Natürliche Nasenmikroben bieten einen antiviralen Breitbandschutz

Viruserkrankungen der Atemwege stellen eine ernsthafte Bedrohung für die Tiergesundheit und die globale Ernährungssicherheit dar, insbesondere in intensiven Schweinehaltungssystemen. Viren wie das Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus (PRRSV), das Schweinegrippevirus (SIV), das Pseudorabiesvirus (PRV) und das Porcine Epidemic Diarrhea Virus (PEDV) verursachen große Ausbrüche, die zu hoher Sterblichkeit bei Ferkeln, Fortpflanzungsversagen bei Sauen und weltweit enormen wirtschaftlichen Verlusten führen. Aktuelle Impfstoffe bieten aufgrund häufiger Virusmutationen, begrenzter Abdeckung und kurzlebiger Immunität nur einen teilweisen Schutz, was die dringende Notwendigkeit neuer antiviraler Breitbandstrategien unterstreicht.

Jetzt hat ein Forschungsteam der Nanjing Agricultural University einen Wildtyp-Stamm von Bacillus subtilis (NS12) identifiziert, der aus der Nasenschleimhaut von Freilandschweinen isoliert wurde und eine bemerkenswerte Fähigkeit zeigt, Schleimhautoberflächen zu besiedeln und Virusinfektionen direkt zu blockieren.

Ein natürlicher probiotischer Schutzschild in der Nasenschleimhaut

Die epidemiologische Überwachung ergab, dass Schweine mit Zugang zum Freien deutlich weniger Atemwegsviren in sich trugen, ein Phänomen, das stark mit der Anreicherung von Bacillus subtilis in der Nasenhöhle zusammenhängt. Durch die Isolierung und Charakterisierung des Stammes NS12 entdeckte das Team, dass er bis zu zwei Wochen in der Nasenschleimhaut verbleiben und wirksame antivirale Metaboliten absondern kann, die in der Lage sind, ein breites Spektrum umhüllter Viren zu neutralisieren.

In kontrollierten Experimenten schützte NS12 Ferkel wirksam vor PRRSV- und PEDV-Infektionen, reduzierte die Viruslast, linderte Gewebeschäden und verbesserte die Überlebensraten. In einem Mausmodell bot die NS12-Behandlung einen starken Schutz vor einer PRV-Exposition und bestätigte damit die speziesübergreifende antivirale Wirksamkeit.

Duale antivirale Metaboliten: Surfactin-Derivate und Piceatannol

Die Studie hebt zwei wichtige antivirale Verbindungen hervor, die von NS12 abgesondert werden:
Neuartige Surfactin-Derivate (C16/C17) – sicherer und weniger zytotoxisch als Standard-Surfactin. Diese zyklischen Lipopeptide stören die Phospholipiddynamik der Virushülle und verhindern so die Membranfusion mit Wirtszellen.

Piceatannol – eine hydroxylierte Stilbenphenolverbindung, die die Lipide der Virushülle bindet, die Sättigung erhöht und die Membranflüssigkeit verringert, wodurch der Viruseintritt blockiert wird, ohne die Virusstruktur zu beschädigen.

Zusammen bilden diese Metaboliten eine „molekulare Firewall“ auf der Nasenschleimhautoberfläche und bieten eine direkte und breitbandige Barriere gegen Atemwegsviren.

Auf dem Weg zu nachhaltigen antiviralen Strategien

Diese Arbeit zeigt, dass ein natürlich vorkommendes nasales Probiotikum die Virusinvasion durch Metaboliten-vermittelte Mechanismen direkt hemmen kann. Im Gegensatz zu Impfstoffen, die auf spezifische Virusantigene abzielen, wirkt NS12 auf der Ebene der Virushülle, die von Wirtszellen stammt, wodurch eine Resistenz durch Virusmutation weitaus unwahrscheinlicher wird.“

Professor Qian Yang, korrespondierender Autor der Studie

Die Forscher schlagen vor, dass Bacillus subtilis NS12 zu intranasalen probiotischen Sprays, funktionellen Futterzusätzen oder sogar veterinärmedizinischen Virostatika der nächsten Generation weiterentwickelt werden könnte. Da ihr Mechanismus auf die Virushülle abzielt, kann die Strategie auch gegen menschliche Atemwegsviren wie Influenza und Coronaviren eingesetzt werden.

Quellen: