Untersuchungen zur Diagnostik und Prävalenz von Infektionen

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Influenza A Virus
Zusammenfassung verschiedener Artikel aus dem Zeitraum 1997-2004
Gemäss Angaben der thailändischen Regierung könnte sich die Frau, die am Wochenende an den
Folgen einer Infektion mit dem Vogelgrippe-Virus Influenza H5N1 gestorben ist, an ihrer infizierten
Tochter angesteckt haben. Sollte sich die Vermutung bestätigen, wäre dies der erste Fall einer
Übertragung des Vogelgrippe-Virus zwischen Menschen. Nach Angaben des thailändischen
Gesundheitsministeriums haben sich seit 1. Juli 04 drei Menschen mit dem Virus infiziert. (Ärzte
Zeitung online, update vom 29.11.04).
Influenza ist eine hochansteckende, fieberhafte, akut verlaufende Viruserkrankung des
Respirationstraktes bei Menschen, Schweinen, Vögeln, Pferden und Meer-Säugetieren. Die
Influenzaviren bilden zusammen die Familie der Orthomyxoviridae. Die Typen A, B und C
unterscheiden sich in den inneren Strukturproteinen, wobei A das wichtigste Grippevirus ist. Influenza
B ist nur beim Menschen bekannt. Influenza C wurde beim Menschen, Hund und Schwein beobachtet,
jedoch ohne klinische Symptome.
Die beiden Oberflächenglykoproteine Hämagglutinin (HA) und Neuraminidase (NA) bestimmen die
antigenetischen Variationen des Virus und die Immunantwort. Die beiden Oberflächenproteine können
über verschiedene Vorgänge genetisch verändert werden: antigenic shift (grosse Veränderungen) und
antigenic drift (kleine Veränderungen). Mittels Immunodiffusion konnten 15 HA und 9 NA Subtypen
gefunden werden, welche in den unterschiedlichsten Kombinationen vorkommen. Der Antigen shift
kann zu Pandemien führen, wobei HA oder NA oder beide verändert sind. Diese Veränderungen sind
zu gross, als dass sie mittels Mutationen erklärt werden könnten.
Beim Antigen drift handelt es sich um kleinere Veränderungen der HA oder NA, welche zu Epidemien
führen können. Durch Punktmutationen werden die Antigene so verändert, dass die Immunität des
Wirts nicht mehr ausreicht.
Pandemien, verursacht durch Antigen shift, treten alle 10-40 Jahre auf. Nach einer Pandemie führen
häufige Antigen drifte zu Epidemien, welche wellenförmig auftreten.
Influenza ist eine Zoonose. Die Bindung des Virus an die zu befallenden Zellen erfolgt über die
Hämagglutinine (HA), gegen welche sich in erster Linie auch die Immunabwehr richtet. Es wird
zwischen aviären (Geflügel und Pferde) und humanen zellulären Rezeptoren unterschieden.
Schweine verfügen über beide Rezeptortypen und sind somit für humane und aviäre Influenzaviren
empfänglich (das Schwein als Mischgefäss). Wenn zwei verschiedene Virus-Subtypen die gleiche
Zelle befallen, können Nachkommenviren mit reassortierten Segmenten entstehen. Es kann so ein
Virus mit neuem HA in Umlauf geraten, gegen das noch keine Immunität besteht. Bei den meisten
genetischen Veränderungen handelt es sich jedoch um Punktmutationen der Virus RNA, welche zu
keiner Umgehung der bisherigen Immunität führen.
Schweine sind die grössten Reservoirs für H1N1 und H3N2 Influenzaviren. Weltweit kursieren vor
allem die beiden vorher genannten Subtypen und der H1N2 Subtyp.
