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Flaviviren

In Insekten geboren

Die Erreger einiger klassischer Tropenkrankheiten rücken immer näher. Haben bisher nur Reisende beispielsweise das West-Nil-Fieber und Zika-Infektionen mitgebracht, so beobachten die Mediziner auch im gemäßigten Europa neuerdings Krankheitsfälle bei Patienten, die nie in Risikogebieten waren.
Edith Schettler
09.03.2021  08:30 Uhr

Flaviviren pendeln zwischen verschiedenen Säugetieren und Vögeln. Als Transportmittel nutzen sie Insekten. Die Gattung trug wegen dieser Besonderheit früher den Namen »Arboviren«, Arthropod-borne viruses – in Gliederfüßern geborene Viren. Mit der Zeit setzte sich jedoch die Bezeichnung Flaviviren durch, Namensgeber (flavus, lateinisch für gelb) waren die Gelbfieber-Viren. Neben ihnen gehören zur Virusfamilie das Zika-Virus, das West-Nil-Virus, das Japanische-Enzephalitis-Virus, das Frühsommer-Meningoenzephalitis-Virus (FSME), das Dengue-Virus, das Hepatitis-C-Virus und andere, die für den Menschen nicht pathogen sind. In ihrem Aufbau ähneln sich die Flaviviren. Ihr genetisches Material besteht aus einer RNA mit positiver Polarität. Diese ist umgeben von einem Kapsid, das aus nur einem einzigen Protein besteht, dem C-Protein. Die Virushülle setzt sich aus einem Netz von E-Proteinen zusammen. Matrix- oder M-Proteine interagieren sowohl mit dem Kapsid als auch mit den Hüllproteinen.

Die Vermehrung geschieht vorwiegend im Endoplasmatischen Retikulum (ER) von Immunzellen des Wirtes. In nur einem einzigen offenen Leserahmen der Viren-RNA, also in einem Bereich der DNA, der sich zwischen einem Startcodon und einem Stopcodon befindet, ist die Information für ein Riesen-Polyprotein gespeichert. Dieses besteht aus mehr als 3000 Aminosäuren und entsteht im Zytoplasma der Wirtszelle. Proteasen zerlegen es anschließend in die eigentlichen Virusproteine, die C-, M- und E-Proteine für den Aufbau der neuen Virionen.

Im Gepäck der Insekten

Die von Flaviviren hervorgerufenen Erkrankungen sind von erheblicher Bedeutung für den Menschen. So erkranken jährlich nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) 390 Millionen Menschen weltweit allein am Denguefieber, 200.000 am Gelbfieber.

Die Infektionen sind gegenwärtig nicht heilbar, jedoch gibt es Impfstoffe gegen Gelbfieber, die Japanische Enzephalitis und die Frühsommer-Meningo-Enzephalitis (FSME). Der beste Schutz vor den anderen durch Flaviviren verursachten Erkrankungen ist ein konsequenter Schutz vor den Überträgern, Mücken oder Zecken, mit Repellentien, körperbedeckender Kleidung und Moskitonetzen.

Stechmücken, vor allem die Gelbfiebermücke Aedes aegypti, oder Zecken wie der Gemeine Holzbock Ixodes ricinus fungieren als Vektoren und übertragen die Viren von Mensch zu Mensch. Lediglich das Hepatitis-C-Virus benötigt keinen Vektor, hier erfolgt die Infektion meist über Blutkonserven oder sexuelle Kontakte. Bei einer Blutmahlzeit an einem Infizierten nehmen die Insekten Viren aus seinem Blut in ihren Magen auf. Dort vermehren sich die Viren in den Epithelzellen und gelangen weiter über den Blutkreislauf in den Speichel. Bei der nächsten Mahlzeit injiziert das Insekt zunächst ein wenig Speichel in die Biss- oder Stichstelle, um mit einem Lokalanästhetikum das Schmerzempfinden des Opfers auszuschalten und unbehelligt saugen zu können. Zeitgleich gelangen die Viren ins Blut des neuen Wirtes. Manche Mücken übertragen die Viren auch auf ihre direkten Nachkommen, also auf das Gelege und die Larven, die dann ohne vorherige Blutmahlzeit Träger der Viren sind.

Der entscheidende Faktor für die Verbreitung der Insekten ist die Temperatur. Sie können sich nur innerhalb bestimmter Isothermen vermehren. Im Zuge der weltweiten Erderwärmung breitet sich diese Zone immer weiter vom Äquator her nach Norden und Süden aus, sodass die Insekten auch in Ländern der gemäßigten Klimazone Fuß fassen können. So wurden im Jahr 2012 die ersten Asiatischen Tigermücken (Aedes albopictus) auf Mallorca entdeckt, 2016 in Großbritannien. Forscher haben berechnet, dass die Insekten in den Jahren zwischen 2030 und 2050 in weiten Teilen Europas die nötigen Lebensbedingungen vorfinden werden. Kalte Winter können die Mücken im Eistadium überdauern.

