Westnil-Virus Familie Flaviviridae, Genus Flavivirus Die Infektion mit

Westnil-Virus
Familie Flaviviridae, Genus Flavivirus
Die Infektion mit Westnil-Virus (WNV) verläuft bei ca. 80 % der Patienten symptomlos (1,
2). Bei Erkrankung wird 2-10 Tage nach Infektion ein schneller Fieberanstieg beobachtet,
teilweise mit Schüttelfrost, Benommenheit und starken Kopf- und Augenschmerzen. Am 2.-5.
Krankheitstag tritt bei der Hälfte der Patienten ein Ausschlag auf. Die klassische Verlaufsform endet (ohne Therapie) nach 3-5 Tagen, meist vollständig. Spätfolgen sind selten. In etwa
einem von 150-320 Fällen können schwere sog. neuroinvasive Verlaufsformen (Enzephalitis,
Meningitis) auftreten (2, 3). Die Inzidenz einer komplizierten WNV-Erkrankung liegt also
unter 1 %.
Von den Komplikationen betroffen sind vorwiegend ältere Personen. Nach USamerikanischen Analysen ist die schwere Verlaufsform bei Personen zwischen 50-59 Jahren
10x häufiger als bei den 0-19jährigen (1), bei Personen über 80 Jahren sogar 43x häufiger.
Diabetiker und immunsupprimierte Patienten bilden ebenfalls eine Risikogruppe. Eine ursächliche Therapie existiert nicht. Hochdosiertes Ribavirin und Interferon-α wirken in vitro, kontrollierte klinische Studien existieren jedoch nicht (1). An der Entwicklung von Impfstoffen
wird noch gearbeitet, bisher ist lediglich ein Impfstoff für Pferde zugelassen (USA, (2))
Erreger
Das Westnil-Virus gehört zu der von Mücken übertragenen Gruppe der Flaviviren, die auch
die Erreger der St. Louis Enzephalitis, Murray Valley Enzephalitis und Japanischen Enzephalitis umfaßt. Das sog. Kunjin-Virus wird als
australischer/südost-asiatischer Subtyp des
WNV angesehen. WNV wurde erstmalig 1937
aus einer Patientin in der Westnil-Region
Ugandas isoliert. In den 1960er und 1970er
Jahren wurden WNV und andere Arboviren
intensiv erforscht. Aus diesen Jahren stammen
die meisten Daten zu Übertragungswegen und
Verbreitung in Vögeln (5,6). Der Ausbruch des
Westnil-Fiebers in den USA 1999 initiierte
weitere Forschung zu Vermehrung und Ökologie des Virus, die jedoch nur teilweise auf europäische Verhältnisse übertragbar sind (1, 11).
Ökologie
WNV-Infektionen beschränken sich in der Regel auf warme Feuchtgebiete (5). Bekannt war
das WNV zunächst in der „alten Welt“, d.h.
Afrika und Eurasien. Seit 1999 hat sich das
Virus in Nordamerika ausgebreitet (für eine
Übersicht s. (2)). Eine Übersicht über das europäische Vorkommen des Virus gibt Abb. 1.
Abbildung 1: Verbreitung des Westnil-Virus in Europa, basierend auf Virusisolierungen aus Mücken und
Wirbeltieren (), bestätigten Fällen von WestnilFieber bei Menschen oder Pferden () sowie auf Antikörpernachweis bei Wirbeltieren (Ο, sowie schraffierte
Flächen). Quelle: (5)
Zwei grundlegende Zyklen der Virusvermehrung sind beschrieben worden (5):
a) rural – Wildvögel/Wasservögel und ornithophile Stechmücken (z.B. Culex pipiens Komplex)
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b) urban – synanthrope Vögel (Raben, Krähen, Tauben) sowie Hausvögel (Hühner, Gänse,
auch Zootiere) und Stechmücken, die an Säugetieren und an Vögeln saugen („Brückenvektoren“, z. B. Culex pipiens/molestus)
Virusvermehrung wurde jedoch auch in mehreren Säugetierarten und bei Fröschen nachgewiesen (5), die jedoch für die Aufrechterhaltung des Zyklus nur eine marginale Rolle spielen
dürften. Bei Pferden versursacht WNV eine neurologische Erkrankung, die in etwa 40 % der
Fälle zum Tode führt.
