Das Virom bei Immunschwäche: Was wir bisher wissen
Warum sind Menschen mit geschwächtem Immunsystem anfälliger für Infektionen? Und welche Rolle spielen Viren dabei? Das menschliche Virom, die Gesamtheit aller Viren in unserem Körper, ist ein entscheidender Faktor für unsere Gesundheit. Bei Menschen mit Immunschwäche verändert sich das Virom und kann zu schweren Erkrankungen führen. Dieser Artikel erklärt, was wir bisher über das Virom bei Immunschwäche wissen.
Einführung in Immunschwäche und das Virom
Immunschwäche wird in zwei Hauptkategorien unterteilt: primäre Immunschwäche (PIDs) und sekundäre Immunschwäche (SIDs). PIDs sind genetisch bedingt und beeinträchtigen die Entwicklung und Funktion des Immunsystems. Ein Beispiel ist der IgA-Mangel (IgAD), bei dem ein bestimmter Antikörper fehlt. SIDs sind häufiger und entstehen durch äußere Faktoren wie Infektionen, Behandlungen bei Autoimmunerkrankungen oder Krebs. Ein bekanntes Beispiel für SID ist AIDS, das durch das HI-Virus verursacht wird.
Das menschliche Virom besteht aus Bakteriophagen (Viren, die Bakterien befallen), eukaryotischen Viren (Viren, die menschliche Zellen befallen), archaealen Viren und Pflanzenviren. Ein Mensch trägt etwa 10^13 Viruspartikel in sich, die meisten davon im Darm. Die meisten dieser Viren sind harmlos, können aber bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem krankheitserregend werden. Zum Beispiel sind AIDS-Patienten anfällig für opportunistische Infektionen und Tumore, die mit Viren in Verbindung stehen. Auch Co-Infektionen mit Viren wie dem GB-Virus C (GBV-C) und humanen endogenen Retroviren (HERV) können den Krankheitsverlauf beeinflussen.
Veränderungen des Viroms bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem
Menschen mit HIV
HIV zerstört nach und nach die CD4+ T-Zellen, was zu einer Immunschwäche führt. Studien an Tieren mit dem ähnlichen SIV-Virus haben gezeigt, dass die Infektion mit einer deutlichen Ausweitung des Darmviroms verbunden ist, insbesondere von Adenoviren und Picornaviren. Bei Menschen mit HIV (PLWH) wurden Studien an verschiedenen Proben wie Stuhl, Speichel, Plasma, Sperma und Muttermilch durchgeführt.
In Stuhlproben sind Adenoviren und Anelloviren bei HIV-Patienten mit weniger als 200 CD4+ T-Zellen pro Milliliter deutlich häufiger. Diese Anreicherung hängt mit der Immunschwäche zusammen und nicht mit der antiretroviralen Therapie (ART). Im Speichel von PLWH wurde das Lymphocryptovirus der Herpesviren gefunden, das bei HIV-negativen Menschen selten ist. In Plasmaproben von PLWH wurden HIV, Hepatitis B-Virus (HBV), Hepatitis C-Virus (HCV), GBV-C und Anelloviren nachgewiesen. Die Anelloviren-Spiegel korrelieren positiv mit der HIV-1-Viruslast und negativ mit der Anzahl der CD4+ T-Zellen.
In Sperma- und Gebärmutterhalsabstrichen von unbehandelten PLWH wurden höhere Mengen von Papillomaviren, Anelloviren, Genomoviren und Herpesviren gefunden. In der Muttermilch von HIV-infizierten Frauen ohne ART wurden Zytomegalievirus (CMV) und Schwanzphagen nachgewiesen, aber das Virom bleibt trotz Immunschwäche stabil.
Organtransplantierte Patienten
Organtransplantierte Patienten benötigen eine lebenslange Immunsuppression, was das Risiko für Komplikationen wie Sekundärinfektionen und Krebs erhöht. Das Virom dieser Patienten wurde in verschiedenen Körperregionen wie Blut und Lunge untersucht.
Bei Lungentransplantierten (LTRs) dominieren Anelloviren, Herpesviren und Coronaviren das Lungen- und Plasma-Virom. Der Torque-Teno-Virus (TTV) ist bei ihnen häufiger als bei gesunden Menschen und kann als Biomarker für den Immunstatus dienen. Auch RNA-Viren wie das humane Rhinovirus und das Parainfluenzavirus wurden bei LTRs nachgewiesen.
Bei Lebertransplantierten verschiebt sich das Virom von Hepadnaviren vor der Transplantation zu Anelloviren danach. Bei Nierentransplantierten wurden Anelloviren, Adenoviren, Herpesviren und Papillomaviren im Urinvirom gefunden. Die TTV-Kinetik bei Leber- und Nierentransplantierten spiegelt die Immunsuppression wider und kann die Reaktivierung von CMV vorhersagen.