Die Übertragung erfolgt durch Nasen-zu-Nasen-Kontakt. Das Virus bindet im Bereich der Schleimhaut
des oberen Respirationstraktes an die Wirtszelle. Nachdem die Viren in die Zelle eingedrungen sind
und sich vermehrt haben, veränderte sich durch die von den Viren produzierte Neuraminidase die
Viskosität des sezernierten Mucus und die vermehrten Viren können besser aus der Wirtszelle
austreten. Anschliessend diffundieren sie in die Lunge, wo sie Wegbereiter für bakterielle
Sekundärinfekionen werden können. Es ist keine virämische Phase bekannt und das Virus wird nur im
Respirationstrakt und den dazugehörigen Lymphknoten nachgewiesen.
Die endgültige Diagnose erfolgt entweder via Antikörpernachweis (Hämagglutinations-Hemmtest,
ELISA oder Komplementbindungsreaktion) oder via direktem Virusnachweis (direkte
Immunfluoreszenz, Hämadsorption, Hämagglutination). Mittels PCR kann zwischen den beiden
Subtypen H1N1 und H3N2 unterschieden werden.
Es existiert eine Impfung gegen die Influenzavirus Subtypen H1N1 und H3N2, welche jedoch in der
Schweiz nicht angewendet wird. Die Grundimmunisierung muss im Abstand von 3 Wochen 2x
durchgeführt werden. Gemäss Vertreiber besteht jedoch bereits nach einmaliger Impfung eine
Hemmung der Virusvermehrung und somit eine Reduktion der klinischen Symptome.
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Datum : 29.11.04
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Epidemiology and control of influenza
B. L. Rao
The National Medical Journal of India 16 (3), 2003
Es wird geschätzt, dass jährlich 0.5-1 Mio. Menschen an Influenza sterben und 600-1200 Mio. daran
erkranken. Pandemien traten 1918 (Spanische Grippe), 1957 (Asiatische Grippe), 1968 (Hong Kong
Grippe) und in geringem Ausmass 1977 (Russische Grippe) auf.
Es wird angenommen, dass die Grippe Pandemie von 1918 von Schweineinfluenzaviren ausgelöst
wurde. Zwischen 20-50 Mio. Menschen (hauptsächlich junge Leute) starben, viele davon ohne eine
ausgeprägte Pneumonie. Hauptsächlich traten hämorrhagisch ödematös veränderte Lungen auf. In
der Folge kam es zu Sekundärinfektionen mit Pneumokokken, Staphylokokken und Streptokokken.
Aktuelle PCR Untersuchungen von Lungengewebe lassen vermuten, dass es sich um einen Ausbruch
von H1N1 Viren handelte, die evt. ursprünglich von Vögeln stammten.
Bei den nachfolgenden Pandemien starben nicht mehr so viele Menschen, was hauptsächlich auf den
Einsatz von Antibiotika zurückgeführt wird.
1997 starben in Hong Kong 6 Menschen an einer Infektion mit H5N1 Influenzaviren, welche von
Vögeln übertragen wurden. Dieser Subtyp wurde zuvor beim Menschen nie diagnostiziert. Es konnte
keine Übertragung von Mensch zu Mensch nachgewiesen werden. Der Ausbruch wurde durch
Massenkeulung von 1.6 Mio. Hühnern eingedämmt.
1999 konnte bei zwei erkrankten Kindern eine Infektion mit Influenza H9N2 Viren festgestellt werden,
welche von Wachteln stammten.
Seit 1947 wurde durch die WHO ein Überwachungsnetz aufgebaut. Es werden laufend Proben von
Menschen und Tieren gesammelt, die Viren bezüglich ihres genetischen Ursprungs untersucht und
entsprechende Impfprogramme ausgearbeitet.
Es gibt mehrere Artikel in denen über das Zoonoserisiko von Influenzaviren berichtet wird.
Nachfolgend eine kleine Auswahl.
