Blauzungenvirus Serotyp 8

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Wiederkäuerklinik
Vetsuisse Fakultät Bern
20. August 2009
zum Thema
Blauzungenvirus Serotyp 8
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The Veterinary Journal
Article in Press,
Bovine infection with bluetongue virus with special emphasis on
European serotype 8.
Infektionen mit dem Blauzungenvirus bei Rindern mit spezieller Gewichtung des
europäischen Serotyps 8
Fabiana Dal Pozzoa, b, Claude Saegermanb and Etienne Thirya,
a
Department of Infectious and Parasitic Diseases, Virology and Viral Diseases, Faculty of Veterinary
Medicine, University of Liège, B-4000 Liège, Belgium
b
Department of Infectious and Parasitic Diseases, Epidemiology and Risk Analysis Applied to
Veterinary Sciences, Faculty of Veterinary Medicine, University of Liège, B-4000 Liège, Belgium
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Einleitung
Das Blauzungenvirus (BTV=Bluetongue Virus) gehört zum Genus Orbivirus innerhalb der
Familie Reoviridae. Es ist charakterisiert durch eine beträchtliche genetische Variabilität mit
24 verschiedenen Serotypen. BTV wird durch Culicoides-Stechmücken übertragen.
Im August 2006 wurde mit dem Nachweis in den Niederlanden das Virus erstmals in Nordund Mitteleuropa in Blutproben von Kühen nachgewiesen, unmittelbar gefolgt von Fällen in
Belgien und Deutschland. Innerhalb 2 Monaten verbreitete sich die Krankheit ostwärts über
den Rhein und südwärts nach Luxemburg und Frankreich. Ende 2006 waren annähernd
1000 Betriebe von der Krankheit betroffen. Nach dem Stillstand im Winter 2006/07
verbreitete sich die Krankheit ab August 2007 wiederum sehr stark mit schlussendlich mehr
als 200'000 infizierten Tieren (Mehlhorn et al.) im Jahr 2007.
Dieser europäische BTV-8-Typ verursachte Krankheiten insbesondere bei den Schafen, aber
auch bei den Rindern wo speziell Reproduktionsprobleme (Aborte, Totgeburten,
Missbildungen) auftraten. Méroc et al. beobachteten eine deutliche Häufung (gegenüber dem
Mittelwert der Jahre 2002-2005) der Anlieferung von toten Schafen in den
Kadaverbeseitigungsanstalten unmittelbar nach neuen Ausbrüchen im Spätsommer 2007.
Bei den Rindern wurden beinahe gleich viele tote Kühe angeliefert wie in den Vorjahren,
jedoch deutlich mehr tote Feten.
Während in endemischen Gebieten die BT-Infektion bei Rindern normalerweise ohne
klinische Symptome abläuft, konnte beim Ausbruch in Mitteleuropa in den Jahren 2006/07
vermehrt klinische Symptome beobachtet werden. Eine ähnliche Häufung der
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Krankheitssymptome wurde bei frühren Einbrüchen des Virus in eine naive Population auch
schon gesehen (z. B: Portugal).
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Empfängliche Wirtstiere
Empfängliche Tiere für BTV (alle Serotypen) sind unter den Wild- und Haus-Wiederkäuer zu
finden. Das Schaf ist das Wirtstier, mit den grössten gesundheitlichen Konsequenzen. Rinder
werden in endemischen Gebieten als natürliches Reservoir angesehen, weil selten
Krankheitssymptome auftreten und sie eine lange virämische Phase durchmachen. Mit
wenigen Ausnahmen zeigen auch die Wildtiere keine klinischen Symptome. Spezialfälle: In
Belgien wurde BTV-8 als Ursache einer tödlichen Infektion bei Yaks und 2 Luchsen
gefunden, letztere vermutlich nach der Aufnahme von infizierten Feten und Kälbern.
