Ärzte Zeitung, 20.02.2006

HINTERGRUND

Porträt eines vielseitigen Erregers - Influenzaviren sind Meister der Verwandlung

Von Thilo Resenhoeft und Thomas Müller

Modell eines Influenzavirus. Außen befinden sich das Glykoprotein Hämagglutinin (gelb) und das Enzym Neuraminidase (blau), innen acht RNA-Stränge. Foto: GSK

Kugeln aus Proteinen und Nukleinsäuren, knapp ein Zehntausendstel Millimeter groß - unter dem Elektronenmikroskop wirken Influenzaviren nicht besonders bedrohlich. Auch ihre genetische Ausstattung ist nicht gerade üppig.

Nur acht Gene, die den Bauplan für zehn virale Proteine liefern, befinden sich in ihrem Inneren. Diese genügen den Partikeln aber, um die Kontrolle über lebende Zellen zu übernehmen, sich darin zu vermehren und die Zellen zu töten.

Ob die Viren dabei nur ein paar Lungenepithelzellen schädigen oder ihren Wirt komplett umbringen, auch welchen Organismus sie bevorzugen, das hängt mitunter nur von ein paar kleinen Unterschieden in ihren acht Genen ab. Das Vogelgrippevirus H5N1 befällt zwar vor allem Vögel und nur bei intensivem Kontakt mit erkrankten Tieren auch Menschen. Virologen befürchten aber, das könnte sich durch wenige Mutationen ändern und zu einer Pandemie mit Millionen Toten führen.

Weiterentwicklung von H5N1 ist relativ schnell möglich

"Die Mutation des Virus ist längst überfällig", sagt Professor Matthias Stoll von der Medizinischen Hochschule Hannover. Eine Weiterentwicklung des Erregers sei relativ schnell möglich. Noch ist die Vogelgrippe aber eine reine Tierkrankheit, die sich bisher nicht von Mensch zu Mensch übertragen läßt.

Die Virologen unterteilen Influenzaviren in die Typen A, B und C. Nur Typ A, zu dem auch der Vogelgrippe-Erreger H5N1 gehört, kann die gefürchtete Pandemie bei Menschen auslösen. Bei einer Infektion gelangen die Viren zunächst auf die Schleimhäute der oberen Atemwege.

Dann kommt das Virusprotein Hämagglutinin zum Zuge: Es sitzt wie ein Stachel auf der Virenhülle und heftet sich an spezielle Rezeptoren der Wirtszelle. Die Zelle zieht das Virus nun in ihr Inneres. Dort werden die acht RNA-Stränge mit den genetischen Informationen freigesetzt. Sie übernehmen die Zellsteuerung und sorgen dafür, daß die Zelle nun fast nur noch neue Viren produziert.

Ein zweites charakteristisches Oberflächenprotein, die Neuraminidase, löst die Viruspartikel 10 bis 24 Stunden nach Infektion von der Zelle ab. Dann kann der Prozeß von neuem beginnen. Durch diesen Schneeballeffekt vermehrt sich das Virus rasend schnell.

Dies alles passiert zunächst in den äußersten Zellschichten der Atemwege, zum Beispiel des Rachenraums. Von dort gelangen die Viren über die Luftröhre in die Lunge. "Es geht im schlimmsten Fall Stockwerk für Stockwerk tiefer", sagt der Virologe Professor Hans-Dieter Klenk von der Universität Marburg. Ein akutes respiratorisches Distress-Syndrom (ARDS) kann wenig später folgen. Bei dieser akuten Entzündung des Lungengewebes kann die Lunge die ihre Fähigkeit zur Sauerstoffaufnahme verlieren.

Das größte Problem ist, daß bei der Vermehrung der Viren viele Varianten des Erregers entstehen. Denn die Schlüsselmoleküle Neuraminidase (N) und Hämagglutinin (H) sitzen an der Außenseite des Virus und sind ständig Antikörper-Reaktionen des menschlichen Immunsystems ausgesetzt.

Um den Antikörpern zu entgehen, wandeln sich die Moleküle schnell. Durch die schnelle Veränderung der Moleküle muß sich der Körper in jeder Grippesaison mit einem leicht veränderten Virus auseinandersetzen, gegen das er nur unzureichend gerüstet ist. So kommt es zu den üblichen saisonalen Grippe-Epidemien, und daher muß für jede Grippesaison ein neuer Impfstoff hergestellt werden.

Die Buchstaben H und N dienen den Virologen auch zur Benennung der Viren. Bekannt sind 16 verschiedene H-Typen und 9 Versionen vom Typ N. Klenk geht davon aus, daß in der Natur Viren mit vielen H-N-Kombinationen vorkommen. Die Wirte sind meist Vögel. Viele Virenvarianten sind so gut an sie angepaßt, daß die Vögel problemlos überleben. Bei Menschen sind derzeit zwei H-Typen und drei N-Typen bekannt.

Virenkreuzungen führten 1957 und 1968 zu Pandemien

Voraussetzung für eine Pandemie wäre, daß sich ein Tier-Influenzavirus an Menschen anpaßt. Dies könnte dann passieren, wenn sich etwa ein Vogelgrippevirus mit einem menschlichen Influenzavirus kreuzt. "Dafür müßte zunächst eine menschliche Zelle von beiden Viren befallen werden", sagt Klenk.

Die Erbanlagen beider Viren könnten sich dann vermischen, und es könnte ein neues, an Menschen angepaßtes, Virus entstehen, das aber an seiner Oberfläche einen Teil des Vogelgrippe-Proteine besitzt - das Virus wäre dem menschlichen Immunsystem zum Teil unbekannt. Solche Virenkreuzungen führten zu den Pandemien von 1957 und 1968 mit weltweit jeweils eine Million Toten.

Vogelgrippeviren können sich aber auch direkt durch Mutationen an Menschen anpassen. Dann sind sie für das menschliche Immunsystem komplett unbekannt. Das geschah bei der Pandemie von 1918. Damals starben weltweit zwischen 20 und 50 Millionen Menschen.

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FAZIT

Die meisten Influenza-Stämme bevorzugen Vögel, doch in der Vergangenheit haben sich immer wieder einzelne Stämme an Menschen angepaßt. Jedes Mal, wenn ein neuer Tiervirenstamm auf Menschen überspringt, kann dies eine Pandemie auslösen, weil die Erreger für das menschliche Immunsystem neu sind. Hat sich ein neuer Stamm über eine Pandemie bei Menschen etabliert, kann er danach nur noch mildere saisonale Epidemien auslösen.

 

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