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Biologische
Grundlagen von BSE |
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Mit Professor Laskowski sprach Gudrun Seidl |
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Europa wird z.Zt. von einer Seuche geplagt, die vornehmlich Rinder befällt, aber auch für den Menschen tödliche Gefahren birgt. Abgekürzt wird sie allgemein durch die drei Buchstaben BSE bezeichnet. Damit soll der Ausdruck "bovine spongiforme Enzephalopathie" gekennzeichnet werden. Das heißt etwa "schwammförmige Gehirnerkrankung von Rindern". Diese Rinderseuche ist etwa Mitte der achtziger Jahre in England aufgetreten. Ende der achtziger Jahre sind z.B. in England etwa 1000 Rinder pro Woche erkrankt. Diese Rinder können nicht mehr aufrecht stehen, sondern winden sich schmerzverzerrt am Boden und müssen notgeschlachtet werden, ehe sie verrecken. In der letzten Zeit sind auch in der Bundesrepublick etwa 20 erkrankte Rinder festgestellt worden. Worauf
beruht nun diese Erkrankung? Heute wissen wir, daß es außer BSE noch drei weitere Erkrankungen gibt, die nicht durch Bakterien oder Viren als Krankheitserreger ausgelöst werden, und ebenfalls zu schwammförmig veränderten Gehirnbereichen, zu Nervenschäden und zum Tod der betroffenen Organismen führen. 1.) seit etwa 250 Jahren ist in England eine Schafskrankheit bekannt. Die erkrankten Schafe kratzen sich mit ihren Beinen die Wolle vom Körper, da sie offenbar starke Juckreize empfinden, können nicht mehr aufrecht stehen und sterben schließlich. Kratzen heißt auf englisch to scrape, daher nennt man die erkrankten Schafe "Scrapie-Schafe", bzw. die Krankheit "Scrapie-Krankheit" (ScK). 2.) Seit 1913 ist eine Erkrankung beim Menschen bekannt, die ebenfalls zu schwammartigen Mißbildungen bestimmter Gehirnbereiche, Störungen der Nervenleistungen und Tod führt. Diese Erkrankung trat erstmals in Breslau auf. Die erkrankte Frau wurde in der dortigen Universitätsklinik von dem jungen Assistenzarzt Dr. Creutzfeldt untersucht und behandelt. Sie starb im August 1913. Infolge des Ausbruchs des ersten Weltkrieges hat Creutzfeldt seinen Krankenbefund zusammen mit einem Hamburger Assistenzarzt Dr. Jakob, der ähnliche Krankenbefunde festgestellt hatte, im Jahr 1920 veröffentlicht. Man nennt diese Krankheit seitdem die "Creutzfeldt-Jakob-Krankheit" (CJK). 3.) Auf der Insel Neuguinea, nördlich von Australien, kommt bei einem Eingeborenen-Stamm eine Krankheit vor, die dort "Kuru" genannt wird. Kuru heißt Schütteln, da die erkrankten Menschen sich stark schütteln, sich am Boden wälzen und schließlich sterben. Bei diesem Stamm erkrankten vornehmlich nur Frauen und diese wurden von den übrigen Stammesmitgliedern als verhext angesehen. 1957 besuchte der spätere Nobelpreisträger Dr. Gajdusek die Insel, untersuchte die Kranken und nahm das Gehirn von Verstorbenen zu Untersuchungen in die USA zurück. Er fand in diesen Gehirnen ebenfalls schwammartige mißgestaltete Gehirnbereiche, aber weder Bakterien noch Viren. Es war mittlerweile bekannt, daß die Eingeborenen von Neuguinea einer kannibalischen Tradition huldigten. Sie aßen jedoch nicht erschlagene Feinde sondern verstorbene Familienmitglieder. "Mein Bauch ist dein Grab" war ein freundlich gemeinter Familienspruch. Die jeweilige Leiche wurde von den Frauen zur Familienmahlzeit zubereitet. Da die Frauen das Gehirn als besonders wohlschmeckend schätzten, aßen sie vornehmlich das Gehirn und gaben das Muskelfleisch den Männern zu essen. In der Population dieses Stammes war ein deutlicher Frauenmangel eingetreten, denn vornehmlich Frauen erkrankten und starben an Kuru. Nachdem dem Stamm nachdrücklich von Anthropologen empfohlen worden war, den Kannibalismus