Autoimmunerkrankungen
Autoimmunerkrankungen, bei denen das Immunsystem fälschlicherweise körpereigene Gewebe angreift, wurden mit Veränderungen des Viroms in Verbindung gebracht. Studien konzentrierten sich auf Typ-1-Diabetes (T1D), rheumatoide Arthritis (RA), systemischen Lupus erythematodes (SLE), Multiple Sklerose (MS), Osteoarthritis (OA) und ankylosierende Spondylitis (AS).
Bei T1D wurden im Darmvirom von Kindern Zusammenhänge mit Enterovirus B (EV-B), humanem Mastadenovirus F (HadV-F) und Coxsackie-B-Virus (CVB) gefunden. RA-Patienten zeigen unterschiedliche Viromveränderungen in Zahnbelag, Speichel und Stuhlproben, mit mehr Myoviren, Herelleviren und Autographiviren und weniger Siphoviren. SLE-Patienten haben mehr Demerecviren und Phycodnaviren und weniger crAss-ähnliche Phagen im Darmvirom. OA-Patienten haben weniger Siphoviren, Myoviren und Mikroviren, während AS-Patienten mehr Myoviren, crAss-ähnliche Phagen und Mikroviren und weniger Podoviren und Siphoviren aufweisen.
Primäre Immunschwäche und andere immungeschwächte Erkrankungen
PIDs wie IgAD und DOCK8-Mangel wurden auf Veränderungen des Viroms untersucht. IgAD-Patienten zeigen minimale Veränderungen im oralen Virom, was darauf hindeutet, dass IgA eine begrenzte Rolle bei der Aufrechterhaltung des Viroms spielt. DOCK8-defiziente Patienten haben eine höhere relative Häufigkeit von eukaryotischen Viren wie Papillomaviren, Polyomaviren und Pockenviren auf der Haut.
Mechanismen der Viromveränderung bei Immunschwäche
Die Mechanismen hinter den Veränderungen des Viroms bei Immunschwäche sind komplex und beinhalten Wechselwirkungen zwischen Phagen, tierischen Zellviren und dem Immunsystem. Phagen, der häufigste Bestandteil des Darmviroms, können sich in ihrer Häufigkeit ändern, wenn sich ihre bakteriellen Wirte verändern. Zum Beispiel haben HIV-Patienten eine reduzierte Vielfalt und Menge an Darmbakterien, was die Phagenpopulation beeinflussen kann.
Phagen können direkt mit dem Immunsystem interagieren und Entzündungen verstärken, wie bei chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (IBD) beobachtet. Tierische Zellviren können sich bei immungeschwächten Menschen aufgrund der gestörten Immunüberwachung vermehren. Einige Viren, wie murines Astrovirus, können sogar vor Infektionen schützen, indem sie Interferon-Signale auslösen.
Klinische Bedeutung von Viromstudien
Virom als Biomarker
Das Virom hat Potenzial als Biomarker für Krankheitsverlauf und Immunstatus. Bei HIV-Infektion kann die Ausweitung von Adenoviren im Darmvirom auf den Krankheitsfortschritt hinweisen. TTV-Spiegel bei Organtransplantierten spiegeln die Immunsuppression wider und können Komplikationen wie CMV-Reaktivierung vorhersagen. Bei Autoimmunerkrankungen wurden spezifische Virusmarker, wie humanes Herpesvirus 8 und Salmonella-Phagen, mit SLE in Verbindung gebracht.
Therapeutische Ansätze
Fäkale Viromtransplantation (FVT) und Phagentherapie sind neue Therapieansätze. FVT hat in Tiermodellen Erfolge bei der Behandlung von Magen-Darm-Erkrankungen, Stoffwechselstörungen und nekrotisierender Enterokolitis gezeigt. Die Phagentherapie war bei der Behandlung von bakteriellen Infektionen bei immungeschwächten Patienten und der Reduzierung von Autoimmunentzündungen in RA-Modellen wirksam.
Fazit
Das Virom spielt eine wichtige Rolle bei Immunschwäche, und seine Veränderungen können zu schweren Erkrankungen führen. Das Verständnis dieser Veränderungen und ihrer Mechanismen kann neue Einblicke in die Krankheitsentstehung bieten und zu innovativen Diagnose- und Therapiestrategien führen. Weitere Forschung ist notwendig, um das Potenzial des Viroms als Biomarker und seine Anwendungen in der personalisierten Medizin zu erforschen.
For educational purposes only.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000002899