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BSE: Theorien und Fakten

Wissenschaftlicher Aufsatz 2001 31 Seiten

Biologie - Krankheiten, Gesundheit, Ernährung

Leseprobe

Gliederung

1. Prusiners Prionentheorie
1.1 historische Vorgeschichte
1.2 Die Theorie
1.3 Prusiners Versuch seine Theorie zu beweisen
1.4 Kritiker des Prusiner-Modells

2. Das Prion und dessen mögliche Aufgaben
2.1 Das Prion und seine Abart
2.2 Aufgaben der zwei Priontypen

3. Übertragungswege von BSE
3.1 Übertragung der Prionen
3.2 Weitere Theorien

4. Risikomaterial
4.1 Definition von Risikomaterialien
4.2 Verwertung von Risikomaterial
4.3 Risikomaterial immer noch in Lebensmitteln?

5. Politische Maßnahmen
5.1 Chronologischer Verlauf der Krankheit
5.2 Bekämpfungsmaßnahmen durch die Wissenschaft
5.3 Vertuschung der Risiken
5.4 Maßnahmen zur Bekämpfung
5.5 Fazit und Stellungnahme

6. Umfrage in der Stadt Wolfenbüttel
6.1 Auswertung der Ergebnisse
6.2 Das Ergebnis in Bezug auf die Fakten der Krankheit

1. Prusiners Prionentheorie

1.1 historische Vorgeschichte

Viele Wissenschaftler haben sich in den letzten drei bis vier Jahrzehnten mit TSE und dessen Erreger beschäftigt. Besondere Aufmerksamkeit widmete man der sogenannten Scrapie- oder Traberkrankheit, welche bei Schafen und Ziegen auftritt. 1966 bestrahlte die englische Strahlenbiologin Tikvah Alper den Scrapie-Erreger mit ionisierendem, ultraviolettem Licht, doch der Erreger ließ sich nicht zerstören. Was aber hatte dieses Ergebnis zu bedeuten? Zuerst einmal muß der Erreger sehr widerstandsfähig sein und zweitens kann er keine Nukleinsäure, also kein Erbmaterial wie DNS und RNS, enthalten, da diese sonst durch die ultraviolette Strahlung zerstört oder zumindest beschädigt worden wäre. 1982 setzte Stanley Prusiner diese Versuchsreihe fort, ging aber noch einen Schritt weiter. Er behandelte die Erreger einmal mit Nukleinsäure-zerstörenden und einmal mit Protein-zerstörenden Stoffen. Das Ergebnis war verblüffend, denn wie schon seine Vorgängerin herausfand, reagierte der Erreger nicht auf die Nukleinsäure-zerstörenden Stoffe, aber er veränderte sich durch die Protein-zerstörenden Stoffe so, dass er an Infektiösität verlor. Daraus schloß Prusiner, dass es sich um eine infektiöse Proteinart ohne Nukleinsäure handeln muß, welche er Prion nannte. Aus diesen Thesen entwickelte er schließlich sein Prion-Modell, wofür er 1997 den Nobelpreis für Medizin und Physiologie erhielt.

1.2 Die Theorie

Prusiner behauptet in seiner Theorie, dass der Erreger von TSE ein nur aus Eiweiß bestehendes Agen ist. Das bedeutet, dass der Erreger keine Nukleinsäure und damit kein Erbmaterial enthalten würde, was allerdings gegen die bisherigen Theorien spricht, nach denen eine Infektion immer eine Übertragung von Erbgut voraussetzt. Außerdem konnte man sich nicht vorstellen, wie sich diese Eiweiße ganz ohne genetisches Material überhaupt fortpflanzen sollten. Dieses infektiöse Protein nannte er Prion. Jedoch gibt es nicht nur diese „böse“ Form von Prionen, denn sie kommen auch ganz natürlich in den Nervenzellen und den Zellen des Immunsystems jedes einzelnen Säugetieres vor. Das natürliche oder zelluläre Prion, bezeichnet man kurz als PrP c, das pathogene als PrP sc. Diese beiden Prionentypen[1] unterscheiden sich lediglich in ihrer räumlichen Struktur oder auch Konformation genannt. Nach Prusiner ist die Änderung dieser Sekundärstruktur der Grund für den Ausbruch der Krankheit. Denn trifft ein PrP sc auf ein zelluläres Prion, so ändert das infektiöse Prion die Konformation des „guten“ Prions, welches dann selbst zu einem pathogenen wird und „gute“ in „böse“ Prionen umfalten kann. Diese Kettenreaktion wird auch als Schneeballprinzip[2] bezeichnet. Trifft diese Theorie zu, so würde das heißen, dass manche neurologischen Krankheiten allein durch Prionen ausgelöst werden können.

