Prionenerkrankungen: Verhinderer falschen Faltenwurfs
Die ersten Opfer von Prionenerkrankungen sind körpereigene Prionen. Wenn diese sich umfalten, ist die Krankheit nicht mehr aufzuhalten. Wann sie sich umfalten, bleibt allerdings eher rätselhaft.
Seit gut zwei Jahren ist es ruhig geworden um das Gesundheitsthema des Jahres 2001: BSE, die neue Variante der Creutzfeldt-Jakob-Erkrankung vCJD, Prionenerkrankungen von Tieren und Menschen? Alles schon mal gehört und mehr als einmal wiedergekäut – Zeit für einen Themawechsel. Was die Öffentlichkeit beschäftigt, hat schließlich mehr mit ihrer Aufmerksamkeitsspanne zu tun als mit wissenschaftlicher Relevanz oder gar der Größe von verbliebenen Wissenslücken.
Diese schließen sich langsam, auch außerhalb des Scheinwerferkegels kurzfristig erhöhten Interesses verunsicherter Fleischthekenbesucher. Schon lange bestreitet kaum noch jemand, dass Prionen die Verursacher der Krankheit sind, und dass BSE-verunreinigte Tierprodukte vCJD beim Menschen auslösen: Eine krankheitsauslösende PrPSc-Form des Prioneneiweiß wandelt bei einer Infektion die Konformation – also die räumliche Gestalt – der körpereigenen PrPC-Prionen eines infizierten Organismus um. Dies endet in einer fatalen Kettenreaktion, viele PrPSc-Eiweiße entstehen, welche sich zu unlöslichen Ketten vereinigen und als Amyloid-Fibrillen ablagern. Erst kürzlich konnte der durch den Nobelpreis geehrte Stanley Prusiner – er hatte vor Jahrzehnten als erster Prionen als Krankheitserreger ausgemacht – die Theorie auch experimentell ziemlich wasserdicht machen.
Weniger klar allerdings bleibt, wie und warum ein BSE-Prion aus dem Rind bei Maus oder Mensch die Prionenerkrankung auslöst. Wie überspringt der Erreger die Artgrenzen? Und was bewirkt die unterschiedlichen Formen der Erkrankung beim Menschen? Jonathan Wadsworth und seine Kollegen vom University College London nahmen sich einiger dieser Fragen an. Sie konzentrierten sich dabei auf die molekularen Unterschiede in den PrP-Eiweißen von transgenen Mäusen, die verändert worden waren, um eine Prion-Genausstattung wie Menschen aufzuweisen. Infiziert mit BSE-Prionen, erkranken solche Tiere an der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit – nicht immer allerdings, und nicht stets an einer Variante mit identischen Symptomen. Warum?
Offenbar ist dafür das 129. Aminosäure-Kettenglied des Prions verantwortlich, meinen die Wissenschaftler: Enthalten alle Prione dort die Aminosäure Methionin, dann erkranken infizierte Mäuse mit klassischen vCJD-Symptomen, etwa einer massiven Ablagerung so genannten florider Prionenplaques im Gehirn. Enthalten die PrP-Proteine aber Valin statt Methionin, dann fehlen die charakteristischen Plaques fast völlig. Überdies verhindern die valinhaltigen Prionenvarianten offenbar eine Weitergabe der Krankheit: Mäuse, die mit den Prionen aus infizierten Valin-129-PrP-Mäusen infiziert werden sollten, erkrankten nicht. Prionen aus Methionin-129-Prion-Mäusen waren dagegen hochinfektiös. Anders ausgedrückt, die Aminosäure stellt wohl einen wesentlichen Teil einer Artbarriere da, die ein Übergreifen von BSE auf Mensch und Maus mit menschenähnlicher Prionenausstattung verhindern kann. Das diese Artbarriere mit der Form und Zusammensetzung des körpereigenen Prions zusammenhängt, ist dabei nicht überraschend – eher schon, dass ein solcher Spezies-Schutzschild tatsächlich an einer einzelnen Aminosäure des Prions festzumachen sein könnte.
Gut passen die Ergebnisse jedenfalls in das klinische Bild, welches Ärzte von der Prion-Zusammensetzung menschlicher Creutzfeldt-Jakob-Patienten erstellen konnten. Danach gehen vier unterschiedliche Typen von PrPSc aus Erkrankten auch mit jeweils unterschiedlichen Symptomen einher – und die gefährliche vCJD entwickelte sich dabei nur in solchen Patienten, deren Gene den Einbau von Methionin in die körpereigenen PrPC kodieren. Auch wenn Träger des Valin einbauenden Prionengens durchaus an CJD erkranken können (etwa durch verunreinigte Blutspenden, was gelegentlich in der Vergangenheit vorgekommen ist), so scheint ihr körpereigenes Prion doch einen gewissen Schutz gegen eine BSE-Infektion zu bieten – wenn es auch für eine Übertragung der Maus-Ergebnisse auf Menschen vielleicht noch zu früh ist, wie die Forscher um Wadsworth zu bedenken geben.