Das Vorkommen von WNV in Mitteleuropa wird auf Zugvögel zurückgeführt, die sich in den
Endemiegebieten Afrikas infizieren und das Virus in gemäßigtere Zonen einschleppen. Insbesondere in Osteuropa scheint es bereits saisonal endemische Foci des ruralen WNV-Zyklus zu
geben. Berichte über vereinzelte Erkrankungen bzw. seropositive Individuen liegen v.a. aus
Osteuropa vor (1960-1998, Übersicht in (5)). In Italien (Toskana) und Südfrankreich wurden
in den Jahren 1998 und 2000 WNV-Infektionen bei Pferden diagnostiziert. Solange der rurale
Zyklus mit ornithophilen Mücken als Vektoren prädominant ist, scheint ein lediglich sporadisches Auftreten von WNV-Infektionen die Regel zu sein. WNV-Epidemien können auftreten,
wenn sich ein urbaner Zyklus mit Vektoren etabliert, die auch am Menschen saugen. Grundlegende Voraussetzung für die dauerhafte Vermehrung und Verbreitung des Virus sind jedoch
hohe Tagesdurchschnittstemperaturen über einen längeren Zeitraum.
Beispielhafte Epidemien: Wolgograd (GUS), Bukarest (RO) und New York (USA)
Im Spätsommer 1996 traten im Stadtgebiet und der Umgebung von Bukarest gehäuft Fälle
von Enzephalitis und Meningitis auf (3). Der Verdacht auf Westnil-Fieber wurde erst einige
Wochen nach dem Auftreten der ersten Krankheitsfälle geäußert, die Diagnostik musste aus
Mangel an eigenen Kapazitäten in Frankreich durchgeführt werden. Nach z.T. retrospektiven
Diagnosen waren 393 hopitalisierte Patienten mit WNV infiziert, 17 Personen starben (alle
älter als 50 Jahre). Nach Extrapolation einer Seroprävalenz-Studie in der Bevölkerung waren
schätzungsweise 96 000 von 2,3 Mio. Einwohnern mit WNV infiziert, wobei die Infektion
meist leicht bzw. subklinisch verlief. Die klinische Inzidenz für Enzephalitis oder Menigitis
lag im Stadtgebiet bei 12 pro 100 000 Einwohner.
Als Gründe für die Epidemie werden genannt (3):
a) Trockenheit in Frühjahr und Frühsommer
b) außergewöhnlich hohe Temperaturen im Sommer (über 22 °C, dem langjährigen Mittel
der Tagestemperaturen im Juli/August)
c) bauliche Mängel der Mietshäuser (undichte Rohre und ungeklärte Abwässer in den Kellern boten ideale Brutplätze für die urbane Stechmückenart Culex pipiens, die als der
hauptsächliche Vektor des WNV in Europa gilt).
Zwischen 1997 und 2001 wurden in Bukarest und Umgebung weitere 39 hospitalisierte Fälle
von WNV-Enzephalitis und -Meningitis registriert, 82% traten in den Monaten August und
September auf. WNV-Antikörpertests bei Haus- und Wildvögeln zeigten in den Sommermonaten der Jahre 1997-2000 eine Seroprävalenz von 8 %. Der rurale WNV-Zyklus ist wahrscheinlich im Donau-Delta angesiedelt.