1.3 Prusiners Versuch seine Theorie zu beweisen

Nun mußte Prusiner seine Theorie auch beweisen. Hierfür fügte er gentechnisch veränderten Mäusen in hoher Konzentration ein mutiertes PrP-Gen in ihr Erbgut ein, dass für den Ausbruch des Gerstmann-Sträussler-Syndroms verantwortlich ist. Die Mäuse produzierten schnell große Mengen des mutierten Gens und erkrankten spontan an dieser Krankheit. Jetzt entfernte man Hirngewebe der kranken Tiere und injizierte es anderen Tierstämmen, die ebenfalls an GSS erkrankten. Für Prusiner war nun klar, dass Prionen alleine ausreichen würden, um an bestimmten TSE-Typen zu erkranken. Es gibt aber noch einen anderen Beweisversuch Prusiners, den er 1992 durchführte. Dafür benötigte er gentechnisch veränderte Mäuse, denen das körpereigene Prion fehlt, und die dieses somit auch nicht herstellen können. Diesen sogenannten Knock-Out-Mäusen injizierte er infektiöses Material. Doch überraschender Weise erkrankte weder ein Tier, noch konnten die Mäuse die „bösartigen“ Prionen weitergeben. Dieser Versuch zeigt, dass zelluläre Prionen eine wichtige Rolle bei der Krankheitsentstehung spielen, denn wenn keine körpereigenen Prionen vorhanden sind, können sie auch nicht zu pathogenen umgefaltet werden, wodurch es zu keiner Erkrankung kommen kann. Doch waren diese Versuche wirklich der Beweis für Prusiner`s Theorie? Meiner Meinung nach nicht, da auch weitere von Prusiner nicht berücksichtigte Faktoren eine Rolle für die Infektion mit solchen Krankheiten spielen könnten. Prusiner bewies mit diesem Versuch nur, dass Prionen an der Krankheitsentstehung beteiligt sind. Ein eindeutiger Beleg seiner Hypothese wäre zum Beispiel die Umwandlung von natürlichen Prionen in die anormale Form in einem Reagenzglas, da dort weitere Faktoren 100%tig ausgeschlossen wären.

1.4 Kritiker des Prusiner-Modells

Viele Wissenschaftler glauben nicht daran, dass Prionen alleine ausreichen, um bestimmte Krankheiten auszulösen. So zum Beispiel die britische Molekularbiologin Jean Manson. Sie entfernte mit Hilfe einer neuartigen Technik die beiden gesunden PrP aus dem Erbgut von Mäusen und setzte an deren Stelle mutierte Prionen ein, die für das GSS verantwortlich sind. Es kam jedoch zu keiner Erkrankung. Erst als man Hirngewebe von menschlichen GSS-Infizierten in die Mäuse injizierte, kam es zum Ausbruch der Krankheit. Dieses Experiment beweist, dass die Mutation im PrP-Gen alleine nicht ausreicht, um von sich aus pathogene Prionen zu erzeugen. Ein weiterer Hinweis, dass an der Krankheitsentstehung noch weitere Faktoren beteiligt sein müssen, ergibt sich aus der Tatsache, dass es trotz intensiver Forschungen noch niemandem gelungen ist, eine Umwandlung von PrP c in PrP sc im Reagenzglas zu erzeugen. Jedoch ist man sich noch nicht im klaren darüber, welche weiteren Faktoren an der Entstehung der Krankheit beteiligt sind.