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Pathogenese
Nach Aufnahme des Virus in den Körper durch den Stich eines kompetenten und infizierten
Vektors gelangt das BT-Virus in den regionalen Lymphknoten. Dort findet eine erste
geringgradige Replikation statt. Via Lymph- und Blutbahn und insbesondere mit Hilfe der
Mononukleären Zellen gelangt das Virus an die Orte der sekundären Replikation, welches
hauptsächlich Leber, Milz und grössere Lymphknoten sind. Es folgt darauf die Abgabe von
grossen Mengen an Virus ins Blut.
3.1 Virämie
Zwei virämische Phasen sind daher typisch für eine BTV-Infektion. Eine erste kurze auf
tiefen Niveau und eine zweite lange auf hohem Niveau. Letztere ist epidemiologisch wichtig,
weil in dieser Phase blutsaugende Vektoren das Virus aufnehmen können. In dieser Phase
zirkuliert das Virus in Verbindung mit Blutzellen, insbesondere den Erythrozyten. Der
Nachweis von BTV-RNA in Blutzellen gelingt bis 140-160 Tagen nach der Infektion, ein
Intervall, das der Lebensdauer des Erythrozyts entspricht. Gleichzeitig können ab ungefähr
Mitte dieser Phase keine Viren mehr isoliert werden. Es wird angenommen, dass die Tiere
nicht mehr ansteckend auf den Vektor wirken. Zwei experimentell mit BTV-8 infizierte Kälber
zeigten die typische Zeichen der Krankheit. Um eventuelle spezielle Eigenschaften von BTV8 in Bezug auf Virämie und Präsenz von infektiösen Viren im Blut abzuklären sind weitere
Studien nötig.
3.2 Zelltropismus
Die Infektionen mit europäischen BTV-8 zeigten bei den Kühen unerwartet häufig klinische
Symptome. Gründe dafür müssen noch untersucht werden, aber es gibt verschiedene
Hypothesen. Erstens eine erhöhte Virulenz von BTV-8: bei Schafen wurden jedoch ähnliche
Morbiditäts- und Mortalitätsraten gesehen wie bei früheren Ausbrüchen in Europa (Lefèvre
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et. al.). Zweitens eine naive Population ist empfänglicher für eine BTV-Infektion und zeigt
eher Krankheitssymptome: dies wurde bereits aufgezeigt bei Neuausbrüchen in Portugal,
Spanien und Israel (Lopez und Sanchez). Drittens eine Kombination von beiden und viertens
das Auftreten von allergischen Reaktionen. Typ-1-Allergien werden bei sporadisch
auftretenden klinischen Fällen von BT bei mehrfach Virus-exponierten Kühen als Ursache
postuliert.
3.3 Infektionen des Reproduktionstrakts
Vor dem jüngsten BTV-8 Ausbruch in Europa wurde die Fähigkeit die Plazentarschranke zu
durchbrechen und kongenitale Infektionen zu verursachen nur bei zelladaptierten BTV
Stämmen beobachtet (nach Züchtung in embryonierten Eiern oder auf Zellkulturen,
Lebendimpfstoffe). Die undifferenzierten Zellen des sich entwickelnden Nervensystems in
den Feten sind anfällig auf BTV. Im Speziellen können bis zum 130. Trächtigkeitstag
Neuronen und Gliazellen in der subependymalen Platte nekrotisieren. Dies führt zu massiven
ZNS-Missbildungen wie Hydranenzephalus (beinahe vollständige Absenz von
Gehirnparenchym), Kleinhirnläsionen (Osborn 1994) und nachfolgendem Absterben des
Feten. Wird der Fetus zu einem späteren Zeitpunkt infiziert, führt die selektive Zerstörung der
Gliazellen zu Hirnzysten und dilatierten ventralen Ventrikel. Der Fetus ist ab ungefähr 175
Tagen Trächtigkeit fähig, neutralisierende Antikörper zu bilden. Nach dieser
Immunokompetenz kann der Fetus überleben und er wird mit Virus spezifischen Antikörper
geboren. Falls die Infektion in der zweiten Hälfte der Trächtigkeit stattfand, kann er bei der
Geburt auch virämisch sein.