einzustellen, ist die Krankheit praktisch verschwunden. Damit war erwiesen, daß Kuru durch den Verzehr von Gehirnen erkrankter Personen übertragen wird. Das tritt auch dann ein, wenn die Mahlzeit gekocht wird. Nun stellte sich die Frage: Was ist der Erreger von Kuru und den anderen schwammförmigen Gehirnveränderungen, wie ScK, CJK und BSE? Wird eine Krankheit durch einen Erreger ausgelöst, so muß sich der Erreger im Körper des befallenen Organismus vermehren. Ein einzelnes Bakterium macht uns nicht krank. Dagegen hat unser Körper genügend Abwehrmittel. Sobald sich aber ein eingedrungenes Bakterium in unserem Körper vermehren kann und bald tausend, ja millionen Bakterien in unseren Körperteilen anwesend sind, so wird die Erkrankung bedrohlich. Zur einfachen Veranschaulichung wollen wir uns die Vermehrung eines Organismus wie den Bau einer Fabrikanlage vorstellen. Dazu sind grundsätzlich zwei Voraussetzungen notwendig. Einmal müssen Informationen über die einzelnen Bestandteile und deren Zusammenarbeit vorhanden sein und zweitens muß geeignetes Baumaterial aus geeigneten Bausubstanzen verfügbar sein, damit die Fabrikhallen und Werkbänke hergestellt werden können. Diese Voraussetzungen gelten auch für die Vermehrung von Organismen, gleichgültig ob es sich um Bakterien oder Menschen sowie alle übrigen Organismen handelt. Die Informationen werden bekanntlich im Erbgut, den Genen, gespeichert. Das Molekül, das die Gene enthält, nennt man Desoxyribonucleinsäure (DNS, oder im englischen Sprachgebrauch DNA). Die Bausteine, aus denen z.B. Muskeln oder Nerven bestehen, sind Proteine (Eiweißmoleküle). Das Baumaterial für Proteine sind Aminosäuren, von denen 21 verschiedene Arten bei Organismen vorkommen. Manche Proteine sind nur aus wenigen Aminosäuren aufgebaut. So enthält z.B. das Insulin nur 51 Aminosäuren, während andere Proteine aus hunderten von Aminosäuren bestehen. Jedes spezielle Protein ist charakterisiert durch eine spezielle Reihenfolge von Aminosäuren. Und die Informationen für spezielle Reihenfolgen von Aminosäuren bestimmter Proteine liegen in der DNS. Die DNS lagert bei allen Organismen mit Ausnahme der Bakterien in Proteine verpackt - "Chromosomen" genannt - im Zellkern. In jeder menschlichen Körperzelle gibt es 46 Chromosomen. Der Aufbau von Proteinen erfolgt aber nicht im Zellkern sondern im Zelleib (Cytoplasma) an besonderen Werkbänken, den Ribosomen. Daher muß die Information zum Aufbau bestimmter Proteine vom Zellkern zu den Ribosomen geschafft werden. Diese Aufgabe übernehmen besondere Botenmoleküle, messanger - Ribonucleinsäuren ( mRNS). Die Erbinformation wird von der DNS auf mRNS umgeschrieben (Transcription) und von der mRNS an den Ribosomen in spezifische Aminosäuresequenzen übersetzt (Translation), so daß Ketten von Aminosäuren entstehen, die sich dann selbständig zu bestimmten Figuren, den Proteinen, ausformen. Ohne DNS als Informationsspeicher und Proteine als Bausteine kann also keine Vermehrung von Bakterien oder Viren als Krankheitserreger erfolgen. Da man bei Kuru, BSE, CJK und ScK keine Bakterien mit Hilfe von Mikroskopen entdecken konnte, vermutete man zunächst, daß möglicherweise ein außerordentlich kleines Virus, "Virino" genannt, als Erreger in Frage kommen könnte. Eine erste
Klarheit erbrachten strahlenbiologische Untersuchungen in London an infektiösen
Extrakten (IE) aus schwammartigen Gehirnbereichen. Aus
strahlenbiologischen Experimenten weiß man, daß ultraviolettes Licht
(UV) oder Röntgenstrahlen DNS zerstören und dadurch zum Absterben von
Bakterien und Viren führen. Hat man nun mit gleichen Strahlendosen
Bakterien, Viren oder IE bestrahlt, so waren Bakterien und Viren tot,
aber der IE behielt seine Infektiosität! Damit war ein Beweis dafür
