Wie Antibiotika gegen Viren helfen können

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Antibiotika hemmen das Wachstum von Bakterien und werden deshalb häufig verschrieben wenn Patienten an bakteriellen Infektionen leiden. Antibiotika blockieren spezifisch Bakterien. Sie helfen nicht gegen Viren. Trotzdem gab es in letzter Zeit Schlagzeilen wie “Ein bereits im Einsatz befindliches Antibiotikum kann Zika-Infektionen eindämmen”.  Aber wie genau beeinflussen Antibiotika bitte Viren?

Blockierung der Infektion von Zellen

Um sich zu vermehren, müssen Viren die Zellen eines Wirtsorganismus infizieren oder viel mehr in die Zellen eindringen. Eine Studie von UCSF Forschern, veröffentlicht in PNAS im Dezember 2016, identifizierte nun ein Molekül, genannt AXL, als Anfälligkeitsfaktor für Zika-Infektionen. AXL, das vermehrt auf der Oberfläche von neuronalen Stammzellen sowie Gehirn-Immunzellen zu finden ist, ist ein Angriffspunkt für das Virus. Der Virus kann das Molekül binden und daraufhin in die Zelle eindringen. Expression von AXL erhöht also die Wahrscheinlichkeit, dass die Zelle sich mit Zika ansteckt. Neuronen, die weniger AXL haben, sind dementsprechend weniger anfällig für Zika-Infektionen. Die experimentelle Reduktion der AXL-Expression in Gliazellen mit Hilfe von genetischen Knockout-Modellen (CRISPR) oder blockierenden Antikörpern verringert die Zika- Infektionsraten in diesen Gliazellen. Dies beweist einen Zusammenhang zwischen AXL and Zika-Infektionen.

Die Forscher führten einen sogenannten „Small Molecule Discovery Screen“ durch. Ziel war es dabei bereits gebräuchliche Medikamente zu identifizieren, die auch den Zika-Virus-abhängigen Zelltod blockieren können. So wurde die Wirkung von 2177 von der FDA zugelassenen Arzneimitteln auf Zika-Infektionen von Zelllinien getestet. Mehrere der getesteten Medikamente bewahrten die Zellen vor dem Tod – einschließlich des Antibiotikums Azithromycin (AZ). Nachfolgende Tests zeigten, dass AZ sowohl den Zika-bedingten Zelltod von menschlichen Astrozyten blockieren also auch die Vermehrung des Virus verringern kann.

Wie kann eine Antibiotikum den Zika-Virus hemmen?

AZ wird normalerweise verwendet, um Mittelohr, Hals oder sexuell übertragene Infektionen zu behandeln, wenn diese durch Bakterien verursacht werden. Auch während der Schwangerschaft ist die Einnahme von AZ sicher- was ein entscheidendes Kriterium ist, wenn ein Medikament dafür verwendet werden soll Zika-Infektionen bei werdenden Müttern zu bekämpfen. Normalerweise blockiert  AZ das Bakterienwachstum indem es die Proteinsynthese stört. Das Antibiotikum bindet die 50S-Untereinheit des bakteriellen Ribosoms und hemmt dadurch die mRNA Translation. Die Bindung und Blockierung der ribosomalen 50S-Untereinheit ist spezifisch für das bakterielle Ribosom. Humane (und alle anderen eukaryotischen) Ribosomen enthalten verschiedene Untereinheiten und sind nicht anfällig für Antibiotika.

Im Gegensatz zu Bakterien haben Viren keine eigene Proteinsynthese-Maschinerie. Sie infizieren Zellen und nutzen die Ribosomen der Wirtzelle zur Produktion von viralen Proteinen – weshalb Antibiotika keinen Effekt auf Viren haben. Zumindest nicht in ihrer klassischen Funktionsweise. Was diese Studie zeigt, ist dass neben der Blockierung der Ribosomen, AZ eine zweite nicht-klassische Funktion besitzt. AZ hemmt Zika-Viren. Wie diese genau geschieht ist noch unklar. Eine mögliche Erklärung wäre, dass AZ die Interaktion zwischen Zika und und AXL blockiert.

Die Daten in dieser Studie wurde hauptsächlich aus Zellkultur-Experimenten gewonnen. Es ist daher noch unklar, ob AZ beim Menschen die gleiche schützende Wirkung hat. Frühere Studien an AZ haben allerdings gezeigt, dass das Antibiotikum in die Plazenta und das fetale Gewebe eindringen kann, was darauf hindeutet, dass es eine gute Chance besteht, dass AZ in ausreichenden Menge zum Fötus vordringen kann um ihn vor einer Zika-Infektion zu schützen. Eine klinische Studie, um dies zu testen, wird derzeit in Brasilien vorbereitet.

Nicht nur ein Antibiotikum kann Zika verhindern

AZ ist nicht das erste Antibiotikum, von dem gezeigt werden konnte, dass es gegen Zika aktiv ist. Eine im Juli 2016 veröffentlichte Studie ergab, dass Duramycin die Infektion von Plazenta-Zellen und damit die Übertragung des Virus von Mutter zu Fötus blockieren kann. Ein Molekül namens TIM1 wurde als Anfälligkeitsfaktor in Plazenta Zellen identifiziert – ähnlich AXL im Gehirn.

Zusammengenommen ermöglichen uns diese neuen Daten einen zweiten Blick auf Antibiotika. Obwohl in keinem Fall bekannt ist, wie die Antibiotika die Zika-Infektion verhindern (möglicherweise durch Blockieren von Interaktionen zwischen Zika und AXL/TIM1, aber dies bleibt zu beweisen) – scheint es, dass Antibiotika nicht darauf beschränkt werden sollten Bakterien zu bekämpfen.

Bild einer Mücke von flickr;  licence: CC BY 2.0