Währen den BTV-Ausbrüchen 2006 – 2007 wurde eine höhere Inzidenz von angeborenen
ZNS-Missbildungen beobachtet (De Clerq), welche identisch waren mit den Fällen bei
adoptierten BTV-Viren. Der Nachweis von BTV-RNA im Gehirn und die tiefe oder
abwesende Virämie deuteten darauf hin, dass die Infektion in einem frühen
Trächtigkeitsstadium stattfand. Eine Studie, welche mittels PCR und Serologie Muttertiere
und ihre Nachkommen vor der Kolostrumaufnahme testeten, konnte die transplanzetare
Übertragung von BTV-8 bestätigen (DeClerq 2008). In der gleichen Studie wurden
virämische und seronegative neugeborene Kälber entdeckt. Die Schlussfolgerung, dass es
sich hier um persistent infizierte Kälber handelt (ähnlich wie BVD) ist verfrüht, weil die Tiere
nicht lange genug untersucht wurden und weil die Infektiosität auf die Mücken nicht getestet
wurde.
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Virusübertragung
Culicoides imicola, der wichtigste Vektor für BTV in Afrika und im Mittelmeeraum, hat seine
Aktivität zwar in den letzten Jahren Richtung Norden ausgedehnt. Trotzdem war der
Ausbruch von BT in Nord- und Mitteleuropa assoziiert mit anderen Culicoides Spezies, wie
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die „einheimischen“ C. obsoletus and pulicaris. In beiden wurden BTV-RNA mittels PCR
nachgewiesen, aber es konnten noch nie lebende Viren isoliert werden. Beide Spezies
wurden sowohl im Gebäudeinnern wie auch während den Wintermonaten gefunden. Dies
könnte eine Überwinterungsmöglichkeit für das Virus darstellen. C. imocola wurde in
Deutschland nie nachgewiesen.
Kürzlich gemachte Untersuchungen deuten darauf hin, dass die Übertragung von Rind zu
Rind nicht ausschliesslich via Mücken als Vektor funktioniert. Die transplanzetare Übrtragung
wurde bereits genannt. Eine Infektion durch BTV-haltige Nachgeburt, zu welcher Rindern
Kontakt hatten, wird als weiterer möglicher Übertragungsweg beschrieben und die
Verfütterung von Milch, vermischt mit BTV-haltigem Blut, führte bei Kälbern ebenfalls zu
einer BTV-Infektion.
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Klinische Symptome der BT-Krankheit bei Rindern
Während den BT-Ausbrüchen 2006/07 in Nord- und Mitteleuropa waren Rinder häufiger
infiziert worden als Schafe. Ob dies aufgrund einer veränderten Virulenz für Schafe oder
wegen einer Verschiebung der Proportionen von Rind und Schaf zu tun hat, ist unklar.
Verschiedene Berichte zeigten die häufigsten Symptome auf. Erhöhte Körpertemperatur
wurde nicht immer beobachtet, jedoch Anorexie mit reduzierter Milchproduktion. Die
frühesten und am häufigsten gesehenen Läsionen waren am Flotzmaul lokalisiert. Es
handelte sich um Ulzerationen und Nekrosen, mit nachfolgender Krustenbildung. Einige
Kühe zeigten Nasenausfluss. Häufig waren Ulcera auch in der Maulhöhle lokalisiert mit
Symptomen von Hypersalivation und Regurgitieren. Perioculare Dermatitis wurde ebenfalls
häufig diagnostiziert. Weitere Befunde waren lokalisierte Oedeme der distalen Gliedmasse
mit Lahmheit und Entzündungen der Euter- und Zitzenhaut wie Erythema, Ulcus und
Hautnekrosen. Eine gehäufte Anzahl von Fertilitätsproblemen wurde in Belgien beobachtet:
Aborte, Totgeburten und Missbildungen kamen gegenüber den Vorjahren deutlich mehr vor.