erbracht, daß DNS keine Rolle bei der Übertragung von CJK, BSE oder
ScK spielen konnte. Unverständlich erschien nun für die internationale Gemeinschaft der biologischen Wissenschaftler, wie Prionen sich in einem Organismus ohne mitinjizierte DNS vermehren können, denn in den Gehirnen erkrankter Tiere und Menschen treten Prionen stets in großer Menge auf. Daher wurde zunächst weiter nach einem Virino gesucht. Nachdem man herausgefunden hatte, daß auch in gesunden Organismen Prionen vorkommen, stellte als erster der jetzige Nobelpreisträger Prusiner ein Modell auf, daß krankheitsauslösende Prionen, nennen wir sie mal BSE-Prionen, wenn sie in einen Organismus gelangen, in diesem die gesunden Prionen (G-Prionen) zu BSE-Prionen umformen können und wie bei einem Dominoeffekt alle G-Prionen zu BSE-Prionen werden. Diese reichern sich besonders in Nervenzellen an und führen schließlich oft erst nach einer längeren Zeit von mehreren Jahren zum Ausschalten bestimmter Gehirnbereiche und zum Tod des betroffenen Organismus. Für dieses Modell konnte Prusiner auf überzeugende experimentelle Beweise hinweisen. Durch geeignete genetische Methoden wurden Mäusestämme in Zürich und den USA gezüchtet, die kein aktives Gen für G-Prionen enthielten. Diese Mäuse konnten deswegen keine G-Prionen bilden, was ihnen offensichtlich nichts ausmachte, denn sie lebten normal wie Kontrolltiere. Injizierte man diesen G-Prionen freien Mäusen nun einen IE mit BSE-Prionen, so erkrankten sie nicht! Wurden dagegen normale Mäuse, die G-Prionen enthalten, mit IE beimpft, so erkrankten diese zu 100%! Also kommt es nur zur Vermehrung von BSE-Prionen, wenn im Empfängerorganismus G-Prionen vorhanden sind. Über die Rolle der G-Prionen in einem gesunden Organismus weiß man bisher noch nichts. Sie werden dort in großer Menge gebildet. Eine bestimmte G-Prionen-Konzentration pro Zelle wird dadurch eingehalten, daß die Zellen ebenfalls eine spezifische Protease (ein G-Prionen abbauendes Enzym) herstellen, die eine zu hohe Konzentration von G-Prionen verhindert. Gegen diese Protease sind die BSE-Prionen jedoch resistent. Sie werden also nicht abgebaut und reichern sich daher in riesigen Mengen in den Nervenzellen an, wobei diese sozusagen durch "Prionen-Müll" überhäuft zugrunde gehen. Natürlich
wurden auch die Aminosäuresequenzen von G-Prionen und BSE-Prionen oder
CJK-Prionen untersucht. In einem Fall wurde nachgewiesen, daß der
Austausch einer Aminosäure unter mehreren 100 in G-Prionen
vorhandenen Aminosäuren die CJK verursacht. Oft aber wurden zwischen
BSE-Prionen und G-Prionen keine Unterschiede in der Aminosäuresequenz
gefunden. Eine interessante wissenschaftliche Frage erhebt sich nun: Wenn Tiere, wie z.B. Mäuse, auch ohne G-Prionen leben können, diese aber bei Umwandlung in BSE-Prionen zum Tod der Individuen führen, wieso sind Erbinformationen für die Bildung von G-Prionen während der Evolution der Lebewesen von wahrscheinlich etwa 2 Milliarden Jahren erhalten geblieben? Sie müssen doch offensichtlich einen positiven Selektionswert gehabt haben. G-Prionen
kommen nicht nur bei Säugetieren vor sondern auch bereits bei
Einzellern; wie z.B. der Bierhefe. Untersuchungen in Chicago im September
letzten Jahres haben gezeigt, daß auch bei Hefen Prionen mit veränderter
Konfiguration in seltenen Fällen aufreten können. Im Gegensatz zu
Hefe-Prionen (H-Prionen) seien sie hier als veränderte Hefe-Prionen (vH-Prionen)
bezeichnet. Solche vH-Prionen treten spontan statistisch bei etwa einer
unter 10 Millionen Hefezellen auf. Sie behindern nicht die Vermehrung
der Zellen. Hefezellen mit H-Prionen oder vH-Prionen verhalten sich
unter vielen Umweltbedingungen bezüglich ihrer Vermehrung etwa gleich.
