Molekulare Mechanismen der Pathogenese bei Infektionskrankheiten

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1 Molekulare Mechanismen der Pathogenese bei Infektionskrankheiten Prof. Ralf Bartenschlager Abteilung Molekulare Virologie, Hygiene Institut, Med. Fakultät Prof. Hans-Georg Kräusslich Abteilung Virologie, Hygiene Institut, Med. Fakultät

2 Beginn Dienstag 24. Oktober :00 9:45 INF 327, Seminarraum 1 Themen: Molekulare Mechanismen der Krankheitsentstehung bei verschiedenen Virusinfektionen einschliesslich der notwendigen Grundlagen Voraussetzungen: Grundkenntnisse in Molekular- und Zellbiologie; absolvierte Zwischenprüfung (Vordiplom) ist von Vorteil, aber nicht zwingend. Benotung: Eine benotete Prüfung (mündlich oder Klausur) für Studenten im Hauptstudium, Lehramts- und Bachelorstudenten kann bei Bedarf angeboten werden. Ebenso ein Sitzschein (regelmäßige Anwesenheit Voraussetzung).

3 Themen und Termine (1) Einführung Virusaufbau, Replikationszyklus, Klassifkation, Virusnachweisverfahren entfällt Bartenschlager Bartenschlager Verlauf von Virusinfektionen und Virus-vermittelte Zellschädigung Angeborene und erworbene Immunantwort (1) Angeborene und erworbene Immunantwort (2) Latente Infektion und Reaktivierung am Beispiel der Herpesviren Bartenschlager Kräusslich Kräusslich Kräusslich

4 Themen und Termine (2) Chronisch persistente Infektionen Kräusslich Transformation und Onkogenese Bartenschlager Virus-induzierte Immunsuppression Bartenschlager Virus-induzierte Immunpathogenese Bartenschlager Pathogenese hämorrhagischer Fieber Bartenschlager Pathogenese der HIV-Infektion Kräusslich Emerging Viruses Kräusslich Prionen Bartenschlager

5 Literaturquellen Flint, Enquist, Racaniello, Skalka Principles of Virology: Molecular Biology, Pathogenesis And Control of Animal Viruses. 2nd edition, ASM Press, ISBN Alan J. Cann Principles of Molecular Virology. Elsevier Academic Press, ISBN Hof, Dörries Medizinische Mikrobiologie. Duale Reihe, Thieme Verlag, ISBN Kayser, Böttger, Zinkernagel, Haller, Eckert, Deplazes Medizinische Mikrobiologie, Thieme Verlag [Knipe, Howley Fields Virology, 4th edition, Lippincott Williams & Wilkins, ISBN ] Janeway, Travers, Walport, Shlomchik Immunobiology 5th edition, Garland Publishing, ISBN

6 Geschichte der Virologie (1) Frühe Geschichte der Virologie = Geschichte der Impfung 11. Jahrhundert: Impfversuche in China 1721 Lady Montague: Variolation in UK 1796 Edward Jenner: Erste Impfung (Kuhpocken); Vakzine = Impfstoff 1885 Louis Pasteur: Attenuation des Erregers der Tollwut

7 Geschichte der Virologie (2) Entdeckung von Viren: 1882 Adolf Mayer: Übertragung der Tabak-Mosaik-Krankheit durch Pflanzensaft; Erreger war nicht isolierbar Principles of Virology, 2004

8 Geschichte der Virologie (3) 1892 Dimitri Ivanofsky: Erreger der Tabak-Mosaik-Krankheit ist nicht filtrierbar und nicht züchtbar 1898 Martinus Beijerinck: Erreger der Tabak-Mosaik-Krankheit vermehrt sich in lebendem Gewebe Erreger ist: ultrafiltrierbar nicht züchtbar ausserhalb lebendem Gewebe ultravisibel Contagium vivum fluidum ; später Virus (lat. Gift)

9 Geschichte der Virologie (4) 1898: Löffler und Frosch; Maul- und Klauen-Seuche-Virus (1. animales Virus) 1901: Walter Reed; Gelbfieber-Virus (1. Virus des Menschen) 1911: Erstentdeckung einer Tumorvirus (Rous Sarcoma Virus) 1915: Entdeckung von Bakteriophagen (Twort; d Herelle) 1935: Kristallisation von TMV (Stanley) 1949: Anzüchtung von Poliovirus (Enders, Weller, Robbins) 1970: Entdeckung der reversen Transkriptase (Baltimore, Temin) 1977: Letzter Pockenfall (Somalia) 1983: Entdeckung von HIV