2. Das Prion und dessen mögliche Aufgaben

2.1 Das Prion und seine Abart

Stanley Prusiner entdeckte 1982 ein scheinbar neues Protein, das Prion oder auch Proteinaceous infectious particle und beschrieb es als vollkommen neuen Erregertypen. Das Prion ist eine Eiweißverbindung, die bei nahezu allen Säugetieren in Nervenzellen und somit besonders im Nervensystem vorkommt. Der Erreger, auch PrPsc genannt, gehört zu den sogenannten unkonventionellen Krankheitserregern, welcher im Gegensatz zu den konventionellen, wie zum Beispiel Bakterien oder Viren, kein eigenes Erbgut besitzt und nur aus Protein besteht. Eine weitere seltsame Erscheinung ist die äußerst hohe Hitzeresistenz und das Fehlen jeglicher Antwort des Immunsystems auf den Erreger. Es gibt jedoch nicht nur diese infektiöse Form von Prionen, denn man hat herausgefunden, dass es sich bei diesem Protein um ein wirtseigenes Genprodukt handelt, was bedeutet, dass auch ein gesunder Organismus dieses Protein herstellen kann. Jedoch ist diese körpereigene Prionenart ungefährlich und wird als zelluläres Prion, kurz PrPc, bezeichnet. Weiterhin haben diese beiden Prionenarten völlig unterschiedliche Eigenschaften. Sie besitzen zwar mit einem Molekulargewicht von 33-35 kDa die gleiche Größe, allerdings unterscheiden sie sich in ihrer Löslichkeit und Verdaubarkeit. Während das PrPc in Wasser und Reinigungsmitteln (Detergentien) löslich ist, ist PrPsc völlig unlöslich. Bei der Verdauung trifft ein ähnliches Bild zu. Denn PrPc ist leicht durch Protein-abbauende Stoffe, sogenannten Proteasen, abbaubar. Von PrPsc lässt sich zwar auch ein Peptid abspalten, jedoch nur ein kleiner Teil, der Rest ist gegen die Proteasen resistent. Ein weiterer Unterschied liegt in der Sekundärstruktur der beiden Prionen. Denn während das natürliche Protein zu 42% als a-Helix und nur zu 3% als b-Faltblatt-Struktur gefaltet ist, weißt das infektiöse Prion zu 30% eine a-Helix, aber zu 43% eine b-Faltblatt-Struktur auf. Dieser Unterschied in der Strukturverteilung beweist, dass es sich um Strukturisomere handeln muß, da bis jetzt auch keine chemischen Unterschiede gefunden worden sind. Die Veränderung der Struktur lässt vermuten, dass sie der Grund für die unterschiedlichen Eigenschaften der beiden Prionentypen ist. Beweisen kann ich diese Theorie aber leider nicht.

2.2 Aufgaben der zwei Prionentypen

Zuerst einmal ist zu sagen, dass noch nicht sehr viel über die Aufgaben der gesunden Prionen bekannt ist, so dass ich teilweise nur darüber spekulieren kann. Das Aufgabenfeld der infektiösen Prionen dagegen ist jedoch allseits bekannt. Sie sind verantwortlich für das Auftreten von manchen TSE. Zumindest nach Prusiner faltet das PrPsc das gesunde PrPc in infektiöse Prionen um, wodurch sich diese vermehren. Ziel der „bösen“ Prionen ist das Gehirn, wo sie sich anhäufen und es zu Proteinablagerungen kommt, welche die Gehirnzellen absterben lassen. Auf diese Weise wird das Gehirn löchrig und es kommt unweigerlich zum Tode. Die Funktion des gesunden Prions ist zwar noch weites gehend unerforscht, jedoch denke ich, dass das Protein irgendeine wichtige Rolle spielen muß, da es in nahezu allen Säugetieren vorhanden ist. Weil es hauptsächlich im Nervensystem vorkommt, kann man vermuten, dass es dort eine Aufgabe zu erfüllen hat. Vielleicht ist es für die Kommunikation der Nervenzellen untereinander zuständig oder es aktiviert irgendwelche Enzyme. Auf jeden Fall ist das Prion nicht unbedingt überlebenswichtig für den Organismus. Denn in einem Experiment veränderte man Mäuse gentechnisch so, dass ihnen die Gene für die Prionen fehlten, so dass die eigenständige Produktion dieses Proteins nicht mehr möglich war. Doch konnten bei den Mäusen keine Veränderungen im Verhalten oder Aussehen festgestellt werden. Lediglich der 24-Stunden/Tag-Nacht-Rhythmus wurde beeinflusst, so dass sich wahrscheinlich die Ruhephase der veränderten Mäuse verschlechterte. So ist also bis jetzt die einzig bewiesene Aufgabe der gesunden Prionen die Beteiligung an der Regulierung der „inneren Uhr“.

