Open Access

Alexander Reinisch

• Die durch das humane Zytomegalievirus (HCMV) ausgelöste Retinitis kann bei HIV-Infizierten und immunsuppremierten Patienten zu einer Einschränkung der Sehfähigkeit bis hin zu Erblindung geführt. Die HCMV-Retinitis schädigt die Retina, diese Schäden sind in der Regel nicht reversibel. Stets besteht auch die Gefahr des Ausbrechens der Infektion im kontralateralen Auge. Die Therapie kann zu schweren Nebenwirkungen führen, jedoch konnte durch die Entwicklung des oral anwendbaren Valganciclovir eine deutliche Vereinfachung der Behandlung erreicht werden. Mit der Untersuchung der HCMV-Replikation in retinalen Pigmentepithel (RPE)-Zellen steht ein Versuchsmodell zur Verfügung, in welchem sowohl die Vermehrung des Virus in einer für die HCMV-Retinitis bedeutsamen Zelllinie untersucht werden kann, als auch Erkenntnisse über das Verhalten des Virus in immunprivilegierten Geweben gewonnen werden können. Über Valproinsäure (VPA) ist bekannt, dass dieses Medikament zu einer gesteigerten Replikation des HI-Virus führt, auch wurde für supertherapeutische Konzentrationen ein Einfluss auf die Replikation von HCMV beschrieben. Valproinsäure erfährt neben ihrer ursprünglichen Indikation als Antiepileptikum zunehmend eine Erweiterung des Indikationsspektrums. Neben der Verwendung bei psychiatrischen Erkrankungen, insbesondere bipolaren Erkrankungen und der Schmerztherapie stellt die Anwendbarkeit von VPA und Derivaten des Medikaments in der Therapie maligner Tumore eine interessante Entdeckung dar. Obwohl gezeigt werden konnte, dass VPA neben einer Beeinflussung des Neurotransmitter-Stoffwechsels unter anderem zu einer Hemmung der Histondeacetylase (HDAC), zu Veränderungen an intrazellulären Signaltransduktionskaskaden, dem NO-Stoffwechsel und peroxysomal Proliferator-aktivierten Rezeptoren führt, ist eine genaue Zuordnung der Wirkmechanismen zu den Effekten des Medikaments noch nicht vollständig möglich. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Valproinsäure auch in therapeutischen Konzentrationen und in einer für die HCMV-Retinitis wichtigen Zelllinie zu einer Replikationssteigerung des HCMV führt. Die Replikationssteigerung zeigte sich sowohl im vermehrten Auftreten von frühen und späten Virusproteinen als auch in der vermehrten Abgabe von infektionsfähigen Viren an das Kulturmedium. In Zellkulturen ist die Vorbehandlung mit VPA vor der Infektion mit HCMV entscheidend für die Steigerung der Replikation, es lässt sich eine Konzentrations- und Zeitabhängigkeit der Replikationssteigerung für den untersuchten Bereich zeigen. Die in der vorliegenden Arbeit vorgestellten Ergebnisse lassen es unwahrscheinlich erscheinen, dass die Steigerung der HCMV-Replikation über eine Stimulation der an der intrazellulären Signaltransduktion beteiligten Enzyme PKC, ERK1/2 und p38 vermittelt wird. Ebenso weisen vorliegende Ergebnisse darauf hin, dass die durch VPA bedingte HCMVReplikationssteigerung nicht durch eine Veränderung der iNOS- und der PPAR-Aktivität bedingt ist. Es ist publiziert, dass VPA die HDAC inhibiert und dass die Replikation von HCMV, wie auch die anderer Viren, zum Teil über die Acetylierung von Histonen reguliert wird. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass auch in RPE-Zellen VPA zu einer Hemmung der HDAC führt, welche im untersuchten Rahmen zeit- und konzentrationsabhängig ist. In dieser Arbeit werden zudem eine Reihe von Parallelen zwischen dem HDAC-Inhibitor TSA und VPA aufgezeigt. Auch TSA führt in RPE-Zellen zu einer Stimulation der HCMV-Replikation. Unterschiede zwischen VPA und TSA zeigten sich im früheren Auftreten und kürzeren Anhalten der Stimulation der Virusreplikation nach TSA-Vorbehandlung. Diese Unterschiede könnten jedoch Ausdruck einer unterschiedlichen Pharmakokinetik der beiden Wirkstoffe sein. Die Ergebnisse vorliegender Arbeit lassen die Hemmung der HDAC und eine hieraus folgende Hyperacetylierung von Histonen durch VPA als wahrscheinlichste Ursache für die stimulierende Wirkung des Medikamentes auf die HCMV-Replikation erscheinen.
• The retinitis caused by the human cytomegalovirus (HCMV) can lead to loss of vision and blindness in HIV infected or immunosuppressed patients. The HCMV retinitis damages the retina, usually these damages are irreversible. An outbreak of the infection in the contra lateral eye is always possible. Severe side effects mark the therapy with antiviral drugs, however, therapy handling has become easier by development of the oral applicably drug Valganciclovir. Retinal pigment epithelial (RPE)-cells contribute to the pathogenesis of the HCMV retinitis. These cells are also a model for examining the virus replication in an immunoprivileged tissue. Valproic acid (VPA) leads to an increased replication of the HI virus (HIV). Likewise, an increase of the HCMV replication after VPA treatment with supertherapeutical concentrations has been published. VPA was initially used as an antiepileptic drug. In the meantime it is used in pain therapy or to treat diseases of the central nervous system, especially bipolar disorders. Recently VPA is investigated as an antitumoral agent. VPAs influences neurotransmission, inhibits histone deacetylases (HDAC) and modifies the activity of signal transduction linked enzymes like phosphokinase C (PKC), extracellular signal-regulated protein kinase (ERK) 1/2 or p38 as well as the NO metabolism and the peroxysomal proliferators activated receptor δ (PPARδ). The data presented here demonstrate that VPA treatment stimulates the replication of HCMV in therapeutic plasma concentrations in RPE cells. The increase of the replication can be shown by staining for early and late virus antigens as well as by determination of the amount of infectious virus. Pre-treatment is necessary for the stimulation of the HCMV-replication. The observed effect is concentration and time dependent. Presumably the increase of HCMV replication is not caused by a stimulation of the signal transduction linked enzymes PKC, ERK1/2 or p38. Likewise, iNOS or PPARδ do not appear to play a significant role in VPA-induced increased HCMV-Replication. VPA is known to inhibit HDAC and HCMV replication like some other viruses is influenced by the cellular histone acetylation status. Also, this study shows parallels between VPA and Trichostatin A (TSA), another HDAC inhibitor. TSA pre-treatment also causes a stimulation of the HCMV replication in PRE cells. Both substances inhibit HADC and induce increased HCMV antige expression and replication in RPE cells. In conclusion, the data presented here show that therapeutic VPA concentrations induce increased HCMV replication in RPE cells in correlation with HDAC inhibition.