Aviäre Influenza - Ursachen und Pathogenese

Ursachen der Vogelgrippe

Die Vogelgrippe beim Menschen wird durch das Influenza-A-Virus der Gattung Influenzaviren aus der Familie der Orthomyxoviridae verursacht. Es wird als behülltes Virus klassifiziert. Das Virion hat eine unregelmäßige oder ovale Form und ist mit einer Lipidmembran bedeckt, die von Glykoprotein-Spikes (Spiculae) durchdrungen ist. Sie bestimmen die Hämagglutinations- (H) oder Neuraminidase- (N) Aktivität des Virus und wirken als dessen Hauptantigene. Es gibt 15 (einigen Quellen zufolge 16) Varianten von Hämagglutinin und 9 von Neuraminidase. Ihre Kombination bestimmt das Vorhandensein von Virussubtypen, wobei 256 Kombinationen theoretisch möglich sind. Das moderne „menschliche“ Influenzavirus weist Kombinationen der Antigene H1, H2, H3 und N1, N2 auf. Serologische Untersuchungen zeigen, dass es sich um eine schwere Pandemie von 1889-1890 handelte. Der Subtyp H2N2 verursachte die mittelschwere Epidemie von 1900–1903, der Subtyp H3N2 die „Spanische Grippe“-Pandemie von 1918–1919 – H1N1, die ein zusätzliches Protein enthält, das aus dem Vogelgrippevirus gewonnen wurde. Vogelgrippe-Epizootien der letzten Jahre werden mit den Subtypen H5N1, H5N2, H5N8, H5N9, H7N1, H7N3, H7N4 und H7N7 in Verbindung gebracht. Die Subtypen H1, H2, H3, N2 und N4 zirkulieren in Wildvogelpopulationen und ähneln somit dem menschlichen Influenza-A-Virus.

Unter der Lipidmembran befindet sich eine Schicht aus Matrixprotein M-Protein. Das unter der zweischichtigen Membran gelegene Nukleokapsid ist nach dem Typ der helikalen Symmetrie organisiert. Das Genom wird durch einzelsträngige RNA repräsentiert, die aus acht separaten Segmenten besteht. Eines der Segmente kodiert für die Nichtstrukturproteine NS1 und NS2, der Rest für Virionproteine. Die wichtigsten sind NP, das regulatorische Funktionen erfüllt, M-Protein, das eine wichtige Rolle bei der Morphogenese des Virus spielt und sein Genom schützt, und interne Proteine - P1-Transkriptase, P2-Endonuklease und B3-Replikase. Unterschiede in den Strukturproteinen des Vogelgrippevirus und der menschlichen Grippe stellen eine unüberwindbare Artenbarriere dar, die die Replikation des Vogelgrippevirus im menschlichen Körper verhindert.

Verschiedene Subtypen dieses Virus weisen unterschiedliche Virulenz auf. Am virulentesten ist der Subtyp H5N1, der in den letzten Jahren eine Reihe ungewöhnlicher Eigenschaften entwickelt hat:

• hohe Pathogenität für den Menschen;
• die Fähigkeit, Menschen direkt zu infizieren;
• die Fähigkeit, eine Überproduktion entzündungsfördernder Zytokine zu verursachen, begleitet von der Entwicklung eines akuten Atemnotsyndroms;
• die Fähigkeit, Schäden an mehreren Organen zu verursachen, darunter Schäden an Gehirn, Leber, Nieren und anderen Organen;
• Resistenz gegen das antivirale Medikament Rimantadin;
• Resistenz gegen die Wirkung von Interferon.

Das Vogelgrippevirus ist im Gegensatz zum menschlichen Grippevirus in der Umwelt stabiler. Bei einer Temperatur von 36 °C stirbt es innerhalb von drei Stunden ab, bei 60 °C innerhalb von 30 Minuten und sofort bei der Wärmebehandlung von Lebensmitteln (Kochen, Braten). Es verträgt Gefrieren gut. In Vogelkot überlebt es bis zu drei Monate, in Wasser bei einer Temperatur von 22 °C vier Tage und bei 0 °C mehr als einen Monat. In Vogelkadavern bleibt es bis zu einem Jahr aktiv. Herkömmliche Desinfektionsmittel inaktivieren es.

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Pathogenese der Vogelgrippe

Der Mechanismus der Entstehung der durch das H5N1-Virus verursachten Influenza beim Menschen ist derzeit noch nicht ausreichend erforscht. Es wurde festgestellt, dass der Ort seiner Replikation nicht nur die Epithelzellen der Atemwege, sondern auch Enterozyten sind. Unter Berücksichtigung allgemeiner biologischer und immunpathologischer Prozesse ist davon auszugehen, dass sich die Pathogenese der Influenza A (H5N1) beim Menschen nach denselben Mechanismen entwickelt.

Verschiedene Hämagglutinine von Vogelgrippeviren unterscheiden sich in ihrer Fähigkeit, den Rezeptor zu erkennen und daran zu binden – die Sialinsäure, die im Oligosaccharid der Zellmembranen mit Galaktose verknüpft ist. Hämagglutinine menschlicher Influenzaviren interagieren mit Resten dieser Säure, die durch eine 2,6-Bindung mit Galaktose verbunden sind, und Hämagglutinin von Vogelgrippeviren erkennt sie in einer 2,3-Bindung mit Galaktoseresten. Die Art der Bindung der terminalen Sialinsäure und die konformationelle Mobilität der Oligosaccharide von Oberflächenlektinen sind die Hauptelemente der Barriere zwischen Arten für Vogel- und menschliche Influenzaviren. Lektine menschlicher Trachealepithelzellen umfassen Lektine mit einem 2,6-Bindungstyp und enthalten keine Oligosaccharide mit einem 2,3-Bindungstyp, der für Epithelzellen des Darmtrakts und der Atemwege von Vögeln charakteristisch ist. Veränderungen der biologischen Eigenschaften des hochpathogenen Stammes des A (H5N1)-Virus und seine Fähigkeit, die Interspeziesbarriere zu überwinden, können zu Schäden an verschiedenen menschlichen Zelltypen mit der Entwicklung schwererer Krankheitsformen führen. Im klinischen Bild solcher Pathologien entwickelt sich neben dem katarrhalischen Syndrom eine Schädigung des Magen-Darm-Trakts.

Epidemiologie der Vogelgrippe

Das Hauptreservoir des Virus in der Natur sind Zugvögel der Ordnungen Anseriformes (Wildenten und Gänse) und Charadriiformes (Reiher, Regenpfeifer und Seeschwalben). Wildenten sind von größter Bedeutung. Influenzaviren in Eurasien und Amerika entwickeln sich unabhängig voneinander, sodass Migration zwischen Kontinenten bei der Verbreitung des Virus keine Rolle spielt; Flüge nach Längengraden sind von entscheidender Bedeutung. Für Russland sind in dieser Hinsicht die zentralasiatisch-indischen und ostasiatisch-australischen Migrationsrouten von Bedeutung. Dazu gehören Routen nach Sibirien über Malaysia, Hongkong und China, also Regionen, in denen sich neue Varianten des Virus intensiv bilden. Die ostafrikanisch-europäischen und westpazifischen Routen sind weniger bedeutsam.

Bei wildlebenden Wasservögeln verursacht das Virus keine klinisch manifeste Erkrankung, obwohl bei Küstenseeschwalben ein großflächiger schwerer Grippeausbruch beschrieben wurde. Das Virus vermehrt sich bei Vögeln hauptsächlich im Darm und gelangt daher mit dem Kot und in geringerem Maße mit Speichel und Atemwegsmaterial in die Umwelt. 1 g Kot enthält genügend Viren, um 1 Million Geflügel zu infizieren.

Der Hauptübertragungsmechanismus des Virus bei Vögeln ist fäkooral. Wasservögel (Enten) können das Virus transovariell übertragen und dienen somit als natürliches Reservoir und verbreiten es entlang ihrer Zugrouten. Sie sind die Hauptinfektionsquelle für Hausvögel, die im Gegenteil an schweren Grippeformen leiden, die mit einem Massensterben (bis zu 90 %) einhergehen. Der gefährlichste Subtyp ist H5N1. Die Infektion erfolgt bei freier Haltung und Kontaktmöglichkeit mit wilden Artgenossen. Dies ist besonders typisch für die Länder Südostasiens (China, Hongkong, Thailand, Vietnam und andere). Dort gibt es neben großen Geflügelfarmen auch viele kleine Bauernhöfe.