Human infection by swine influenza A (H1N1) virus in Switzerland
V. Gregory et al.
Archives of Virology 148, 793-802, 2003
In dieser Arbeit wurde ein aktueller Fall einer humanen Ansteckung mit dem Schweineinfluenza Virus
H1N1 aufgerollt. Am 6. Februar 2002 wurden von einem Schweinehalter mit typischen Influenza
Symptomen Blut genommen und anschliessend im Referenzlabor untersucht. Die Resultate des
durchgeführten Hämagglutinations-Hemmtest zeigten, dass der isolierte Stamm nahe verwandt ist mit
dem aktuellen Schweineinfluenzavirus H1N1. Die Sequenzanalyse des Hämagglutinin-Gens
bestätigte dieses Resultat (98.3 % Übereinstimmung). Weitere Angestellte und Familienmitglieder
wurden ebenfalls getestet, zeigten aber keine klinischen Symptome und es konnte auch keine
Virusinfektion nachgewiesen werden.
Serologic evidence of H1 swine influenza virus infection in swine farm residents and
employees
Ch. W. Olsen et al.
Emerging Infectious Diseases 8 (8), August 2002
Bei 74 Tierärzten, Schweinefarmern deren Familienangehörigen und Mitarbeitern wurden
Serumproben entnommen und mittels Hämagglutinations-Hemmtest auf Antikörper gegen humanes
und porcines H1 Influenzavirus untersucht. Die Titer der Antikörper gegen humanes H1N1 und H3N2
Virus wurden bestimmt, um zu zeigen, dass keine Kreuzreaktivität zwischen humanen und porcinen
Influenzaviren besteht. Anschliessend konnten bei 17 von 74 Personen positive Titer gegen porcine
H1 Viren festgestellt werden. Im Gegensatz dazu konnte nur bei einer von 114 untersuchten Personen
ohne direkten Schweinekontakt ein positiver AK-Titer festgestellt werden. Positive AK-Titer gegen das
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Datum : 29.11.2004
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untersuchte Schweineinfluenza Virus waren signifikant assoziiert mit regelmässigem Schweinekontakt
(≥ 4 Tage pro Woche). Weil Schweine eine zentrale Rolle in der Entstehung von genetisch neuen
Influenzaviren spielen, könnten Schweinebesitzer für die Früherkennung von neuen Pandemien
wichtig sein.
Prevalence of swine influenza and other viral, bacterial, and parasitic zoonoses in veterinarians
N. Nowotny et al.
The Journal of Infectious Diseases 176, 1414-1415, 1997
Obwohl der Influenza Subtyp H1N1 in der Schweinepopulation weltweit sehr verbreitet ist, werden
Infektionen mit diesem Typ beim Menschen sehr selten nachgewiesen. Eine in Österreich
durchgeführte Untersuchung von 1994 zeigte, dass 24.5% der getesteten Mastschweine Antikörper
gegen H1N1 besassen und 41% der Betriebe seropositive Tiere beherbergten. Dies weist auf ein
grosses Ansteckungsreservoir für Menschen hin, wobei beachtet werden sollte, dass ein hoher
Prozentsatz dieser Zoonosen fatal verlaufen.
Im Mai 1995 wurden 137 österreichische Tierärzte auf verschiedene Zoonosen untersucht. Dabei
wurde festgestellt, dass 8.8% der Personen Antikörper gegen H1N1 aufwiesen, also signifikant mehr
als es in der Bevölkerung üblich ist (dazu sind im Artikel jedoch keine Werte vermerkt). Ausserdem
befanden sich unter den serologisch positiven Tierärzten signifikant mehr Schweinepraktiker
(ebenfalls keine genauen Angaben).
Transmission of swine influenza virus to humans after exposure to experimentally infected
pigs
D. E. Wentworth et al.
The Journal of Infectious Diseases 175, 7-15, 1997
In diesem Versuch wurden 15 vier Wochen alte Absetzferkel intranasal mit H1N1 Influenzaviren
infiziert. Es wurden täglich Nasentupferproben zur Virusisolierung und –typisierung mittels PCR
entnommen. Die Tiere wurden vier bzw. sieben Tage nach erfolgter Infektion euthanasiert.
