Gesundheit: Aus der Sippe der Grippe

Wenn von der Vogelgrippe in Südostasien die Rede ist, denken Virusforscher auch an das Jahr 1918. Aus der Art und Weise, wie es die Erreger jeweils geschafft haben, sich in menschliche Zellen einzuschleichen, lassen sich vielleicht nützliche Hinweise zur Entwicklung von Medikamenten gewinnen.

An tödliche Gefahren dachte zunächst niemand, als sich im März 1918 in einem Militärcamp im amerikanischen Kansas die Soldaten vor der Sanitätsstation aufreihten. „Fiebrige Erkältung“ lautete die Diagnose. Die Krankheit verbreitete sich rasch. Auf Truppentransportern schleppten Infizierte das Leiden nach Europa und in alle Winkel der Welt.

Die erste Welle verlief noch recht glimpflich und flaute im August ab. Doch schon im Herbst tauchte die Epidemie in Frankreich erneut auf, ähnlich ansteckend, aber verheerender als zuvor. Jetzt starben vor allem junge Erwachsene, in vielen Städten brach die Versorgung zusammen, in einigen Regionen stand Husten und Niesen in der Öffentlichkeit unter Strafe. Mit zwanzig bis vierzig Millionen Toten forderte die „spanische Grippe“ mehr Opfer als der gesamte Erste Weltkrieg. Allein in Deutschland wurden 225000 Grippetote registriert.

Erst viel später identifizierten Forscher ein Influenza-Virus als Erreger, das vom Geflügel auf Schweine übergesprungen und irgendwie zum Menschen gewechselt war und dort eine veritable Grippe verursachte. Da liegt die Befürchtung natürlich nahe, dass auch das Vogelgrippe-Virus „H5N1“ eine ähnliche Entwicklung durchmachen könnte. Deshalb versuchen die Virologen aufzuklären, was 1918 genau geschehen ist.

Eine entscheidende Rolle spielt offensichtlich ein Protein auf der Oberfläche des Virus, das „Hämagglutinin“. Wenn in den letzten Tagen häufig von der Vogelgrippe und deren Erreger H5N1 die Rede ist, meint „H5“ ein solches Hämagglutinin. Da Virologen inzwischen fünfzehn verschiedene Typen von Haemagglutininen in Vögeln kennen, haben sie diese einfach mit entsprechenden Zahlen nummeriert.

Jedes dieser Hämagglutinine hat wie der Bart eines Schlüssels eine Form, die sich exakt an die Gestalt einer Verbindung auf der Oberfläche bestimmter Vogelzellen anschmiegen kann, die eine Neuraminsäure enthält. Bei diesem Anschmiegen öffnet sich die Zelle, das Virus kann eindringen.

Daraufhin übernimmt der Erreger das Kommando über die Zelle und sorgt für die Produktion vieler neuer Viren. Diese müssen nur noch aus der Zelle herauskommen und können dann andere Zellen oder andere Vögel infizieren, erklärt der Virologe Wolfgang Garten von der Universität Marburg - und der ganze Vorgang beginnt von neuem.

Die Neuraminsäure auf den Zellen des Menschen aber sieht anders aus als ihr Pendant in Vögeln. Der Schlüssel Häemagglutinin passt also nicht zum Schloss. Mit relativ wenigen geringfügigen Änderungen kann aber der Schlüssel passend gemacht werden. Dies haben John Skehel von MRC-Institut in London und amerikanische Kollegen jetzt zum ersten Mal direkt beobachtet (Science, Online-Publikation).

Allerdings nicht beim Erreger der Vogelgrippe H5N1, sondern bei einem nahen Verwandten des Virus H1N1, das 1918 die spanische Grippe verursachte. Da dieses Virus längst ausgestorben ist, können es die Forscher nicht mehr direkt untersuchen.

Seine Erbsubstanz blieb aber in Grippeopfern erhalten, die im Dauerfrostboden Alaskas beerdigt wurden. Aus diesem Erbmaterial haben die amerikanischen Forscher Teile der Hämagglutinine des 1918 grassierenden H1N1 hergestellt.