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Konklusion
Der Ausbruch von BT-Krankheit in Nord- und Mitteleuropa 2006/07 zeigte neue Aspekte in
Bezug auf Übertragung und Ausprägung der Krankheit auf. Der europäische BTV-8 Typ
zeichnet sich gegenüber anderen Feldstämmen dadurch aus, dass er bei den Kühen
deutlichere Symptome verursacht und dass er, wie die zelladaptierten Virenstämme,
transplazentar den Fetus infizieren kann.
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Weitere Kurzusammenfassungen zum Thema:
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Entomological survey on vectors of Bluetongue virus in NorthrhineWestfalia (Germany) during 2007 and 2008.
Mehlhorn H, Walldorf V, Klimpel S, Schmahl G, Al-Quraishy S, Walldorf U, Mehlhorn B,
Bätza HJ.
Das entomologische Monotoring-Programm (Entomologie = Insektenkunde), durchgeführt in
19 Betrieben in Nordrhein-Westfalen während den Jahren 2007 und 2008 zeigte auf, dass
die Spezies Culicoides obsoletus und C. pulicaris die häufigsten waren und dass beide
Spezies als Vektor für das BT-Virus funktionieren. Speziell C. obsoletus wurde über das
ganze Jahr hindurch gefunden und auch innerhalb oder in der Nähe der Ställe während dem
Winter. Es gibt also keine Vektor freie Periode. Wegen der Tatsache, dass keine NordwärtsMigration von „südlichen“ Culicoides Spezies, insbesondere von C. imicola, beobachtet
werden konnte, muss die Globalisierung mit ihren intensiven Transporten von Tieren,
Pflanzen und Gütern als Ursache für den Ausbruch in Zentraleuropa angesehen werden.
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Evidence for transplacental transmission of the current wild-type strain of
bluetongue virus serotype 8 in cattle.
Desmecht D, Bergh RV, Sartelet A, Leclerc M, Mignot C, Misse F, Sudraud C, Berthemin S, Jolly S,
Mousset B, Linden A, Coignoul F, Cassart D.
Während dem Winter 2007/08 wurde eine noch nie dagewesene Häufung von Missbildungen
im ZNS von neu- oder totgeborenen Kälbern beobachtet, welche routinemässig an die
Veterinärfakultät in Liège, Belgien, zur Abklärung geschickt wurden. Die kongenitalen
Veränderungen reichten von dünnwandigen Gehirnhälften, Hirnzysten variabler Grösse und
dilatierten lateralen Divertikel bis zu Gehirnhälften, welche vollständig durch
flüssigkeitsgefüllte Säcke ersetzt waren. Die Gehirnstamm-Strukturen waren üblicherweise
vorhanden, aber das Kleinhirn war häufig missgebildet, mit Zysten oder ganz durch einen
Flüssigkeit gefüllten Sack verdrängt. Da die Anzahl der zur Untersuchung eingeschickter
Feten sich gegenüber früheren Jahren nicht geändert hatte, konnte diese Anhäufung nicht
Zufall sein. Zusätzlich hatte man den Verdacht, dass ein Zusammenhang mit dem Ausbruch
von BT in Belgien bestehen würde. Um die transplazentare Übertragung unter
Feldbedingungen zu untersuchen, wurden 110 gepaarte Serumproben von Kühen und deren
Kälbern in 65 verschiedenen Betrieben (vor der Kolostrumaufnahme) im Anschluss an einen
Kaiserschnitt untersucht. 93% der Kühe waren seropositiv und 35% der Kälber ebenfalls. Da
die transplazentare Übertragung von Antikörper sehr unwahrscheinlich ist, muss
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angenommen werden, dass diese Kälber intrauterin infiziert wurden und nachfolgend
Antikörper bildeten.