Im Spätsommer 1999 trat eine ähnliche WNV-Epidemie in Wolgograd und Umgebung auf
(4). Von rund 1000 hospitalisierten Patienten mit dem Krankheitsbild Fieber, Enzephalitis
oder Meningitis wurden 616 auf Antikörper gegen WNV untersucht, 61 % mit positivem Ergebnis. Die klinische Inzidenz für Enzephalitis bzw. Meningitis lag bei 40 pro 100 000 Ein-
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wohner. Bei einer mindestens 100fach höheren Inzidenz des leichten bzw. subklinischen Verlaufs waren ca. 50 000 Einwohner Wolgograds mit dem WNV infiziert.
Die Bedingungen, unter denen die Epidemie ausbrach, waren ähnlich denen in Bukarest 1996.
Zusätzlich waren in den Regionen Wolgograd, Astrachan und Krasnodar in den Vorjahren
bereits vereinzelte WNV-Infektionen aufgetreten. Auch im Jahr 2000 wurden einzelne Fälle
bekannt, jedoch fehlt eine gezielte epidemiologische Überwachung.
Weder in Rumänien noch in Russland wurde über ein Vogelsterben oder erkrankte Pferde als
Begleitumstand der WNV-Epidemie berichtet. Während letzteres an mangelnder Surveillance
liegen kann, scheint das WNV in der „alten Welt“ bei Vögeln keine Erkrankung hervorzurufen. Die „Sentinel“-Funktion, die dem Vogelsterben in den Vereinigten Staaten zugeschrieben
wird, ist auf Europa nicht übertragbar.
Beim Auftreten von WNV in New York City 2001 erkrankten etwa 20 von 100 Infizierten
Personen an einem leichten Fieber, die Hälfte von ihnen suchte einen Arzt auf (1). Die Diagnose Westnil-Fieber erfolgte jedoch erst retrospektiv bei einer Seroprävalenz-Studie. Die 62
offiziell gemeldeten Erkrankungen waren hospitalisierte Patienten mit WNV-Enzephalitis
oder –Meningitis (Inzidenz ca. 1:150). In den folgenden Jahren verbreitete sich das Virus und
trat in allen 48 Bundesstaaten auf (in nördlichen und höher gelegenen Regionen jedoch nur in
ungewöhnlichen Wärmeperioden, (2)). Insgesamt wurden seit 1999 über 20.000 Fälle von
Westnil-Fieber in den USA registriert (schwere und leichte Ausprägung), davon 770 Todesfälle. Insgesamt wird die Zahl der Erkrankungen auf 215.000 geschätzt (11). Zur Bekämpfung
werden vor allem Mückenkontrollmaßnahmen eingesetzt. Eine flächendeckende Impfung von
Menschen wird wegen der insgesamt geringen Prävalenz von weniger als 3 % und der meist
selbst limitierend verlaufenden Erkrankung nicht angestrebt (2).
Die Ausbreitung des Westnil-Virus in den USA nach seinem ersten Auftreten in New York
City wurde anhand der Frage nach der Persistenz bzw. Überwinterung des Virus recht präzise
vorhergesagt (6):
Erfolgte die Persistenz durch Überwinterung in infizierten Culex pipiens-Weibchen und vertikale Transmission (transovariale Weitergabe an die Brut), so würde das Virus am Ort des
vorherigen Ausbruchs erneut auftreten. Eine transovariale Transmission ist bei Cx. pipiens
jedoch nur mit einer Häufigkeit von 2 in 1000 Larven, bei anderen Vektoren mit ähnlicher
oder niedrigerer Efiizienz nachgewiesen und dürfte daher epidemiologisch vernachlässigbar
sein.
Als Möglichkeit bleibt die Persistenz in überwinternden Vögeln. Voraussetzung sind
a) Vögel mit ausreichend hoher Virämie (Carrier),
b) aktive ornithophile Mücken (d.h. ein warmes Klima),
c) eine ausreichende Anzahl an weiteren Wirtsvögeln für dieVermehrung des Virus.