Einige Beobachtungen der Untersucher sprechen allerdings dafür, daß
vH-Prionen einen Einfluß auf Translationsprozesse oder
Transkriptionsprozesse, also der Übertragung der Informationen von DNS
auf mRNS und von dort auf die Aminosäuresequenz haben können. So soll
es bei Anwesenheit von vH-Prionen in Hefezellen z.B. zum Überlesen von
Stopzeichen zwischen zwei Aminosäureketten kommen. Dadurch würden in
der Zelle neue Proteine aus zwei gesonderten Proteinen gebildet, ohne daß
geeignete Mutationen im Erbgut auftreten müssen, was nur sehr selten
geschehen wird. Bei dieser Sachlage sind klare Vermeidungsstrategien schwer zu treffen. Auf alle Fälle hat sich mit Sicherheit herausgestellt, daß BSE-Prionen mit der Nahrung, wie im Fall von Kuru, übertragen werden können. Selbst Kochen der Nahrung oder Sterilisierung von Futter unter heißem Dampfdruck inaktiviert BSE-Prionen nicht. Daher kann nur eine konsequente Unterbindung der Verfütterung von Tiermehl, das stets BSE-Prionen enthalten kann, eine mögliches Ende der Seuchenausbreitung bewirken. Die 1985 in England aufgetretene BSE-Seuche ist offenbar ebenfalls durch das Verfüttern von nicht ausreichend sterilisiertem Tiermehl von Scrapie-Schafen erzeugt worden. Ungeklärt ist noch, ob infizierte aber noch nicht erkennbar erkrankte Rinder, durch Speichelabsonderungen oder Kot die Weiden mit Prionen verseuchen können und dadurch zur Krankheitsverbreitung beitragen. Die Übertragung von BSE-Prionen von der Kuh auf das Kalb ist ebenfalls noch ungeklärt, obwohl Scrapie bei Schafen vom Mutterschaf auf das Lamm übertragen wird. Daher erscheint die Notschlachtung und Vernichtung von Abkömmlingen einer kranken Kuh wohl aus Vorsichtsgründen notwendig zu sein, während das Abschlachten von 400 000 Rindern in der Bundesrepublick zwar der Marktwirtschaft dienen mag, aber nicht notwendig zur Seuchenbekämpfung ist. Mit gelegentlichem, spontanem Auftreten von schwammartigen Enzephalopathien bei einzelnen Organismen wird wohl weiterhin zu rechnen sein, da mit Mutationen im Erbgut, die zur Veränderung einzelner Aminosäuren in zellulären G-Prionen führen und dadurch die Bildung von BSE-Prionen oder Sc-Prionen etc. verursachen, weiterhin gerechnet werden muß. © 2001 by Professor Wolfgang Laskowski |
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Anmerkung cenjur: Professor Laskowski war so freundlich, uns diesen Wissenschaftsbericht noch einmal zu überarbeiten, um ihn sowohl Europa-Parlament-Abgeordneten wie auch den EU-Kommissaren Byrne und Fischler weiterleiten zu können. Er ist dankenswerterweise auch damit einverstanden, tierärztliche und humanmedizinische Institutionen informieren zu können. cenjur hofft, dass Professor Laskowskis Beispiel Schule macht. cenjur ist selbstverständlich bereit, eingereichte Wissenschaftsberichte in Absprache mit den Autoren zu veröffentlichen und - wenn gewünscht - auch EU-Institutionen zur Kenntnis zu bringen. |
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