Neue Studie vergleicht Vogelgrippe Mit einem berüchtigten Mörder From The Past

In den abnehmenden Monaten des Ersten Weltkriegs , eine tödliche Virus der Spanischen Grippe bekannt ( Grippe A, Subtyp H1N1 ) , Fegte die Vereinigten Staaten , Europa und Asien in drei Krampfwellen . Das war im Jahr 1918. Die anschließende Pandemie beansprucht bis zu 100 Millionen Opfer , die meisten von ihnen erlag schweren Komplikationen der Atemwege mit rasch fortschreit zugeordnet Lungenentzündung . Viele starben innerhalb weniger Tage nach der ersten Symptome .

In einer neuen Studie , Carole Baskin , ehemals Forschungs-Assistent Professor an Arizonas Biodesign Institute, derzeit mit Science Foundation Arizona, und ein interdisziplinäres Team von Mitarbeitern im Vergleich der jüngsten Vogelgrippe -Stamm in der wissenschaftlichen Gemeinschaft als H5N1 bekannt ist, mit genetischen ressortants des Virus von 1918 - Quelle der meisten schweren Influenza-Pandemie in der aufgezeichneten Geschichte . Die Ergebnisse, die in der neuesten Ausgabe von der angezeigt Proceedings of the National Academy of Science, Sind ernüchternd . H5N1 wurde festgestellt, reichlich innerhalb der ersten 24 Stunden zu replizieren , was zu schweren Schäden an Geweben der Atemwege beim Versenden des Wirtes angeborenen Immunantwort in eine tödliche Übersteuerung , erinnert an die Flugbahn des ursprünglichen Virus von 1918 .

Die Bedrohung durch eine Vogelgrippe Grippe Pandemie ist nicht verschwunden und Notfallvorsorge Bemühungen kann nicht aus, um mit dem Umfang einer solchen Pandemie zu befassen , waren einer auftreten. "Um zu kommen mit Impfstoffen und Therapien , die Krankheit zu verstehen, muss man , " Baskin betont . " Das ist, warum ich denke, diese Art der Pathogenese Studie so wichtig ist. "

Obwohl H5N1 nicht leicht von Mensch zu Mensch übertragbaren , hat es dennoch über 400 Personen bisher als Folge der menschlichen Vogelgrippe - Wechselwirkungen , vor allem in Vietnam, Thailand, China, Ägypten und Indonesien getötet , nach der World Health Organization. Die Sterblichkeitsrate bei Patienten mit hoch pathogenen stricken Vogelgrippe (HPAI ) H5N1 ist 63 Prozent. Sollte eine Reihe von Modifikationen erlauben das Virus von Mensch zu Mensch übergeben , könnten die Folgen für die Menschheit katastrophal sein.

In der neuen Studie , Baskin und Kollegen untersuchen die Wirt-Pathogen- Antworten auf eine gemeinsame Influenza-Virus und zwei ressortant Stämme des H1N1-Virus 1918 , jede enthält HA und NA - Taste Oberflächenantigene eng mit potenten Virulenz des Stammes 1918 verknüpft. Die Auswirkungen dieser Belastungen auf Wirtsgewebe und Genexpression mit denen eines 2004 Vietnam -Isolat der hoch pathogenen aviären Influenza (HPAI ) H5N1 verglichen. In einem nicht-menschlichen Primatenmodell der Krankheit wurde das Vogelvirus festgestellt, deutlich übertreffen nicht nur run-of -the-mill Influenza , aber selbst die hoch virulenten 1918 ressortants , in Bezug auf seine unerbittliche Pathogenität .

Ressortant Viren auftreten, wenn unterschiedliche Influenza -Subtypen oder Stämmen gleichzeitig infizieren den gleichen Host . Ein Mischen und Austausch von genetischem Material zwischen zwei oder mehr solche Viren können unter diesen Bedingungen auftreten , was zu neuen Virusformen , die genetischen Eigenschaften mit jedem Elternstamm zu teilen, aber auch neue Attribute , einschließlich erhöhter Virulenz besitzen . ( Forscher leihen ressortant Technik aus der Natur , um deaktivierte Virusstämme für den Einsatz in jährlichen Influenza-Impfstoffe zu erstellen. )

Der perfekte Sturm

Im Gegensatz zu typischen saisonalen Grippe , die die größte Bedrohung für Jugendliche , ältere Menschen und Personen mit eingeschränkter Immunität stellt ; die Grippe 1918 reserviert die schlimmste seines Zornes zu gesunden jungen Erwachsenen mit robusten Immunsystem. Im Fall der Vogelgrippe H5N1-Virus , Statistiken der menschlichen Todesfälle zeigen einen ähnlichen Trend . In beiden Fällen replizieren die hoch pathogenen Stämmen schnell und induzieren eine massive Transkription von Genen mit der angeborenen Immunantwort , der Körper die erste Verteidigungslinie für die Bekämpfung viraler Herausforderungen verbunden.

