In einer neuen Studie haben Forscher der University of Iowa Health Care und Kollegen des Texas Biomedical Research Institute und der Boston University einen zellulären Weg nachverfolgt, den das Ebola-Virus nutzt, um die inneren und äußeren Hautschichten zu durchqueren und an die Hautoberfläche zu gelangen. Die Studie identifiziert neue Zelltypen in der Haut, die während einer Infektion von EBOV angegriffen werden, und zeigt, dass menschliche Hautproben eine EBOV-Infektion aktiv unterstützen. Insgesamt deuten die Ergebnisse, die am 1. Januar in Science Advances veröffentlicht wurden , darauf hin, dass die Hautoberfläche ein Weg der Übertragung von Mensch zu Mensch sein könnte.
„Die Haut ist das größte Organ des menschlichen Körpers, ist aber im Vergleich zu den meisten anderen Organen noch immer bedauerlich wenig erforscht. Die Wechselwirkungen von EBOV mit Hautzellen wurden bisher nicht umfassend untersucht“, sagt Dr. Wendy Maury, UI-Professorin für Mikrobiologie und Immunologie und Hauptautorin der Studie. „Unsere Arbeit liefert Belege für einen mechanistischen Weg, den EBOV nutzt, um den menschlichen Körper zu verlassen. Ein umfassendes Verständnis davon, welche Zellen während einer Virusinfektion angegriffen werden, ist für die rationale Entwicklung antiviraler Ansätze von entscheidender Bedeutung.“
Menschliches Hautmodell hilft bei der Verfolgung des EBOV-Ausbruchs
Das Forschungsteam unter der Leitung von Maury und Kelly Messingham, PhD, UI-Forschungsprofessorin für Dermatologie, entwickelte einen neuen Ansatz, um zu untersuchen, welche Zellen in der Haut mit dem Ebola-Virus infiziert sind. Sie erstellten ein menschliches Hautexplantatsystem unter Verwendung von Hautbiopsien voller Dicke von gesunden Personen, die sowohl tiefere (dermale) als auch oberflächliche (epidermale) Hautschichten enthielten.
Um zu untersuchen, wie sich das Ebola-Virus durch die Haut bewegt, wurden die Explantate mit der Dermisseite nach unten in ein Kulturmedium gelegt und dem Medium wurden Viruspartikel hinzugefügt, so dass sie von der Unterseite in die Haut eindringen. Dies simuliert den Virusaustritt aus dem Blut an die Hautoberfläche. Die Forscher verwendeten Virusverfolgungs- und Zellmarkierungstechniken, um die Reise des Virus durch die Hautschichten bis zur oberen Hautoberfläche zu verfolgen und herauszufinden, welche Zellen im Laufe der Zeit infiziert wurden.
Frühere klinische Studien und Tierstudien hatten berichtet, dass sich Zellen in der Haut mit EBOV infizieren, die spezifischen Zellen, die das Virus angreift, waren jedoch nicht identifiziert worden.
In der neuen Studie zeigte das Team, dass EBOV mehrere verschiedene Zelltypen im Hautexplantat infizierte, darunter Makrophagen, Endothelzellen, Fibroblasten und Keratinozyten. Während einige dieser Zelltypen auch in anderen Organen von EBOV infiziert werden, war man bisher nicht davon ausgegangen, dass Keratinozyten, die nur in der Haut vorkommen, eine EBOV-Infektion unterstützen.
Interessanterweise war die Virusreplikation pro Gramm in der Epidermisschicht stärker als in den Dermisschichten. Darüber hinaus wurde das infektiöse Virus innerhalb von drei Tagen auf der Epidermisoberfläche nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass sich das Virus schnell ausbreitet und durch die Explantate zur Hautoberfläche gelangt.
Die Forscher zeigten außerdem, dass menschliche Hautexplantate als komplexe, dreidimensionale Organmodelle zur Untersuchung der Wirksamkeit antiviraler Mittel gegen EBOV dienen können und somit ein neues, äußerst nützliches und kostengünstiges Modellsystem für Therapietests darstellen.
Schließlich konzentrierte sich das Team auch auf die Wechselwirkungen von EBOV mit zwei spezifischen Hautzelltypen, Fibroblasten und Keratinozyten, und identifizierte spezifische Rezeptoren auf diesen Zellen, die die Aufnahme des Ebola-Virus ermöglichen.
Ebola ist eine tödliche hämorrhagische Krankheit, die durch ein Virus verursacht wird, das in Teilen Ost-Zentral- und Westafrikas endemisch ist. Den meisten Menschen ist bewusst, dass der Kontakt mit Körperflüssigkeiten einer infizierten Person ein Hauptübertragungsweg von Mensch zu Mensch ist. Neuere Ausbrüche, darunter die Ebola-Epidemie 2013–2016 in Westafrika, haben jedoch gezeigt, dass das infektiöse Ebola-Virus (EBOV) auch auf der Hautoberfläche von Menschen vorkommt, die der Infektion erlegen sind oder sich im Spätstadium der Infektion befinden. Obwohl es Hinweise darauf gibt, dass EBOV im Spätstadium der Krankheit durch Hautkontakt mit einer Person übertragen werden kann, ist sehr wenig darüber bekannt, wie das Virus aus dem Körper auf die Hautoberfläche gelangt.