a) Hydranencephalus bei einem 48 Stunden alten Kalb. Die Gehirnhälfte ist ersetzt durch eine
dünnwandige flüssigkeitsgefüllte Zyste. Der Hirnstamm ist vorhanden, aber stark verkleinert.
b) Porencephalie bei einem 2 Wochen alten Kalb. Zysten variabler Grösse sind erkenntlich in
der grauen Substanz und der laterale Ventrikel ist dilatiert.
c) Hydranencephalus bei einem totgeborenen Kalb: Reste der Gehirnhälfte erscheinen als eine
4mm dicke Wand, welche eine flüssigkeitsgefüllte Zyste umschliesst.
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Transplacental infection and apparently immunotolerance induced by a
wild-type bluetongue virus serotype 8 natural infection.
De Clercq K, De Leeuw I, Verheyden B, Vandemeulebroucke E, Vanbinst T, Herr C, Méroc E, Bertels
G, Steurbaut N, Miry C, De Bleecker K, Maquet G, Bughin J, Saulmont M, Lebrun M, Sustronck B, De
Deken R, Hooyberghs J, Houdart P, Raemaekers M, Mintiens K, Kerkhofs P, Goris N, Vandenbussche
F.
Transbound Emerg Dis. 2008 Oct;55(8):352-9. Epub 2008 Jul 29.
BTV-RNA (in der Milz) wurde mittels PCR bei 41% der abortierten Feten nachgewiesen,
welche wegen Verdacht auf eine BT-Infektion untersucht wurden, da das Muttertier während
der Trächtigkeit BT-Symptome gezeigt hatte. Demgegenüber standen 18.5% BTV-RNApositive Feten ohne speziellen BT-Verdacht.
Serum- und EDTA-Proben, entnommen zwischen Dezember 07 bis März 08, von insgesamt
123 Kuh-Kalb-Paaren aus einer Region in Belgien mit grosser Verbreitung der BT-Krankheit
standen zur Verfügung. Die Blutproben wurden vor der Kolostrumaufnahme entnommen und
sie wurden auf BTV-RNA und Antikörper untersucht. Die Resultate sind in der nachfolgenden
Tabelle aufgeführt.
Kuh Antikörper
A
B
C
D
E
F
G
+
+
+
+
+
+
-
8
Kuh BTV-RNA
-
+
+
-
-
-
-
Kalb Antikörper
-
-
+
+
+
-
-
Kalb BTV-RNA
-
-
+
+
-
+
-
105
3
2
3
4
3
3
Anzahl
3 Muttertiere waren bei beiden Untersuchungen negativ. Man kann annehmen, dass diese
Tiere noch nie Kontakt hatten zum Virus. Ihre Kälber waren ebenfalls bei beiden
Untersuchungen negativ (G). Bei den restlichen 120 Muttertieren konnte bei 115 keine BTVRNA nachgewiesen werden. Die Mehrheit der Kälber von AK-positiven Kühen war negativ in
beiden Tests, so auch bei 3 Müttern wo gleichzeitig noch BTV-RNA nachgewiesen wurde (A
& B). Insgesamt 12 Kälber waren zumindest bei einem Test positiv, was darauf schliessen
lässt, dass sie in utero infiziert wurden. Bei 5 Kälbern konnten AK und RNA nachgewiesen
werden (C & D). Von speziellem Interesse sind die 3 Kälber, bei welchen zwar BTV RNA
aber keine BTV Antikörper nachgewiesen wurde (F). Diese Kälber können demzufolge als
immuntolerant gegenüber dem BT-Virus angesehen werden. Bei einer Nachuntersuchung 1
Monat später waren 2 Kälber RNA negativ (das 3. konnte nicht untersucht werden). Die
Seronegativität der untersuchten Kälber wurde mit der Aufnahme von Kolostrum und
„Abdeckung“ des Virus durch maternale AK begründet (ähnlich zu BVD).