3. Übertragungswege von BSE

3.1 Übertragung von Prionen

Heutzutage gibt es unter den Wissenschaftlern fast ausnahmslos keine Bedenken mehr, dass Prionen beim Ausbruch von BSE eine wichtige Rolle spielen. Doch wie übertragen sich diese Proteine von einem Organismus auf den anderen? Eine bewiesene Tatsache ist die orale Ansteckung, zum Beispiel durch Aufnahme von Prionen-verseuchten Lebensmitteln oder Tiermehlen. Den Beweis lieferte ein Experiment, bei dem gesunde Mäuse mit infiziertem Rindergehirn gefüttert wurden. Kurz darauf zeigten die Mäuse Symptome von TSE. Ein weiterer gesicherter Weg ist die Übertragung der Krankheit vom Muttertier auf ihr Kind, die sogenannte vertikale Ansteckung. Jedoch liegt die „Wahrscheinlichkeit einer Übertragung sechs Monate vor Krankheitsausbruch bei der Mutter“[1] nur bei circa 10%, so dass die Übertragung vom Muttertier auf ihr Kind nur selten erfolgt. Umstritten dagegen ist die Theorie, nach der Rinder sich über Wiesen und Weiden infizieren können. So könnten die Prionen von infizierten Tieren durch den Kot und Nachgeburten auf die Weide gelangen. Da die Eiweiße sehr widerstandsfähig sind, könnten sie dort eine Zeit unbeschadet überstehen, bis sie von gesunden Rindern durch die Nahrung wieder aufgenommen werden, so dass auch diese erkranken. Diese These klingt zwar ziemlich plausibel, doch gibt es auch einige Fakten, die dagegen sprechen. So sind einige Experten der Meinung, dass erstens die Prionen überhaupt nicht von Pflanzen aufgenommen werden können und zweitens, wenn eine Ansteckung über die Weiden möglich wäre, nicht nur ein oder zwei Tiere an BSE erkranken würden. Ich persönlich kann eine Infektion über Weiden und Wiesen dagegen nicht ausschließen, da es meiner Meinung nach überhaupt nicht notwendig ist, dass die Prionen von den Pflanzen aufgenommen werden. So könnten sich doch zum Beispiel die Proteine einfach an die Pflanzen heften, so dass sie trotzdem von den Rindern aufgenommen werden können. Jedoch wäre diese Theorie nur in trockenen Gegenden oder über die Sommermonate hinweg möglich, da die Eiweiße ansonsten durch den Regen ausgespült werden. Den Widerlegungsversuch, eine Ansteckung über die Weiden auszuschließen, weil nur ein bis zwei Tiere pro Herde erkranken, kann ich ebenfalls nur anzweifeln, da auch bei der Verfütterung von infiziertem Tiermehl nur einzelne Tiere in einer Herde erkranken. Trotzdem ist es bewiesen, dass eine Ansteckung über Prionen-verseuchtes Tiermehl erfolgt. Somit kann nicht gewährleistet werden, dass keine Infektionsgefahr von Weiden ausgeht. Eine andere Übertragungsmöglichkeit von BSE würde entstehen, wenn Weiden mit Dünger bearbeitet worden wären, der aus Knochenmehl hergestellt wurde. Jedoch ist hier meiner Meinung nach das Ansteckungsrisiko eher gering, da erstens Knochen nicht zu den Hochrisikomaterialien[2] zählen und zweitens die Konzentration des verarbeiteten Knochenmehls im Dünger nicht sehr hoch ist, so dass die Anzahl der vorhandenen Prionen wahrscheinlich nicht ausreichen würde, um ein Infektion hervorzurufen. Ganz auszuschließen ist eine Gefahr aber nicht. Ein letzter mir bekannter Übertragungsweg für Tiere ist der durch Insekten. Wenn zum Beispiel eine Fleischfliege in den Kadaver von einem infizierten Rind ihre Eier setzt, würden die daraus schlüpfenden Maden sich von dem infektiösen Fleisch ernähren und somit Prionen aufnehmen. Diese sind nach Experimenten von Prof. Dr. Riesner auch noch im Puppenstadium nachweisbar. „Wenn also die Puppen auf der Wiese gefressen werden, haben wir ein Problem.“[3] Ob auch die später schlüpfenden Fliegen noch Prionen besitzen, ist zur Zeit aber noch nicht klar, da die Infektiosität mit der Zeit abnimmt. Für den Menschen gibt es neben der Aufnahme von infektiösen Lebensmitteln auch noch andere Wege Prionen aufzunehmen und sich somit mit der neuen Variante der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit zu infizieren. Der erste ist die Benutzung von unreinem Chirurgenbesteck.