Exakt angepasst

Mit Hilfe von Röntgenstrukturanalysen schauten sich die Forscher die genaue Form dieser Hämagglutinine an. Im Vergleich zum Erreger in den Vögeln gab es nur wenige und geringfügige Veränderungen. Diese variieren aber die Form des Hämagglutinins so, dass es exakt zur menschlichen Neuraminsäure passt. Ähnliche Anpassungen gab es auch 1957 und 1968 als die beiden Virustypen H2N2 und H3N2 mit zwei anderen Haemagglutinin-Typen zwei weitere schwere Grippe-Epidemien mit vielen Todesopfern auslösten, die aber deutlich glimpflicher verliefen als die spanische Grippe 1918. Eine solche Anpassung kann denn auch nur ein Teil der Vorgänge sein, die zur riesigen Grippe- Epidemie 1918 geführt haben. Denn auch das Hämagglutinin des Erregers der Vogelgrippe H5N1 hatte bei seinem ersten Auftreten 1997 eine ganz ähnliche Form wie bei der spanischen Grippe. Trotzdem löste dieses Virus keine Epidemie in Südostasien aus.

Offensichtlich öffnet das Hämagglutinin von H5N1 zwar die menschlichen Zellen, der Infizierte erkrankt schwer. Anscheinend kann er die Viren aber nicht oder zumindest nicht ausreichend gut an andere Menschen weitergeben, um diese zu infizieren. Es gibt eine ganze Reihe von Faktoren, die dafür ursächlich sind. So finden sich Neuraminsäuren nicht nur auf Zellen, sondern auch im Schleim, der die Oberfläche der oberen Atemwege bedeckt. Bei der Infektion bleibt das Virus erst einmal an diesem Schleim hängen.

Aus dieser Falle löst es sich mit einem speziellen, Neuraminidase genannten Enzym. Diese Neuraminidase schneidet die Neuraminsäure vom Rest der Zelle ab und hilft so dem Virus aus dem schleimigen Käfig.

Auch wenn eine Zelle bereits neue Viren produziert hat, hängt sich deren Hämagglutinin an die Neuraminsäuren der Zelloberfläche und des Schleims, die Neuraminidase tritt erneut in Aktion. Möglicherweise muss sich die Neuraminidase aber erst an die menschlichen Strukturen anpassen, und deshalb gibt es mit H5N1 bisher noch keine Epidemie.

Es könnten aber auch noch andere Faktoren für eine Anpassung an den Menschen wichtig sein, die noch untersucht werden müssen. Vielleicht hat eine solche zweite Änderung ja auch die zweite Welle der „spanischen Grippe“ ausgelöst, die 1918 viel tödlicher als die erste Welle verlief.

Auf Grund einer Eigenheit des Erbgutes der Influenza-Viren, können solche Anpassungen urplötzlich passieren: Diese Viren haben nämlich statt eines längeren Erbgut-Stranges wie viele anderen Viren acht kleinere Erbgut-Stücke. Eines dieser Stücke liefert das Hämagglutinin, ein anderes die Neuraminidase. Weitere Stücke sorgen unter anderem für die Vermehrung des Virus-Erbgutes.

Doppel-Infektionen

Infiziert sich nun ein Mensch gleichzeitig mit H5N1 und einem anderen Influenza-Virus, das die nötige andere Anpassung an den Menschen besitzt, mischen sich bei den Nachkommen die Erbgutstücke munter untereinander. Solche Doppel-Infektionen sind zwar sehr selten, aber aus ihnen können neue Viren entstehen, die besser an den Menschen angepasst sind.

Diese wiederum können eventuell eine neue Epidemie auslösen. Da zusätzlich zu diesem sprunghaften Austausch das Erbgut der Influenza-Viren sich auch noch an einzelnen Punkten verändern kann, müssen die Forscher auf dem gesamten Globus die einzelnen Grippe-Ereignisse genau beobachten, um nötigenfalls rasch einen neuen Impfstoff entwickeln zu können.

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