Affinität zum ZNS

In Europa überträgt der Gemeine Holzbock (Ixodes ricinus) den Erreger der FSME. Auch hier ist erkennbar, dass sich die Risikogebiete in den letzten Jahren immer weiter nach Norden verschieben. Etwa 0,5 bis 2 Prozent der Zecken gelten als Träger der FSME-Viren. Das Risiko einer Infektion ist deshalb zwar gering, doch tritt die Erkrankung auf, verläuft sie in 50 Prozent der Fälle schwer, mit einer Entzündung des Gehirns, der Hirnhäute oder des Rückenmarks und teilweise irreversiblen Lähmungen.

Dagegen relativ harmlos ist das Zika-Virus. Es ruft bei 80 Prozent der Infizierten gar keine Symptome hervor, der Rest der Patienten klagt einige Tage lang über Hautausschläge, Fieber, Gelenk-, Muskel- und Kopfschmerzen sowie Erbrechen. Lediglich während einer Schwangerschaft ist eine Infektion gefährlich, denn sie kann zu einer Mikrozephalie mit schweren Missbildungen des Gehirns beim Kind führen. 

Erstmals isolierten Forscher das Zika-Virus im Jahr 1947 in Uganda, danach gab es zwischen 1960 und 1980 vereinzelte Krankheitsfälle in Afrika. Im Jahr 2015 erreichte das Virus schließlich Südamerika, ein Jahr später den Süden Nordamerikas. Im Herbst 2019 traten erste autochthone, das heißt vor Ort erworbene Fälle in Südfrankreich auf. Das Virus ist über Stechmücken der Gattung Aedes oder sexuelle Kontakte übertragbar. Die in Europa bereits vielerorts heimisch gewordene Tigermücke ist ein geeigneter Vektor für die Übertragung. Mückenschutz und das Verwenden von Kondomen in Risikogebieten sowie beim Geschlechtsverkehr mit Reiserückkehrern aus Risikogebieten vermindern das Infektionsrisiko. Schwangere Frauen, Frauen mit Kinderwunsch und deren Partner sollten sich nicht in Risikogebieten aufhalten, denn das Zika-Virus kann über die Plazenta auf das ungeborene Kind übertragen werden und schwere Fehlbildungen verursachen.  Verschiedene Impfstoffe, darunter auch ein mRNA-Impfstoff sowie ein antiviraler Arzneistoff, sind momentan Gegenstand der Forschung.

Der Mensch als Fehlwirt

Auch der Erreger der Japanischen Enzephalitis ist in der Lage, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden. Das Virus, von dem mehrere Subtypen in Umlauf sind, kommt vor allem in Ost- und Südostasien vor. Wildlebende Vögel, Reptilien und Fledermäuse bilden das Reservoir für die Viren. Überträger sind wiederum Mücken der Gattungen Aedes oder aber Culex, eines weiteren Spezialisten für den Transport von Flaviviren. Sie übertragen die Viren aber nicht direkt von den Wildtieren auf den Menschen, sondern meist zuerst auf Haustiere und von diesen dann auf den Menschen. In Japan selbst ist die Erkrankung gut unter Kontrolle, seit die Landwirte ihre Haustiere regelmäßig impfen lassen. Auch die Japanische Enzephalitis verläuft in der Mehrheit der Fälle mild oder sogar asymptomatisch. Jeder fünfte Infizierte leidet jedoch unter schwereren, grippeähnlichen Symptomen. Dringen die Viren in das ZNS vor, verursachen sie eine Entzündung, die in 20 Prozent der Fälle tödlich endet. Krämpfe, Lähmungen und Bewusstseinstrübungen bestimmen das Krankheitsbild, häufig bleiben neurologische Störungen zurück.

Das West-Nil-Fieber äußert sich mit den gleichen Symptomen, selbst in der Häufigkeit von Komplikationen und der Todesrate unterscheidet es sich von der Japanischen Enzephalitis kaum. Im Gegensatz zum Japanische-Enzephalitis-Virus kommt das West-Nil-Virus weltweit vor und hat sich bereits in der gemäßigten Klimazone Europas niedergelassen. 

Zugvögel brachten es aus ihren Winterquartieren in Afrika mit. Das Robert Koch-Institut (RKI) geht davon aus, dass die Viren in Deutschland überwintern können und die heimische Gemeine Stechmücke Culex pipiens als Vektor benutzen. Waren im Jahr 2018 zunächst nur Infektionen bei Vögeln und Pferden bekannt geworden, gab es im Jahr darauf bereits die ersten autochthon erworbenen Erkrankungen beim Menschen. Eigentlich ist der Mensch für das Virus ein Fehlwirt und stellt deshalb keine Virusquelle dar. Das RKI vermutet, dass die Erkrankungen in der Zukunft zunehmen, wenn die Temperaturen weiterhin anhaltend hoch bleiben. Alle von Flaviviren verursachten Krankheiten sind in Deutschland meldepflichtig. 

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