Diese schließen sich langsam, auch außerhalb des Scheinwerferkegels kurzfristig erhöhten Interesses verunsicherter Fleischthekenbesucher. Schon lange bestreitet kaum noch jemand, dass Prionen die Verursacher der Krankheit sind, und dass BSE-verunreinigte Tierprodukte vCJD beim Menschen auslösen: Eine krankheitsauslösende PrPSc-Form des Prioneneiweiß wandelt bei einer Infektion die Konformation – also die räumliche Gestalt – der körpereigenen PrPC-Prionen eines infizierten Organismus um. Dies endet in einer fatalen Kettenreaktion, viele PrPSc-Eiweiße entstehen, welche sich zu unlöslichen Ketten vereinigen und als Amyloid-Fibrillen ablagern. Erst kürzlich konnte der durch den Nobelpreis geehrte Stanley Prusiner – er hatte vor Jahrzehnten als erster Prionen als Krankheitserreger ausgemacht – die Theorie auch experimentell ziemlich wasserdicht machen.
Weniger klar allerdings bleibt, wie und warum ein BSE-Prion aus dem Rind bei Maus oder Mensch die Prionenerkrankung auslöst. Wie überspringt der Erreger die Artgrenzen? Und was bewirkt die unterschiedlichen Formen der Erkrankung beim Menschen? Jonathan Wadsworth und seine Kollegen vom University College London nahmen sich einiger dieser Fragen an. Sie konzentrierten sich dabei auf die molekularen Unterschiede in den PrP-Eiweißen von transgenen Mäusen, die verändert worden waren, um eine Prion-Genausstattung wie Menschen aufzuweisen. Infiziert mit BSE-Prionen, erkranken solche Tiere an der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit – nicht immer allerdings, und nicht stets an einer Variante mit identischen Symptomen. Warum?
Offenbar ist dafür das 129. Aminosäure-Kettenglied des Prions verantwortlich, meinen die Wissenschaftler: Enthalten alle Prione dort die Aminosäure Methionin, dann erkranken infizierte Mäuse mit klassischen vCJD-Symptomen, etwa einer massiven Ablagerung so genannten florider Prionenplaques im Gehirn. Enthalten die PrP-Proteine aber Valin statt Methionin, dann fehlen die charakteristischen Plaques fast völlig. Überdies verhindern die valinhaltigen Prionenvarianten offenbar eine Weitergabe der Krankheit: Mäuse, die mit den Prionen aus infizierten Valin-129-PrP-Mäusen infiziert werden sollten, erkrankten nicht. Prionen aus Methionin-129-Prion-Mäusen waren dagegen hochinfektiös. Anders ausgedrückt, die Aminosäure stellt wohl einen wesentlichen Teil einer Artbarriere da, die ein Übergreifen von BSE auf Mensch und Maus mit menschenähnlicher Prionenausstattung verhindern kann. Das diese Artbarriere mit der Form und Zusammensetzung des körpereigenen Prions zusammenhängt, ist dabei nicht überraschend – eher schon, dass ein solcher Spezies-Schutzschild tatsächlich an einer einzelnen Aminosäure des Prions festzumachen sein könnte.
Gut passen die Ergebnisse jedenfalls in das klinische Bild, welches Ärzte von der Prion-Zusammensetzung menschlicher Creutzfeldt-Jakob-Patienten erstellen konnten. Danach gehen vier unterschiedliche Typen von PrPSc aus Erkrankten auch mit jeweils unterschiedlichen Symptomen einher – und die gefährliche vCJD entwickelte sich dabei nur in solchen Patienten, deren Gene den Einbau von Methionin in die körpereigenen PrPC kodieren. Auch wenn Träger des Valin einbauenden Prionengens durchaus an CJD erkranken können (etwa durch verunreinigte Blutspenden, was gelegentlich in der Vergangenheit vorgekommen ist), so scheint ihr körpereigenes Prion doch einen gewissen Schutz gegen eine BSE-Infektion zu bieten – wenn es auch für eine Übertragung der Maus-Ergebnisse auf Menschen vielleicht noch zu früh ist, wie die Forscher um Wadsworth zu bedenken geben.
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