10 Definition Virus Was sind Viren? Filtrierbare Infektionserreger Unsichtbar im Lichtmikroskop Vermehrung nur in einer lebenden Zelle Obligat intrazelluläre Parasiten ohne eigenen Stoffwechsel

11 Abgrenzung Viren - Bakterien Konv. Bakterien Rickettsien Chlamydien Viren Obligat. Intrazell Nukleinsäure DNA und RNA DNA und RNA DNA und RNA DNA oder RNA Proteinsynthese Energiegewinnung Vermehrung Zweiteilung Zweiteilung Zweiteilung Montage Antibiotikasens

12 Randgebiete der Virologie Viroid Satellit Prionen Genom zirkuläre RNA einzelstr. RNA - Grösse Vorkommen Pfl. Pfl., Mensch Mensch, Tier Gen zellulär Replikation RNA Pol II (Ribozym/ Helfervirus Wirts-RNase) Proteinfaltung Beispiel Coconut Hepatitis D Virus BSE Cadang Cadang

13 Grundlagen der Virologie VIRUSES?

14 Grundbauplan von Viren Hülle (envelope) (Lipid+Proteine) Kapsid (Proteinhülle) Replikationsproteine, Akzessorische Proteine Genom (DNA oder RNA) Virus = zellfreie, geschützte Nukleinsäure (RNA oder DNA) Funktion von Kapsid, +/-Hülle: Verpackung und Schutz des Genoms extrazelluläres Transportvehikel Andocken an die Zielzelle Umhüllte Viren: z.b. HIV, Herpesviren, Influenza Nackte Viren: z.b. Maul-und-Klauen-Seuche, HAV

15 Genomgrösse von Viren Mensch ca. 20,000 Gene (5 x 10e9 Bp) E. Coli ca. 2,000 Gene (4 x 10e6 Bp) Viren 1 ca. 400 Gene (ab ca. 2 x 10e3 bis 4 x 10e5)

16 Principles of Virology, 2004 Physikalische Virusgrösse

17 Wie kann eine Virusinfektion ablaufen? Welche Voraussetzungen sind hierfür notwendig?

18 Übertragung von Viren Über Aerosole Kontaktinfektion Parenterale Übertragung

19 Principles of Virology, 2004 Virale Eintrittspforten

20 Principles of Virology, 2004 Virale Eintrittspforten

21 Voraussetzungen für Pathogenität Transmission Virusquelle Transport Empfänger Suszeptibilität (Infizierbarkeit des Empfängers) Speziesspezifität; Tropismus Impfschutz, genetische Resistenz Schädigung der Wirtszelle virus-induziert (zytopathischer Effekt), immun-vermittelt Ggf. Dissemination im Organismus cell-to-cell spread; systemisch

22 Wichtige Begriffe Lokale Infektion = Virus bleibt auf Eintrittspforte begrenzt Disseminierte Infektion = Virus verbreitet sich im Organismus (generalisierte Infektion) Virämie = Anwesenheit von Virus im Blut primäre V. = Virusproduktion an Eintrittspforte und Freisetzung in Blutstrom sekund. V. = verzögerte hochtitrige Virusproduktion als Ergebnis einer disseminierten Inf. Tropismus = Fähigkeit eines Virus in ein best. Gewebe einzudringen und sich dort zu vermehren (z.b. enterotrop, neurotrop, pantrop) Bestimmt durch Zugänglichkeit der Zielzelle Suszeptibilität (Vorkommen des Rezeptors) Permissivität der Zielzelle (Wirtszellfaktoren für Replikation) Umgehung der Abwehrreaktionen (angeborene und erworbene Immunität) Virulenz = Fähigkeit eines Virus eine Erkrankung zu verursachen (virulent, avirulent, attenuiert)

23 Respirationstrakt als wichtigste virale Eintrittspforte Principles of Virology, 2004

24 Folien der Vorlesung finden Sie auf unseren homepages: oder

25 Verlauf der Poliovirus Infektion Bulbopontine Aseptische Meningitis/ Encephalitis Poliomyelitis Spinale Obere Atemwege Carditis Grippale Symptome Dissemination Darm Motoneuron Gastroenteritis Nichtparalytisch Paralytisch 90 95% inapparent 4 8% Enteritis 1 2% NPPM 0,1 2% PPM

26 Merke: Der Ort der primären Infektion ist nicht immer der Ort der Manifestation Manifestationsrate ist meistens < Infektionsrate z.b. Poliomyelitis 0.1% Akute Hepatitis B 1% Röteln Exanthem 50% Masern Exanthem quasi 100%