Eine Gefährdung geht dann von diesem Instrument aus, wenn vorher ein nv-CJK-Patient damit operiert wurde. Denn der Erreger gehört zu den stabilsten Proteinen überhaupt. Er übersteht stundenlanges Kochen ebenso unbeschadet wie Dampfsterilisation oder Desinfektionsmittel. Es ist anzuraten, ein Einwegbesteck zu verwenden, um so ein unnötiges Risiko zu vermeiden. Ein weiterer Übertragungsweg von Prionen ist der durch Bluttransfusionen. In Experimenten wurde nachgewiesen, dass eine „BSE-Infektion über das Blut“[1] möglich ist. So könnte es gut sein, dass auch nv-CJK auf diese Weise übertragen werden kann. Um dieses Risiko zu verringern, ist es rechtlich vorgeschrieben, dass die weißen Blutkörperchen, sogenannte Leukozyten, aus dem Blut entfernt werden müssen, „da diese vermutlich die Erreger im Blut in sich tragen.“[2] Wie sie der Aussage entnehmen können, ist es jedoch noch nicht 100%tig geklärt, ob die Prionen wirklich nur alleine in den Leukozyten vorkommen. Aufgrund dessen ist eine Infektion durch Blutprodukte zum jetzigen Stand der Dinge sicherlich nicht auszuschließen.

3.2 weitere Theorien

Außer der Theorie, dass Prionen über Lebensmittel oder andere infizierte Lebewesen weitergegeben werden können, gibt es noch die These, dass bestimmte chemische Mittel BSE auslösen oder zumindest begünstigen können. So vermutete der britische Biobauer Mark Purdey bereits Anfang der 90er-Jahre, dass das Pestizid Phosmet BSE auslösen könnte. Phosmet ist ein starkes Nervengift, das in den 80er-Jahren zur Bekämpfung der Dasselfliege in Großbritannien eingesetzt wurde. Außerdem enthält es Thallium-Verbindungen, welche Gehirnentzündungen auslösen können. In Experimenten konnte zwar noch nicht nachgewiesen werden, dass Phosmet BSE auslöst, jedoch dass es die Prionenzahl auf den Nervenzellen ansteigen lässt. Somit ist zumindest bewiesen, dass das Pestizid die Ausbreitung von BSE im Organismus beschleunigt und die Anfälligkeit gegenüber dieser Krankheit steigert. Ein weiterer Indiz dafür ist der geographische Faktor. Denn auch in „anderen Ländern wie Irland und der Schweiz, wo ähnliche Präparate in geringeren Dosierungen eingesetzt wurden, trat ebenfalls häufig BSE auf, wenn auch in weitaus weniger Fällen als in Großbritannien.“[3] Neben dieser These gibt es nach Meinung einiger Experten auch noch einen anderen Weg der Prionenübertragung, nämlich den durch Wachstumshormone, welche aus Hirndrüsengewebe von Rindern hergestellt werden. In den 70er-Jahren wurden in Großbritannien Kühe mit solchen Präparaten versorgt, „um die Milchleistung zu steigern.“[4] Prionen könnten in diese Stoffe gelangt sein und Rinder auf diese Weise epidemieartig befallen haben. Meiner Meinung nach ist dieser Verbreitungsweg möglich, vorausgesetzt die Krankheit war schon vorher vorhanden, zum Beispiel in Form einer sehr selten auftretenden Erkrankung. Wenn jetzt das Gewebe eines infizierten Tieres zu einem solchen Hormonpräparat verarbeitet wird, infiziert es andere Tiere, dessen Gewebe ebenfalls wieder in Form von Hormonprodukten Rinder erkranken läßt, so dass dieser Kreislauf zu einer Epidemie ausarten kann. Diese These läßt sich mit Hilfe der Geschichte beweisen, denn in den 70er-Jahren wurden kleinwüchsige Kinder ebenfalls mit Wachstumshormonen behandelt. Zwar konnte man den Menschen helfen, jedoch trat in manchen Fällen einige Jahre später die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit auf.

[...]


[1] siehe Anhang: 4.

[2] siehe Angang: 5.

[1] Spektrum der Wissenschaft, S.16, 02/2001

[2] siehe Risikomaterial

[3] Spektrum der Wissenschaft, S.16, 02/2001

[1] siehe Risikomaterial

[2] www.berlinonline.de/wissen/berliner_zeitung/archiv/2000/0920/wissenschaft/0128/index.html

[3] www.ftd.de/pw/de/FTDA133O6GC.html

[4] www.naturkost.de/bse/bse3.htm

Details

Seiten
31
Jahr
2001
ISBN (eBook)
9783638106245
Dateigröße
897 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v1013
Institution / Hochschule
Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig – Biologisches Institut Braunschweig
Note
12 P
Schlagworte
Theorien Fakten

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