HIV Info - HI-Virus

Was passiert in der Zelle?
Zum besseren Verständnis, wie eine HIV-Infektion verläuft, hier zuerst ein kurzer Abriss, was in einer Zelle vor sich geht:

Alle Lebewesen, ob Mensch, Tier, Pflanzen, Bakterien oder Viren bestehen aus einer oder mehreren Zellen. In jeder Sekunde findet in den einzelnen Zellen all dieser Lebewesen ein Stoffwechsel statt. Jeden Tag bildet und verbraucht zum Beispiel der Mensch jede Menge Nukleinsäuren und Proteine. Diese gehören zu den wichtigsten Bausteinen der Zelle.

Die Funktion der Nukleinsäuren
Eine Zelle besteht aus einer Hülle und dem Zellinneren, das die Organellen enthält. Eines der wichtigsten Organellen ist der Zellkern (Nukleus). Er enthält Nukleinsäuren in Form von DNA (engl. desoxyribonucleic acid, deutsch Desoxyribonukleinsäure) und RNA (engl. ribonucleic acid, deutsch Ribonukleinsäure).
Die DNA bildet den "Speicher" für die Erbinformation. Die RNA dient als "Übersetzer" der Information dieses Speichers in Proteine und reguliert somit den Stoffwechsel.
Die DNA setzt sich aus vier verschiedenen Bausteinen, den Nukleotiden, zusammen: Adenosin (A), Guanosin (G), Cytidin (C) und Thymidin (T). Bei der RNA tritt anstelle des Thymidin der Baustein Uracil (U) auf.
Die Nukleotide werden durch Enzyme (sog. DNA-Polymerasen) zu einer langen DNA-Kette verknüpft. Die Abfolge der DNA-Bausteine ist sehr wichtig, da ihre Reihenfolge exakt die Reihenfolge der Aminosäuren bestimmt. In der Zelle wird nämlich die DNA-Kette mit ihren einzelnen Nukleotid-Bausteinen sozusagen "Wort-für-Wort" in Aminosäuren übersetzt.

Wie Proteine gebildet werden
Die Proteine steuern u. a. die chemischen Reaktionen der Zelle. Man nennt sie dann auch Enzyme. Enzyme sorgen zum Beispiel dafür, dass der Mensch die Nahrung, die er zu sich nimmt, auch verwerten kann oder dass bestimmte Giftstoffe abgebaut werden. Sie werden aus zwanzig verschiedenen Bausteinen, den Aminosäuren, zu unterschiedlich langen Ketten zusammengesetzt. Die genau festgelegte Reihenfolge der Aminosäuren bestimmt die Form und Funktion eines Proteins.

Benötigt eine Zelle eine bestimmte Proteinfunktion, so wird die Erbinformation in Form des DNA-Abschnittes, der genau für dieses Protein übersetzt werden muss, bereitgestellt und kopiert. Die Kopie dieses Gens wird in Form von RNA aus dem Zellkern zu den Bildungsorten der Proteine (den Ribosomen) transportiert. Dort werden die Aminosäuren nach der genau durch die DNA-Bestandteile festgelegten Reihenfolge zu einer Kette verknüpft. Die so entstandene Aminosäurekette faltet sich zu einer ganz bestimmten Proteinform zusammen und kann dann ihre Funktion z.B. als Enzym in der Zelle ausführen.

Besonderheiten von Viren
Viren sind die Auslöser vieler ernster Erkrankungen. Beispiele hierfür sind Tollwut, Kinderlähmung, Hepatitis, Grippe, Masern, Windpocken und Herpes. Die Übertragung, also Ansteckung durch Viren kann auf ganz unterschiedliche Weise erfolgen. Windpocken- und Grippeviren werden z.B. durch Tröpfcheninfektion beim Husten übertragen, während für Herpes Hautkontakt erforderlich ist. Das erst 1983 entdeckte HI-Virus wird dagegen durch Blut- oder Schleimhautkontakt mit infiziertem Blut, Sperma und Vaginalflüssigkeit übertragen.

Trotz dieser Verschiedenheit im Übertragungsweg haben Viren eines gemeinsam: Sie benötigen eine Zelle als Wirt, um sich zu vermehren. Ähnlich wie ein Parasit nutzt ein Virus den Stoffwechsel der von ihm infizierten Wirtszelle für seine Vermehrung.

äußeren Hülle, die die Andockstellen für die Verbindung mit der Wirtszelle enthält
einer inneren Kapsel, auch Kapsid genannt, die den Bauplan des Virus, die RNA, enthält
und bestimmten Werkzeugen, den Enzymen, die die Virusvermehrung in der Wirtszelle organisieren. Zu diesen Enzymen gehören die Reverse Transkriptase, die Protease und die Integrase.

Der Vermehrungszyklus von HIV
Das HI-Virus kann nur an Zellen „andocken“ die auf ihrer Zelloberfläche bestimmte Erkennungsmerkmale bzw. Bindungsstellen aufweisen. Das wichtigste Erkennungsmerkmal ist ein Protein, das CD4 genannt wird und die auf der Zelloberfläche sitzenden Bindungsstellen beschreibt. HIV besitzt auf seiner eigenen Hülle Andockstellen mit dem Namen gp120 (gp steht für Glycoprotein - eine spezielle Form eines Proteins). Da CD4 genau zu diesem gp120 passt, kann HIV an alle Zellen mit diesem CD4-Erkennungsmerkmal (die sogenannten CD4-Zellen) andocken, dort eindringen und diese dadurch infizieren. Davon betroffen sind hauptsächlich die für das menschliche Immunsystem wichtigen Abwehrzellen (T-Helferzellen u.a.) sowie einige Gehirn-, Darm- und Hautzellen. All diese Zellen besitzen die CD4-Proteine an ihrer Oberfläche. Die Immunzellen aber sind unsere Schutztruppen gegen krankmachende Organismen wie z. B. Viren, auch gegen das HI-Virus. Somit zerstört HIV - durch die Infektion dieser T-Helferzellen - die Verteidigung des menschlichen Körpers gegen HIV. Ohne medikamentöse Unterstützung ist unser Immunsystem deshalb langfristig hilflos gegen dieses Virus.

Nachdem HIV mit seinem Hüllprotein gp120 an das CD4-Protein der Wirtszelle angedockt hat, wird es in die Zelle aufgenommen, und die Virushülle wird aufgelöst. Somit befindet sich die Erbinformation des Virus nun innerhalb der Wirtszelle. HIV benutzt die infizierte Zelle um, seine Erbinformation immer wieder zu kopieren und Proteine für neue Viren zu produzieren. Dazu muss zunächst die Erbinformation von HIV (RNA) der Erbinformation der Wirtszelle (DNA) angepasst werden. Das geschieht schrittweise durch das Enzym Reverse Transkriptase in einem Vorgang der Reverse Transkription genannt wird. Die umgeschriebene virale Erbinformation wird dann in die Wirtszelle mit Hilfe eines weiteren Enzyms, der Integrase, eingebaut. Jetzt kann die Zellmaschinerie zur Produktion von Virusproteinen missbraucht werden. Bevor neue infektiöse Viren korrekt zusammengebaut werden können, müssen die Proteine zurechtgeschnitten werden. Das geschieht mit einem Enzym, das sich Protease nennt. Die neu entstandenen Viren schnüren sich von der Wirtszelle ab und können jetzt neue Zellen infizieren.

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