Die Gruppe versucht, die 1918 Grippe-Stamm H5N1 durch einen systembiologischen Ansatz , Dr. Baskin Mentor Michael G. Katze , Ph.D. Pionier vergleichen an der Universität von Washington. Mit dieser Strategie wurde Atemwegsgewebemit Hochdurchsatz- Technologien der funktionellen Genomik, Proteomik und Transkriptomik Genexpression und Regulation in feinkörnigen Detail messen analysiert. Solche Techniken haben ein neues Fenster auf die genetischen Grundlagen von Infektionskrankheiten eröffnet.

Eine große Anzahl dieser Gene für Cytokine und Chemokine - immunmodulierende Mittel , die Interleukine, Interferone und andere Faktoren, die mit angeborenen Entzündungsreaktion des Wirts auf eine Infektion beteiligt sind . Das Ergebnis dieser überwältigenden Transkriptionsinduktion , graphisch in 1 dargestellt ist , ist ein " Zytokin-Sturm " häufig zu akutem Atemnotsyndrom im viralen Wirts führt , und beweist in Abstumpfung ungeheure Replikation des H5N1-Virus völlig wirkungslos .

Erkrankungen der Atemwege Gewebe an den Tagen 1 , 2 4 und 7 nach der Infektion wurden pathologische , virale und Microarray-Analyse unterzogen, abgetastet. Obwohl die 1918 ressortant Stämme wurden gefunden hoch virulent zu sein , wurden sie von H5N1 des raschen Wirkungseintritt , überwältigende Transkription Induktion von Zytokin und Chemokin- Gene unterlegen waren und mit dem Kopf voran , anhaltende virale Replikation mit breitere Verteilung in der Lunge. Wie Baskin stellt , die sich auf Messungen der Gruppe von Tissue Culture Infectious Dose oder TCID im Laufe der H5N1 der Infektion , " Die Botschaft ist, dass für H5N1 gibt es kaum lebensfähiges Gewebe links bis zum Tag 7 infizieren , aber es ist immer noch sehr starke virale Replikation . " Weitere trotz der breiten und anhaltenden Hochregulierung von entzündlichen Genen , waren sie nicht von Nutzen bei der Begrenzung der H5N1-Infektion .

Während die neue Studie fand heraus , dass die 1918 ressortant Stämme und H5N1 jeweils angegriffen FachatemZellen genannt Pneumozyten zeigten die 1918 chimaraes Vorliebe für sogenannte Typ I Pneumozyten , für den Luftaustausch in der Lunge verantwortlich. Im Gegensatz dazu H5N1 infiziert charakteristisch desto zahlreicher Pneumozyten Typ II , eine kritische Unterscheidung , wie Dr. Baskin erklärt : . "Im Grunde , wenn Sie verletzen Pneumozyten Typ II im Gegensatz zu Typ I , haben Sie die Möglichkeit des Lungengewebes sich selbst zu reparieren beeinträchtigt In Zusätzlich, wenn Typ II infiziert sind , erzeugen sie Chemokinen und Zytokinen, die direkt mit dem Gesamtentzündungsreaktionbeitragen . " Auf diese Weise liefert H5N1 verheerende Doppelschlag auf den Host- Fähigkeit, von der infektiösen Belagerung erholen. Die Forscher beobachteten , dass innerhalb von 24 Stunden H5N1 hatte schwere bronchiolar und alveoläre Veränderungen im Lungengewebe verursacht .

H5N1 Vorliebe für infizieren Typ II statt Pneumozyten Typ I ist auf den Rezeptor bevorzugt in Vogelviren gefunden , im Gegensatz zu menschlichen Viren, (einschließlich der 1918 ressortants in der Studie ) , die vor allem Angriff Typ-I- Zellen in der Lunge .

H5N1 Angriff auf Typ -II-Pneumozyten wurde aufrechterhalten , von dem Punkt der ersten Infektion durch den 7 Tagen der Studie, wie in der Abbildung zu sehen 2. Die Prüfung der Lungengewebe zeigten weit verbreitet, verlängerte Replikation von Viren und die damit verbundenen Gewebezerstörung . "Die Tatsache, dass die Infektion von Typ-II -Pneumozyten wurde so direkt langwierigen trug zum Schaden wir sahen ", sagt Baskin .