Das Vogelgrippevirus kann Säugetiere befallen: Robben, Wale, Nerze, Pferde und vor allem Schweine. Fälle, in denen das Virus in die Population der letzteren eindrang, wurden 1970, 1976, 1996 und 2004 beobachtet. Diese Tiere können auch vom menschlichen Grippevirus befallen werden. Derzeit ist die Anfälligkeit des Menschen für solche Vogelviren gering. Alle Infektionsfälle betrafen Personen, die langfristigen und engen Kontakt mit kranken Vögeln hatten. Ein in Großbritannien durchgeführtes Experiment zur Einführung verschiedener Subtypen des Virus in den Körper von Freiwilligen verlief negativ.

In Thailand, wo 60 Millionen Menschen leben, wurden während einer Tierseuche, von der zwei Millionen Vögel betroffen waren, zwölf Fälle der Krankheit beim Menschen zuverlässig nachgewiesen. Insgesamt wurden bis 2007 etwa 300 Fälle der Vogelgrippe beim Menschen registriert. Zwei Infektionsfälle durch eine erkrankte Person wurden offiziell registriert.

Diese Daten deuten darauf hin, dass zirkulierende Stämme des Vogelgrippevirus keine ernsthafte Bedrohung für den Menschen darstellen. Daher kann der Schluss gezogen werden, dass die Barriere zwischen den Arten recht stark ist.

Es gibt jedoch Fakten, die uns davon ausgehen lassen, dass die Vogelgrippe eine globale Bedrohung darstellt. Erstens können die obigen Informationen aus anderen Perspektiven interpretiert werden.

• Auch vereinzelte Fälle von Infektionen von Menschen durch Vögel und durch kranke Menschen deuten darauf hin, dass die Barriere zwischen den Arten nicht absolut unüberwindbar ist.
• Die tatsächliche Zahl der Infektionsfälle durch Geflügel und möglicherweise auch durch erkrankte Menschen dürfte angesichts der realen Situation in Regionen, in denen Tierseuchen grassieren, um ein Vielfaches höher sein. Während der H7N7-Grippe-Epizootie in Holland erkrankten 77 Menschen, einer starb. Bei Kontaktpersonen mit Erkrankten wurden hohe Antikörpertiter festgestellt, was ebenfalls auf eine mögliche Übertragung des Virus von Mensch zu Mensch hindeutet, allerdings mit einem Verlust der Virulenz.

Zweitens ist das mutagene Potenzial des Vogelgrippevirus, insbesondere des Subtyps H5N1, sehr hoch.

Drittens sind Schweine anfällig für Vogelgrippe- und Humangrippeviren, sodass es theoretisch möglich erscheint, dass die Erreger im Körper des Tieres aufeinandertreffen. Unter diesen Bedingungen können sie hybridisieren und verschiedene Viren produzieren, die hochvirulent sind, den Vogelgrippeviren ähneln und gleichzeitig von Mensch zu Mensch übertragen werden können. Aufgrund der weiten Verbreitung der Vogelgrippe hat sich diese Wahrscheinlichkeit dramatisch erhöht. Es wurden zwar auch Fälle von Infektionen mit der Schweinegrippe beim Menschen beschrieben, doch ist das gleichzeitige Eindringen beider Viren in den menschlichen Körper noch unwahrscheinlicher.

Viertens haben genetische Methoden bewiesen, dass die Spanische Grippepandemie von 1918–1919 einen „Vogel“-Ursprung hatte.

Fünftens steigt unter modernen Bedingungen aufgrund der Globalisierungsprozesse und der Verfügbarkeit schneller Transportmittel die Möglichkeit der Verbreitung des Assortantvirus stark an. Daher kann man davon ausgehen, dass die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer neuen Variante des Influenza-A-Virus und die Entstehung einer schweren Pandemie sehr hoch ist.

Mathematische Modellierungsmethoden haben gezeigt, dass in einer Stadt mit sieben Millionen Einwohnern (Hongkong) die Zahl der Infizierten auf dem Höhepunkt der Epidemie täglich 365.000 Menschen erreichen könnte (zum Vergleich: In Moskau während der Grippepandemie 1957 lag diese Zahl unter 110.000 Menschen pro Tag). WHO-Experten zufolge ist es möglich, dass die schnelle Keulung von Vögeln während der Tierseuche in Hongkong 1997 eine Grippepandemie verhindert hat. US-Experten prognostizieren, dass im Falle einer Pandemie in Amerika 314.000 bis 734.000 Menschen ins Krankenhaus eingeliefert werden müssen und 89.000 bis 207.000 sterben werden.

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