Wirkungsmechanismus der antiviralen Substanz PDTC

Infektionen mit respiratorischen Viren zählen zu den häufigsten Erkrankungen des Menschen. Im Falle der humanen Rhinoviren (HRV) - dem Hauptverursacher der Erkältungserkrankungen - gibt es über 100 verschiedene Serotypen, die untereinander nicht kreuzreagieren, d.h. daß Antikörper gegen einen bestimmten Serotyp keinen Schutz gegen andere Rhinovirus-Serotypen gewähren. Deshalb ist es auch nicht möglich, ein Vakzin gegen HRV zu produzieren, wie das bei anderen Viren der Fall ist. Auf Grund der häufig wiederkehrenden HRV Infektionen stellen die Erkältungserkrankungen nicht nur eine erhebliche gesundheitliche Belastung dar, sondern bringen auch einen signifikanten ökonomischen Verlust durch verlorene Arbeitstage mit sich. Darüberhinaus ist bekannt, daß Infektionen durch HRV das Immunsystem schwächen und damit die Voraussetzungen für die Infektion durch andere gefährlichere, virale oder bakterielle Pathogene schaffen. Die Verhinderung einer Infektion durch HRV würde also auch indirekt einen Schutz gegen andere Infektionskrankheiten mit sich bringen, die häufig in der Folge von Erkältungserkrankungen beobachtet werden. Es besteht daher ein dringender Bedarf nach an einem Medikament, das nicht nur die Symptome bekämpft, wie das bei den meisten Mitteln gegen Erkältungen der Fall ist, sondern das tatsächlich die Vermehrung von HRV verhindert. Unsere Gruppe hat kürzlich eine Substanz (PDTC) gefunden, welche HRV Wachstum in Zellkultur inhibiert. Im Gegensatz zu anderen Inhibitoren, welche sich an das Virus binden und dadurch das Eindringen in die Zelle bzw. die Freisetzung der viralen RNA hemmen, scheint PDTC erst in einem späteren Stadium des Infektionszyklus zu wirken. PDTC unterdrückt sowohl das Wachstum von "major group" wie auch von "minor group" HRV und wirkt auch bei einigen anderen Viren. Dadurch wird das Spektrum möglicher Anwendungen sehr erweitert. Bis jetzt sind keine HRV Varianten erhalten worden, die gegen PDTC resistent sind. Dies kann als ein erster Hinweis gelten, daß die Substanz eher einen zellulären Prozeß beeinflußt, der für das Viruswachstum von Bedeutung ist, als daß es auf die Viren bzw. die Virusvermehrung direkt wirkt. Im Rahmen des geplanten Forschungsprojektes soll die Wirkungsweise von PDTC auf HRV infizierte Zellen und auf nicht-infizierte Zellen erforscht werden. Es ist zu erwarten, daß im Zuge dieses Projektes das Stadium des Infektionszyklus, in dem die Substanz das Viruswachstum blockiert, identifiziert und der molekulare Mechanismus der Wirkung von PDTC als Inhibitor der Virusvermehrung aufgeklärt werden kann.

Humane Rhinoviren verursachen mehr als 50% aller akuten Infektionen des Respirationstraktes. Obwohl sie keine lebensbedrohliche Krankheit hervorrufen, können sie schwere Sekundärerkrankungen, wie Asthma oder Mittelohrentzündung begünstigen. Außerdem haben Erkältungserkrankungen eine enorme volkswirtschaftliche Bedeutung, tragen doch Arztbesuche, medikamentöse Behandlungen und Arbeitsausfall enorm zu den Gesundheitskosten bei. Bis heute gibt es keine wirksamen antiviralen Medikamente gegen Rhinoviren auf dem Markt. In unserem Labor wurde die antivirale Wirkung der chemischen Substanz Pyrrolidine Dithiocarbamat (PDTC) entdeckt. Es stellte sich heraus, daß PDTC die Vermehrung von Humanen Rhinoviren, aber auch von Polioviren oder Influenzaviren in Zellkultur hemmt. Um den molekularen Mechanismus der antiviralen Wirkung zu erforschen, wurde der Effekt auf die einzelnen Schritte im Infektionszyklus der Humanen Rhinoviren untersucht. Es konnte klar gezeigt werden, daß erste Schritte wie die Interaktion mit dem Rezeptor und Internalisierung nicht inhibiert werden. Die proteolytische Spaltung des viralen Polyprotein und die nachfolgende Replikation der viralen RNA wurden jedoch gehemmt. Der antivirale Effekt von PDTC steht in engem Zusammenhang mit der Verfügbarkeit von Metallionen, da komplexierende Substanzen die antivirale Wirkung aufheben. Die Zugabe von Zinkionen stellte aber den antiviralen wieder her. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, daß PDTC die Vermehrung von Humanen Rhinoviren durch eine Blockade der Prozessierung des Polyproteins hemmen, wobei die Verfügbarkeit von Zinkionen entscheidend ist. Ausserdem wurde gezeigt, dass während der viralen Infektion Apoptose (programmierter Zelltod) eintritt. Dies konnte durch Aktivierung der entsprechenden Caspasen und durch DNA-Fragmentierung gezeigt werden. Apoptose scheint die virale Vermehrung nicht direkt zu beeinflussen, könnte aber die Freisetzung neuer Viren erleichtern. Diese Untersuchungen tragen zum Verständnis der Virus-Zell-Interaktionen bei und können einen Beitrag zur Entwicklung neuer Medikamente leisten.