Unter diesen Bedingungen vermehrt sich die Zahl der virämischen Vögel während der Überwinterung und das Virus wird bei der im Frühjahr einsetzenden Wanderung zu den Brutstätten
verbreitet. Die Bedingungen b) und c) sind z.B. in den Südstaaten der USA gegeben, in deren
ausgedehnten Feuchtgebieten eine große Zahl an Zugvögeln überwintert. Etwa 360 Arten von
Zugvögeln passieren New York auf dem Weg in die südlichen Überwinterungsgebiete. In
neun dieser Arten wurde während der New Yorker Epidemie WNV nachgewiesen, sie sind
also potenzielle Carrier (Bedingung a)).
Die Situation im Jahr 2002 zeigt, dass die Voraussage eingetroffen ist. WNV hat sich in den
USA kontinuierlich verbreitet und kann mittlerweile als endemisch bezeichnet werden
(s. Tab. 1). Erkrankungen treten gehäuft im Spätsommer auf, wenn die Tagsdurchschnittstemperaturen hoch genug sind um eine Vermehrung und Verbreitung des Virus zu erlauben.
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Mitteleuropa und Deutschland
Das Westnil-Virus gehört zu dem an weitesten verbreiteteten Flaviviren weltweit. Die jüngste
Ausbreitung in 48 Bundesstaaten der USA innerhalb des kurzen Zeitraums von sieben Jahren
ist zum einen durch die Mobilität der Hauptwirte – Wildvögel – erklärlich, zum anderen durch
die Tatsache, dass das Virus in den nahen Überwinterungsgebieten seines Wirts die meiste
Zeit des Jahres verbreitet werden kann. In Süd(ost)europa und im Mittelmeerraum ist das Virus zumindest saisonal verbreitet, Erkrankungen bei Mensch und Tier sind seit den 1960er
Jahren dokumentiert (5).
In Mitteleuropa gibt es keine endemischen Foci, in denen das Virus ganzjährig Verbreitung
findet. Eine Einschleppung würde saisonal durch Zugvögel erfolgen, die Aufrechterhaltung
des Zyklus ist jedoch stark temperaturabhängig. Voraussetzung für
Tabelle 2: Tagesdurchschnittstemperaturen in °C
eine Übertragung von Viren beim
(langjähriges Mittel)
Stich ist eine disseminierte Infektion der Mücke. Versuche mit
Ort
Monat Juli
Monat August
New Orleans (USA)*
27,7
27,5
WNV-infizierten Cx. pipiens haben
New York (USA)*
24,9
24,2
gezeigt, dass nach etwa 14 Tagen
Wolgograd
(GUS)*
24,2
22,7
bei einer Inkubationstemperatur
Montpellier (F)*
22,4
22,1
von 26 °C die Häfte der getesteten
Bukarest (ROM)*
22,5
21,8
Mücken eine solche Infektion entKarlsruhe (D)
19,6
18,8
wickelt hatte. Bei 18 °C hatten
Frankfurt/Main (D)
18,9
18,3
dagegenen selbst nach 32 Tagen
Brünn/Breclav (CZ)*
18,5
18,1
Nürnberg (D)
18,3
17,6
Inkubationszeit weniger als <30 %
Görlitz (D)
17,3
16,9
der Mücken eine disseminierte
*
WNV-Virus
in
Mensch,
Tier
oder
Mücke
nachgewiesen
Infektion entwickelt (7). Die VekQuelle: Deutscher Wetterdienst
torkompetenz nimmt also mit der
Umgebungstemperatur stark ab.
Wie Tabelle 2 zeigt, betragen die Tagesdurchschnittstemperaturen der Orte, aus denen WNVAusbrüche berichtet wurden, im langjährigen Mittel 22-27 °C (anzumerken ist, dass die Temperaturen zur Zeit der Epidemie über diesem Durchschnitt lagen). Die Tagesdurchschnittstemperaturen der beispielhaft aufgeführten deutschen Städte liegen dagegen stets unter
20 °C.