Ein weiterer Aspekt der Lungenfunktion von H5N1 geschwächten beinhaltet den Verlust der Tenside von Typ -II-Pneumozyten und produziert für Geschmeidigkeit des Lungengewebes verantwortlich. Ohne solche Tenside, die Atmung nicht möglich.

Der letzte Akt

Ein weiterer kritischer Erkenntnis der Studie ist, dass H5N1 , nachdem sie überschwemmt die angeborene Immunantwort , ihre Aufmerksamkeit neben die körpereigene adaptive Reaktion , insbesondere dendritischen Zellen , deren Aufgabe es ist, Proteinkomponenten aus dem Virus phagozytieren und präsentieren diese auf T-Zellen , entweder lokal oder in den Lymphknoten , die die Lungen entleeren. Normalerweise werden durch diesen Vorgang spezifische Antikörper werden dann erzeugt, um die Virusinfektion zu bekämpfen. Gewebeentnahme für das H5N1 fand eine bemerkenswerte Abwesenheit dieser dendritischen Zellen , was darauf hindeutet, sie während des Infektionsprozesses zerstört wurden , was zu H5N1 die Fähigkeit , nicht nur , um die vorliegende Infektion zu deaktivieren , sondern um die Fähigkeit des Körpers , um Immunität gegen spätere Infektion durch den Bau blockieren zeigen würde gleiche Art von Virus.

Baskin weist darauf hin , dass die neue Forschung zu PNAS vorgestellt hat mehrere Jahre in der Herstellung, zum Teil durch ihre Karriere -Preis der National Institute of Infectious Disease und von einem großen Programm Projektförderung aus dem gleichen unterstützt. " Die Studie wurde an Battelle Biomedical Research Center, die die erforderliche Sicherheitsstufe , ABSL - 3AG hatte getan . Diese Einrichtungen sind sehr selten und sehr gefragt. " Mit Bezug auf die Herausforderungen der so komplizierte , lange Distanz Kooperationen , besteht sie darauf, " man muss nur die richtigen Leute zu haben, um so etwas passieren . "

Weiterbildungsstätten der Wirt-Pathogen -Antworten auf das Gewebe , kann zellulärer und molekularer Ebene das Verständnis notwendig zur Abwehr einer viralen Pandemie , ob von H5N1 oder einem anderen emergent Belastung bereitzustellen. Es ist kritisch. Derzeit ist die antivirale bekannt als Tamiflu , genommen vor oder unmittelbar nach der Infektion , bietet die einzige bekannte Schutz gegen hoch pathogene Aviäre Influenza und die ersten Tamiflu -resistente Stämme wurden bereits entwickelt.

In Hinblick darauf, wie viele Modifikationen erforderlich für H5N1 auf eine hoch ansteckende menschlichen Virus zu werden , Baskin ist besorgt : " Es gab einige Schätzungen und es gibt nicht viel ", sagt sie . "Das ist die kurze und einfache Antwort. "

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Carole Baskin, früher ein Forschungs-Assistent Professor an Arizonas Biodesign Institute , heute ein Program Director bei Science Foundation Arizona, arbeitete mit einem multidisziplinären Team aus Washington University , der CDC in Atlanta, Colorado State University , Battelle Biomedical Research Center in West Jefferson , Ohio, und Mount Sinai School of Medicine in New York. Die Forschung wurde von Battelle internen Forschungs- und Entwicklungsfonds , und durch verschiedene Zuschüsse aus dem National Institute of Health.

Geschrieben von: Richard Harth
Science Writer
Die Biodesign Institute an
Arizona State University

Über das Biodesign Institute an der ASU

Die Biodesign Institute an der Arizona State University betreibt Forschung , personalisierte medizinische Diagnostik und Behandlungen zu erstellen , übertreffen Infektionskrankheit , reinigen Sie die Umwelt, Entwicklung alternativer Energiequellen und sichern eine sicherere Welt . Mit Hilfe eines Team-Ansatz , der die Biowissenschaften mit nanoskaligen Technik und modernster Computersicherungenarbeitet die Biodesign Institute mit akademischen, industriellen und Regierungsorganisationen weltweit , um diese Entdeckungen auf den Markt zu beschleunigen. Für weitere Informationen gehen Sie zu: http://www.biodesign.asu.edu

Quelle: Joe Caspermeyer
Arizona State University