Charakterisierung des murinen Noroviruses als Kommensalen

Mikroorgansimen besiedeln alle Oberflächen des Körpers. Vorallem der Darm weist mit 10^14 Bakterien die größte Besiedelung auf. Die meisten Bewohner des Darmtraktes, die Kommensalen, sind harmlos oder sogar wichtig für die Homeostase des Körpers da sie eine Reihe an nützlichen Aufgaben erfüllen. Signale von Kommensalen führen zu einer balancierten Entwicklung des Darmtrakts und des damit assoziierten Immunsystems. Weiters erweitern Darmbakterien die Anzahl an Nährstoffen die aus der Nahrung aufgenommen werden können und wichtiger Weise verhindern sie das Ansiedeln pathogener Bakterien. Die genaue Rolle von einzelnen Bestandteilen der Bakteriengesellschaft ist zurzeit Gegenstand intensiver Forschung. Um diese Forschung durchzuführen sind keimfreie Mäuse ein wichtiges und notwendiges Werkzeug. Diese Mäuse werden unter sterilen Bedingungen geboren und aufgezogen. Sie weisen eine Reihe von dramatischen Defekten auf, unter anderem in der Entwicklung des Darmtrakts, des Immunsystems und anderer Prozesse. Werden diese Mäuse jedoch mit einer normalen Darmflora besiedelt, normalisiert sich der Darmtrakt und das Immunsystem wieder. Viren sind Bestandteil unseres Metagenoms und unserer Darmflora, ihre Rolle in der Homeostase des Darmtrakts oder als Kommensalen wurde bis jetzt allerdings nicht erforscht. Wir wollen den murinen Norovirus (MNV) als murinen Kommensalen charakterisieren. MNV wurde erst kürzlich als Bestandteil der Darmflora in den meisten Maushäusern detektiert Der Grund für das späte Entdecken von MNV liegt in dessen Unauffälligkeit, da er keine Entzündung in Mäusen mit kompetentem Immunsystem auslöst. Preliminäre Daten zeigen, dass MNV eine deutliche Wiederherstellung der normalen Darmarchitektur in keimfreien Mäusen auslösen kann. In dem hier vorgeschlagenen Projekt wollen wir das Ausmaß des Einflusses von MNV auf diese Prozesse evaluieren. Als ersten Schritt werden wir die Veränderungen in Histologie und der Anwesenheit von speziellen Immunpopulationen in der Lamina propria charakterisieren. Weiters werden wir die Veränderungen auf Transkriptionsebene im Darmepithel untersuchen um die Wirkungsbreite von MNV herauszufinden. Als nächstes Ziel werden wir versuchen den Mechanismus hinter den Veränderungen durch MNV herauszufinden, dabei werden wir unterschiedliche keimfreie Signalweg Knock-out Mäuse nach MNV Infektion untersuchen, oder wir werden blockierende Antikörper verwenden. Als drittes Ziel wollen wir die Funktionalität des durch MNV konditionierten Immunsystems testen und zwar die Antwort auf lokale, Salmonella typhimurium, oder systemische, Listeria monocytogenes, bakterielle Superinfektionen.. Die vorliegende Studie wird zur Klärung beitragen, ob MNV ein Kommensale im murinen System ist. Dadurch wird es erstmals möglich sein, die Rolle von Viren im Organismus abseits ihrer pathophysiologieschen Rolle neu zu definieren.

Unser Körper ist permanent von Mikroorganismen kolonisiert, den Kommensalen. Diese sind nicht bedrohlich oder schädlich für unseren Körper, im Gegenteil, sie helfen uns bei der Verdauung von Nährstoffen, sie verhindern die Besiedlung mit Krankheitserregern und stimulieren unser Abwehrsystem, das Immunsystem. Viele unterschiedliche Bakterien wurden charakterisiert und beschrieben als Kommensale im Verdauungstrakt, ob auch Viren diese Rolle einnehmen können, wurde allerdings noch nicht untersucht. Wir haben einen bestimmten Virus untersucht, den murinen norovirus, MNV, welcher im Verdauungstrakt innerhalb von unterschiedlichen Zellen repliziert und in diesen eine Infektion etabliert. MNV besitzt beschriebene Eigenschaften, die sehr ähnlich denen von bakteriellen Kommensalen sind, nämlich das die Infektion weitgehen unbemerkt verläuft und der Virus in Mauskolonien weltweit verbreitet ist. Ob MNV mit diesen Eigenschaften als Kommensale bezeichnet werden kann, haben wir in unterschiedlichen Tiermodellen getestet. Als erstes haben wir untersucht in wieweit MNV das Immunsystem stimulieren kann und konnten feststellen, dass unterschiedlichste Zweige des Immunsystems von diesem Virus aktiviert wurden, ohne allerdings eine schadhafte entzündliche Reaktion hervorzurufen. Als nächsten Schritt haben wir die Zellantworten auf diesen Virus mit Antworten auf bakterielle Kommensalen verglichen und konnten diese einordnen in Antworten, die virusspezifisch sind und einige, die von beiden Arten von Kommensalen stimuliert werden. Abschließend haben wir die funktionelle Relevanz dieser Antworten in unterschiedlichen Modellen von Verletzungen des Verdauungstrakts untersucht. Wir konnten feststellen, dass Tiere die mit MNV kolonisiert sind, eine bessere Überlebenschance besitzen und resistenter gegenüber sekundären Verletzungen sind. Zusammenfassend können wir berichten, dass wir ein neues Mitglied der Kommensalen-familie charakterisiert haben, einen Virus. Dieser Virus stimuliert das Immunsystem auf positive Art und Weise und erhöht die Fitness des Körpers mit anderen Verletzungen besser umzugehen. Wir hoffen, dass dieser neue Ansatz in der Erforschung von Kommensalen bei dem Verständnis des komplexen Wechselspiels im Verdauungstrakt mithilft.