In Ausnahmejahren mag jedoch die Möglichkeit bestehen, dass es in Mitteleuropa zu einer
Übertragung des Westnil-Virus auf den Menschen kommt, wenn
-
lokal über einen Zeitraum von mehr als 12 Tagen Durchschnittstemperaturen > 22°C erreicht werden
gleichzeitig lokal ein Virusreservoir in Form einer Population synanthroper virämischer
Vögel vorhanden ist
„Brückenvektoren“ in hoher Zahl vorhanden sind (= Stechmücken, die an Vögeln und an
Menschen saugen).
In der Literatur ist ein Beispiel aus dem Südosten der Tschechischen Republik (Region Breclav) belegt (8). Nach Überschwemmungen entlang des Morava-Flusses wurden im Zeitraum
Juli-September 1997 11 000 Mücken untersucht. Aus dem Material wurden sieben Virusisolate gewonnen, eines davon Westnil-Virus, sechs Tahyna-Virus. Bei einer anschließenden unspezifischen Auswahl von 619 Patienten der örtlichen Krankenhäuser wurden 13 Personen
mit Antikörpern gegen WNV identifiziert. Bei fünf der Patienten waren die klinischen Symptome kompatibel mit der Diagnose Westnil-Fieber des klassischen Typs (leichte Variante).
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Fazit
Epidemie-artige Ausbrüche von Westnil-Fieber wie in Bukarest und Wolgograd sind unseres
Erachtens aufgrund der Klimabedingungen in Deutschland nicht zu erwarten. Einzelfälle sind
nach den bisherigen Erkenntnissen nicht auszuschließen, aber infektionsepidemiologisch
wahrscheinlich nicht bedeutsam. Eine 2005/2006 durchgeführte Studie von Robert-Koch Institut, Paul-Ehrlich Institut und Bernhard-Nocht-Institut zum Vorkommen des Westnil-Virus
in Deutschland hat gezeigt, dass derzeit keine Infektionsgefahr besteht (www.rki.de). In die
Untersuchung wurden Vögel, Pferde, Patienten mit neurologischen Symptomen sowie 14.000
Blutspender einbezogen.
Testverfahren für WNV stehen im BNI seit längerem zur Verfügung (9). Als Studien wäre ein
Monitoring der Mückenpopulation in den Hochwassergebieten analog zu den Untersuchungen
1997 in der Tschechischen Republik (7) denkbar. Für infektionsepidemiologische Untersuchungen (z.B. an Blutspendern oder Stadtvögeln) wäre ein gerade entwickeltes Testverfahren
einsetzbar (10), mit dem verschiedene Flavivirus-Infektionen unterschieden und falsch positive Diagnosen von WNV ausgeschlossen werden können. Alle anderen zurzeit verfügbaren
Tests zeigen Kreuzreaktionen z.B. mit Antikörpern gegen Dengue- oder Gelbfieberviren, die
nur bei Auslandsreisen erworben werden können.
Aufschluß darüber, ob in Deutschland vereinzelte WNV-Infektionen bei Vögeln, Pferden oder
Menschen vorkommen, können weitere stichprobenhafte Überwachungen geben. Bezogen auf
die Schwere der Erkrankung (Inzidenz des klassischen Verlaufs 20 %, Inzidenz des komplizierten Verlaufs 1 %) und die geringe Wahrscheinlichkeit einer Epidemie ist unseres Erachtens die infektionsepidemiologische Bedeutung des Westnil-Virus in Mitteleuropa zurzeit als
gering einzustufen. Angesichts des prognostizierten Klimawandels und der schwer kontrollierbaren Wildtierreservoirs des Virus erscheint eine Überwachung jedoch langfristig sinnvoll.
Literatur/Übersichtsartikel
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DOI 10.1371/journal.pbio.0040082.
Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin, 28. August 2002/03.04.2007 (update)
BNI 2007
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