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3.1. Der Aufbau
Beim HIV handelt es sich um ein kugeliges Virus mit einem Durchmesser von rund 10.000stel Millimeter, das zur Gruppe der Retroviren gehört. Das sind Viren, die ihr eigenes Erbgut in das der Wirtszelle einbauen.
Die äußere Hülle des Virus besteht aus einer Doppelschicht von Fettsäuren oder Lipiden (Fette) . In die Lipidhülle sind Virusproteine (Proteine = Eiweiße) eingelagert (gp121 und gp41). Sie sind die \"Anker\", mit denen sich das Virus an die Wirtszelle anheftet und ohne die es nicht eindringen kann. Unmittelbar unter der Hülle befinden sich die sogenannte Matrix, die aus dem Protein p17 gebildet wird, und der eine weitere Lipidhülle folgt. Sie umschließt die weiter innen liegenden Bestandteile wie eine Kapsel und wird daher als Viruskapsid bezeichnet. Eine weitere, Proteinhülle enthält das Erbgut des AIDS-Virus. Es besteht aus zwei identischen Ribonukleinsäure (RNA)-Molekülen, die jeweils das Enzym Reverse Transkriptase besitzen.
Im wesentlichen ist das Virus aus nur sechs verschiedenen eigenen Proteinen aufgebaut.
3.2. Welche Informationen sind im Erbgut des Virus gespeichert und wo genau?
Das Erbgut ist die Summe von Genen eines Organismus. Ihre Bezeichnungen werden mit je drei Buchstaben
abgekürzt. Die drei wichtigsten Gene des HIV werden mit gag, pol und env bezeichnet.
gag steht für "gruppenspezifisches Antigen". Das sind Proteine, die das Viruskapsid aufbauen (Hauptproteine)
Sie werden vom Immunsystem eines infizierten Organismus als Antigen erkannt und sind typisch für diese Gruppe von Viren. Es schützt das virale Genom.
pol ist die Abkürzung für Polymerase. Das wichtigste Protein, dessen Bauanleitung in diesem Gen gespeichert ist, ist die Reverse Transkriptase - eine DNA-Polymerase. Hier liegen auch die Bauanleitungen für eine Protease (proteinspaltendes Enzym) sowie für eine Integrase (Enzym, das am Einbau des Viruserbguts in das Erbgut der Wirtszelle beteiligt ist). Es vermehrt also das Genom.
env steht für envelope (Hülle). In diesem Gen ist die Information für die Proteine in der Lipidhülle der Viren gespeichert. Es sorgt für die Erkennung und Aufnahme in eine Wirtszelle.
Im Erbgut von HIV findet man noch eine Reihe weiterer Gene. In diesen sind hauptsächlich Bauanleitungen für Proteine gespeichert, welche die Virusvermehrung regulieren. Wie diese Regulierung im einzelnen funktioniert, ist bislang nur teilweise erforscht.
3.3. Die Übertragung des Virus
HIV ist außerhalb von Körperflüssigkeiten sehr instabil, deswegen erfolgt die Übertragung nur über den Austausch dieser.
Äußerst geringe Konzentrationen sind im Speichel und der Tränenflüssigkeit und mittlere bis sehr hohe im Blut, in der Lymph-, Samen- und Vaginalflüssigkeit, sowie in der Muttermilch vorhanden (Die Gefahr das Kind beim Stillen anzustecken ist sogar viel höher als bei der Geburt!)
Die größten Risiken stellen Bluttransfusionen sowie Geschlechtsverkehr dar.
Bevor es einen verlässlichen Bluttest gab, waren Transfusionen mit virushaltigem Blut ein bedeutender Infektionsweg.
Diese Gefahr ist heute zwar in den Industrieländern weitestgehend gebannt, doch kann es in äußerst seltenen Fällen vorkommen, dass ein Diagnosefehler auftritt.
Nach einem Bericht aus dem Jahr 2000 der WHO - World Health Organization werden jährlich bis zu 160 000 Menschen in Entwicklungsländern allein durch Blutkonserven infiziert.
Ebenfalls als Ausbreitungsweg von großer Bedeutung sind verunreinigte Kanülen. HI-Viren können in gebrauchten Spritzen bei Raumtemperatur einen Monat lang infektiös bleiben.
Besonders gefährlich sind aber Blut-zu-Blut-Kontakte, wobei die am stärksten von HIV-Infektionen betroffene Gruppe immer noch homosexuelle Männer sind.
3.4. Nach dem Eindringen in die Blutbahn
Die Viren treffen auf die Wirtszellen, die ja ebenfalls im Blut sind.
Die Proteine in der Lipidhülle der AIDS-Viren passen wie ein Schlüssel zu bestimmten Oberflächenproteinen menschlicher Zellen, den sogenannten CD4-Proteinen.
Alle Zellen mit CD4 Proteinen auf der Oberfläche sind Wirte für das HIV. Dies sind nur bestimmte Zellen, und zwar hauptsächlich T-Helferzellen des Immunsystems. Aber auch Makrophagen, die sogenannten Fresszellen des Immunsystems, sowie einige Nervenzellen besitzen CD4-Proteine auf ihrer Oberfläche. T-Helferzellen und Makrophagen sind die wichtigsten Zellen des Immunsystems.
Nach neuesten Erkenntnissen ist ein Makrophage die als erste infizierte Zelle. Bei der Primärinfektion sind danach aber im Blut hauptsächlich T-Helferzellen betroffen, da sie die größte Menge an CD4-Proteinen auf ihrer Oberfläche tragen. Diese Rezeptoren werden also von einem bestimmten Teil des Glykoproteins erkannt und als Folge heftet sich das HIV an dieses.
