Darmflora kann Rotaviren „verhindern und heilen“
Eine zufällige Entdeckung bei Mäusen kann zu einer Heilung einer der tödlichsten Infektionen der Welt führen.
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schätzt, dass jedes Jahr weltweit 215.000 Kinder unter 5 Jahren an Dehydration aufgrund von schwerem Durchfall sterben.
Eine unbehandelbare Rotavirusinfektion ist für diese Fälle verantwortlich.
Jetzt haben Forscher am Institut für biomedizinische Wissenschaften der Georgia State University (GSU) in Atlanta spezifische Darmmikrobiota oder Mikroorganismen identifiziert, die Rotavirusinfektionen verhindern und heilen können.
Ihre Studienergebnisse erscheinen in der Zeitschrift Zelle.
"Diese Studie", sagt der leitende Autor Andrew Gewirtz, "zeigt, dass eine große Determinante für die Anfälligkeit für Rotavirus-Infektionen die Zusammensetzung der Mikrobiota ist."
Was ist Rotavirus?
Rotavirus hat seinen Namen von "Rota" - dem lateinischen Wort für "Rad" -, da das Virus eine runde Form hat. Es betrifft am häufigsten Säuglinge und Kleinkinder und verbreitet sich leicht. Menschen mit dem Virus können es durch Niesen und Husten übertragen oder indem sie ungewaschene oder falsch gewaschene Hände verwenden, um Oberflächen und Gegenstände zu berühren und damit zu kontaminieren.
Das Virus kann zwischen Personen über Oberflächen wie Theken und Waschbecken sowie auf gemeinsam genutzten Spielzeugen, Werkzeugen und Utensilien übertragen werden.
Impfstoffe verhindern in den meisten Fällen eine Infektion und verringern das Risiko einer schweren Infektion. Die Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC) schätzen, dass der Rotavirus-Impfstoff jährlich 40.000 bis 50.000 Krankenhausaufenthalte in den USA verhindert.
Laut CDC gehören zu den Infektionssymptomen „schwerer wässriger Durchfall, Erbrechen, Fieber oder Bauchschmerzen“, wobei Durchfall und Erbrechen typischerweise 3 bis 8 Tage andauern.
In Gebieten mit ausreichender Versorgung mit sauberem Wasser verhindert die Verabreichung von Flüssigkeiten eine lebensbedrohliche Dehydration.
Leider ist dies nicht überall der Fall, und eine Rotavirus-Infektion ist in einigen Teilen der Welt mit niedrigem Einkommen besonders tödlich.
Rotavirus-Infektionen können leicht oder schwer sein, und die Gründe dafür waren bis zur Entdeckung durch die GSU-Forscher unbekannt.
Ein versehentlicher Durchbruch
Wie die Autoren in ihrer Arbeit erklären, "erfordert die Clearance von [Rotaviren] typischerweise eine adaptive Immunität", aber in diesem Fall haben die Wissenschaftler "unbeabsichtigt" ein Modell von immundefizienten Mäusen erstellt, die ebenfalls gegen das Virus resistent waren.
Die Wissenschaftler stellten daher die Hypothese auf, dass dies möglicherweise auf „ausgewählte Mikroben“ zurückzuführen ist, die Schutz vor dem Virus bieten. Um ihre Hypothese zu überprüfen, testeten sie, ob die Virusresistenz „durch Co-Housing und Fäkaltransplantation übertragen wurde“.
„Diese Entdeckung war zufällig. Wir züchteten Mäuse und stellten fest, dass einige von ihnen vollständig gegen Rotavirus resistent waren, während andere sehr anfällig waren. Wir untersuchten warum und fanden heraus, dass die resistenten Mäuse unterschiedliche Mikrobiota trugen. Die Transplantation von fäkalen Mikrobiota übertrug die Rotavirusresistenz auf neue Wirte. “
Andrew Gewirtz
Die Forscher fanden schließlich heraus, dass eine einzelne Bakterienart namens Segmented Filamentous Bacteria (SFB) der Hauptfaktor für die Bestimmung der Resistenz eines Individuums gegen Rotavirusinfektionen war.
Der SFB reduziert auch den Schaden, den das Rotavirus verursacht, indem er sowohl die Abgabe infizierter Epithelzellen als auch deren Ersatz durch neue, gesunde initiiert.
"Es ist eine neue grundlegende Entdeckung, die helfen soll, die Anfälligkeit für Rotavirus-Infektionen zu verstehen", bemerkt Gewirtz.
Die Entdeckung durch das GSU-Team ist nur ein erster Schritt zur Bekämpfung des Rotavirus beim Menschen.
Die Erstautorin Zhenda Shi, die in der Rotavirus-Abteilung der CDC arbeitet, untersucht derzeit, wie relevant diese Entdeckung bei Mäusen für den Menschen ist.
Wie Gewirtz betont, liefert die Forschung des Teams "keine sofortige Behandlung für den Menschen, sondern bietet einen potenziellen Mechanismus, um die unterschiedliche Anfälligkeit verschiedener Populationen und verschiedener Menschen für enterische Virusinfektionen zu erklären."
"Darüber hinaus kann dies zu neuen Strategien zur Vorbeugung und Behandlung von Virusinfektionen führen", schließt er.
