisen, die nur bei aktiver Virusvermehrung produziert werden.

„Auch Stoffwechsel- und Genexpressionsanalysen ergaben Muster wie bei einer akuten Infektion“, so Philippe Schmitt-Kopplin, Leiter der Abteilung für Analytische BioGeoChemie. Weitere Experimente mit menschlichen Zellen belegten zudem, dass auch Epstein-Barr-Viren bei einem Kontakt mit den Nanopartikeln ‚geweckt‘ werden.

Möglicher Ansatz bei chronischen Lungenerkrankungen

In weiteren Studien möchte das Forscherteam nun testen, ob sich die Ergebnisse auch auf den Menschen übertragen lassen. Denn: „Viele Menschen tragen Herpesviren in sich und Patienten mit idiopathischer Lungenfibrose sind dabei besonders betroffen“, so Heiko Adler. „Wenn sich die Ergebnisse beim Menschen bestätigen, wäre es wichtig, den molekularen Ablauf der Reaktivierung von latenten Herpesviren durch Partikelinhalation zu ergründen. Dann könnte man versuchen, diesen Wirkungsweg auch therapeutisch zu beeinflussen.“

Spezielle Zellkulturmodelle sollen daher künftig den genauen Mechanismus der Virus-Reaktivierung durch Nanopartikel aufklären. „Zudem möchten wir in Langzeitstudien prüfen, inwieweit eine wiederholte Partikelexposition mit entsprechender Virus-Reaktivierung zu chronischen Entzündungs- und Umbauprozessen in der Lunge führen kann“, blickt Tobias Stöger voraus.

Weitere Informationen

Hintergrund:
2015 demonstrierte eine andere Gruppe am Helmholtz Zentrum München, wie es dem Epstein-Barr-Virus gelingt, sich in menschlichen Zellen zu verstecken. https://www.helmholtz-muenchen.de/presse-medien/pressemitteilungen/alle-pressemi...
Im März 2016 konnten Forscher zudem zeigen, dass sogenannte microRNAs den Hilferuf von Zellen unterbinden, die mit dem Epstein-Barr-Virus infiziert sind. https://www.helmholtz-muenchen.de/presse-medien/pressemitteilungen/alle-pressemi...

Original-Publikation:
Sattler, C. et al. (2016): Nanoparticle exposure reactivates latent herpesvirus and restores a signature of acute infection. Particle and Fibre Toxicology, DOI 10.1186/s12989-016-0181-1
https://particleandfibretoxicology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12989-016...

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören. http://www.helmholtz-muenchen.de

Das Institut für Lungenbiologie (iLBD) gehört dem Comprehensive Pneumoloy Center (CPC) an, einem Zusammenschluss des Helmholtz Zentrums München mit dem Universitätsklinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München und den Asklepios Fachkliniken München-Gauting. Ziel des CPC ist die Erforschung chronischer Lungenerkrankungen, um neue diagnostische und therapeutische Strategien zu entwickeln. Das iLBD führt mit der Untersuchung zellulärer, molekularer und immunologischer Mechanismen von Lungenerkrankungen den Schwerpunkt der experimentellen Pneumologie an. Das CPC ist ein Standort des Deutschen Zentrums für Lungenforschung (DZL). http://www.helmholtz-muenchen.de/ilbd

Die Abteilung Lung Repair and Regeneration gehört dem Comprehensive Pneumoloy Center (CPC) an, einem Zusammenschluss des Helmholtz Zentrums München mit dem Universitätsklinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München und den Asklepios Fachkliniken München-Gauting. Ziel des CPC ist die Erforschung chronischer Lungenerkrankungen, um neue diagnostische und therapeutische Strategien zu entwickeln. Die Abteilung LRR untersucht neue Mechanismen um Reparaturprozesse der Lungen besser zu verstehen und so neue therapeutische Ansätze zu entwickeln. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung neuer Methoden um die Lücke zwischen der präklinischen Forschung und deren Anwendung am Patienten zu verringern. Das CPC ist ein Standort des Deutschen Zentrums für Lungenforschung (DZL). http://www.helmholtz-muenchen.de/lrr

Die selbstständige Abteilung Analytische Biogeochemie (BGC) untersucht molekulare Wechselwirkungen von Stoffen in Biogeosystemen. Hochauflösende Methoden der organischen Strukturaufklärung ermöglichen zusammen mit Trennverfahren und mathematischen Methoden eine präzise raum- und zeitauflösende Analyse. Ziel ist es, das Verständnis der molekularen Abläufe in Ökosystemen und die Bestimmung von Biomarkern in Organismen zu verbessern. BGC gehört dem Department of Environmental Sciences an. http://www.helmholtz-muenchen.de/bgc

Ziel der Forschung des Instituts für Experimentelle Genetik (IEG) ist, Ursachen und Entstehung menschlicher Erkrankungen zu verstehen. Durch seine leitende Funktion in interdisziplinären und internationalen Konsortien hat das IEG eine weltweit führende Position in der systemischen Untersuchung von Mausmodellen für Krankheiten des Menschen und der Aufklärung von beteiligten Genen. Schwerpunkt bilden dabei Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes. Das IEG ist Gründer der Deutschen Mausklinik (GMC) und leitet das Europäische Maus Mutanten Archiv (EMMA). Zudem koordiniert das IEG die europäische Forschungsinfrastruktur Infrafrontier (ESFRI). Das IEG ist Teil des Helmholtz Diabetes Center (HDC). Dem IEG gehört die Abteilung Genomanalysezentrum (GAC) an, die die Entwicklung komplexer Krankheiten und den Umwelteinfluss bei ihrer Entstehung untersucht. http://www.helmholtz-muenchen.de/ieg

Das Deutsche Zentrum für Lungenforschung (DZL) ist ein nationaler Verbund, der Experten auf dem Gebiet der Lungenforschung bündelt und Grundlagenforschung, Epidemiologie und klinische Anwendung verzahnt. Standorte sind Borstel/Lübeck/Kiel/Großhansdorf, Gießen/Marburg/Bad Nauheim, Hannover, Heidelberg und München. Ziel des DZL ist es, über einen neuartigen, integrativen Forschungsansatz Antworten auf offene Fragen in der Erforschung von Lungenkrankheiten zu finden und damit einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung von Prävention, Diagnose und Therapie zu leisten. http://www.dzl.de/index.php/de

Ansprechpartner für die Medien:
Abteilung Kommunikation, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Neuherberg - Tel. +49 89 3187 2238 - Fax: +49 89 3187 3324 - E-Mail: presse@helmholtz-muenchen.de

Fachlicher Ansprechpartner:
Dr. Tobias Stöger, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Institut für Lungenbiologie, Ingolstädter Landstraße 1, 85764 Neuherberg- Tel. +49 89 3187 3104 - E-Mail: tobias.stoeger@helmholtz-muenchen.de

Sonja Opitz | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

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