Danach stülpt sich an dieser Stelle die Cytoplasmamembran der Zelle ein. Dort wird dann die RNA des Virus aus der Kapsel herausgelöst und muss in die Wirtszelle eingebaut werden.
Da das Viruserbgut aber aus RNA besteht, jenes des Wirts jedoch aus DNA, muss vor dem Einbau die Virus- RNA in DNA umgeschrieben werden. Das Enzym, welches das Umschreiben von RNA in DNA ermöglicht, ist ein Virusprotein, die sogenannte Reverse Transkriptase.
Den Vorgang, bei dem RNA in DNA umgeschrieben wird, nennt man reverse - also umgekehrte - Transkription.
Dadurch entsteht ein DNA-Doppelstrang, der so in das Erbgut der Wirtszelle eingebaut werden kann und auf dem alle Informationen des Viruserbguts enthalten sind. Bei der Herstellung des DNA-Doppelstrangs unterlaufen der Reversen Transkriptase jedoch viele Fehler.
An mehreren Stellen werden sozusagen aus Versehen falsche Bausteine eingesetzt. Wird das Erbgut von HIV einmal kopiert, enthält es drei bis zehn solcher Fehler (=Mutationen). Dies ist eine extrem hohe Mutationsrate für ein Virus, die auch die Virusforschung vor bislang ungelöste Probleme stellt.
Diese Fehler führen dazu, dass die im Erbgut gespeicherten Bauanleitungen für die Virusproteine Veränderungen aufweisen. In den meisten Fällen sind sie aber nicht so gravierend, dass eine spätere Vermehrung des Virus verhindert würde.
Die Veränderungen in den Proteinen haben aber zur Folge, dass das Immunsystem mit immer wieder veränderten Virusproteinen konfrontiert wird. Und genau deswegen lässt sich das Virus nicht auf konventionellem Wege bekämpfen.
3.5. Wie erfolgt der Einbau des Viruserbguts in das der Wirtszelle?
Im nächsten Schritt wird ein kleineres Protein benötigt, das für die Integration der DNA-Abschrift des Viruserbguts in das Erbgut der Wirtszelle notwendig ist.
Die sogenannte Integrase gelangt nun zusammen mit der DNA-Abschrift des Virus auf bisher nicht bekannte Weise in den Zellkern der Wirtszelle. Dort sorgt sie für den Einbau der DNA-Abschrift in das Erbgut des Wirts an einer beliebigen Stelle.
Etwa zehn Stunden später ist der gesamte Vorgang abgeschlossen.
In dieser Form kann das Virus theoretisch ohne zeitliche Begrenzung in der Zelle überdauern
Es verändert sich nichts mehr.
Sind genügend Zellen des Immunsystems durch Virenbefall abgestorben oder indirekt gehemmt, können erste Symptome von AIDS bereits zu diesem Zeitpunkt festgestellt werden.
Ca. 80 Prozent der Infizierten können aber zunächst eine gute Immunabwehr gegen die von den befallenen Zellen produzierten Viren aufbauen und werden nach den ersten leichten Symptomen scheinbar wieder gesund.
3.6. Wie vermehrt sich das Virus?
In vielen Fällen vermehrt sich HIV gleich nach dem Einbau seiner Gene in das Erbgut der Zelle. Es kann aber auch eine Zeit der Latenz geben - Tage, mehrere Wochen, Monate oder gar Jahre. Plötzlich wird HIV aktiviert, durch Signale, die die Zelle von außen erhält, oder durch eine Infektion mit einem zweiten Virus.
Zur Virusvermehrung werden als erstes alle Einzelteile der Viren gebildet. Danach erfolgt der Zusammenbau zu neuen Viren. Zunächst werden aber Abschriften des integrierten Viruserbguts hergestellt, die dem späteren Virus als Erbgut dienen. Weitere RNA-Kopien werden zur Proteinproduktion verwendet. Sie werden wie jede beliebige zelleigene RNA behandelt, das heißt, die RNA-Abschriften der Virusgene werden geschnitten und wieder verknüpft.
Anschließend gelangen die RNA-Abschriften durch die Poren der Zellkernmembran in das Cytoplasma. An den Ribosomen im Cytoplasma werden zunächst die Proteine für die Virusvermehrung synthetisiert. Dabei handelt es sich um Proteine, die dafür sorgen, dass bevorzugt Virus- RNA hergestellt wird. Erst später werden auch die Kapsidproteine für die Verpackung der Virus-RNA synthetisiert.
Aus einer einzigen Zelle können durch die Vermehrung Tausende neuer AIDS-Viren freigesetzt werden.
Die Vermehrung von HIV schädigt einige Wirtszellen stark. Im Gegensatz zu anderen Retroviren, welche die Zelle zum Wachstum anregen und Krebszellen produzieren, kann die Vermehrung von HIV sogar zum Absterben der Wirtszelle führen.
Bei der Infektion verringert sich nämlich die Zahl der T-Helferzellen deutlich.
Es gibt noch einen weiteren Mechanismus, durch den sich AIDS-Viren in einer infizierten Person verbreiten. Die Anwesenheit viraler Oberflächenproteine während der Knospung neuer Viren bewirkt, dass sich diese Wirtszellen auch ihrerseits an andere Zellen anheften können, die CD4-Proteine auf ihrer Oberfläche tragen.
Der Befall von Nervenzellen führt - am stärksten sichtbar in den Endstadien von AIDS - zu neurologischen Schäden wie Nervenschmerzen, Gedächtnisverlust oder unkoordinierten Bewegungen.
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