Bei den beiden Betreuern, die die Nasentupferproben entnommen hatten, traten 36 Stunden nach der
ersten Probenentnahme erste Anzeichen für eine Grippeerkrankung auf. Acht Tage nach erfolgter
Infektion konnten bei diesen beiden Personen mittels Pharyngeal-Tupferproben H1N1 Influenzaviren
nachgewiesen werden. Die genauere genetische Untersuchung der Proben ergab, dass das
Hämagglutinin mit demjenigen der Viren, die zur Infektion der Schweine benutzten wurden,
übereinstimmt.
Der Versuch zeigt, dass die Übertragung von H1N1 Influenza Viren vom Schwein auf den Menschen
direkt und problemlos erfolgt und keine Mutation des Hämagglutinins notwendig ist.
Chasing the fickle swine flu
B. Wüthrich
Science 299 (5612), 1502-1505, März 7, 2003
In diesem Artikel wird ein Ausbruch von Schweineinfluenza in einem amerikanischen Schweinebetrieb
beschrieben. Ausgebrochen war die Grippe im August 1998. Beinahe alle Tiere zeigten hohes Fieber,
schlechten Appetit und Lethargie. 10% der Moren abortierten und viele der nach der Infektion
geborenen Ferkel waren untergewichtig. Von 2500 Tieren starben 50 Moren. Bei dem
nachgewiesenen Virus handelte es sich um einen H3N2 Subtyp, wobei Gene von einem humanen
Typen auf einen porcinen Typen übergesprungen waren. Im Jahr 1999 konnte dieser Subtyp in ganz
Nordamerika gefunden werden.
Des Weiteren wird ein Befall von Schweinen mit H4N6 Influenza Viren in Ontario beschrieben, wobei
das Virus wahrscheinlich von Wildenten stammt. Das Virus hatte sich soweit mutiert, dass potentiell
eine Bindung an humane Rezeptoren möglich gewesen wäre. Es wird erwähnt, dass dies für den
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Datum : 29.11.2004
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Menschen von grosser Bedeutung ist, da bisher keine Immunität gegenüber H4 Viren besteht. Für
eine neue Pandemie reicht jedoch der Übertritt auf den Menschen nicht aus. Zusätzlich braucht es ein
hohes Ansteckungspotential innerhalb der Menschen. Seit der letzten Pandemie 1968 ist dies keinem
Influenzavirus mehr gelungen.
Serological prevalence for swine influenza virus in pigs between 3 and 15 weeks of age in
Italian farms: evaluation of a maternal antibody decay curve
P. Candotti et al.
Atti della Societa Italiana di Patologia ed Allevamento dei Suini 2004, XXX Meeting Annuale, 379-385
Aus 21 verschiedenen italienischen Schweinebetrieben mit Influenzavorgeschichte wurden Blutproben
bei 3, 6, 9 und 12 Wochen alten Ferkeln genommen und auf Antikörper gegen H1N1, H3N2, H1N2
Influenzaviren untersucht. Die Blutentnahme wurde nach 21 Tagen wiederholt. Als positiv wurden
Titer von 1:40 gewertet. Anhand der Halbwertszeit der maternalen Antiköpertiter im Blut wurde
errechnet, dass der Titer für AK gegen H1N1 Influenza Viren nach 15 Wochen, und derjenige für AK
gegen H3N2 nach 23 Wochen unter einen Wert von 1:40 sinken wird. Wegen der niedrigen
Seroprävalenz von H1N2 Antikörpern konnte diesbezüglich keine Aussage gemacht werden.
Evaluation of transmission of swine influenza type A subtype H1N2 virus in seropositive pigs
Y. K. Choi et al.
American Journal of Veterinary Research 65 (3), 303-306, 2004
In dieser Arbeit wurden die Ansteckung mit H1N2 Influenzavirus und deren klinischer Verlauf bei
Ferkeln mit maternalen Antikörpern gegen die Influenzavirus Subtypen H1N1, H3N2 und H1N2
untersucht. Dazu wurden 18 Ferkel im Alter von 21 Tagen in mehrere Gruppen unterteilt. 10 Tiere
wurden intranasal mit H1N2 Influenzaviren angesteckt. Am Tag 7 bzw. 28 nach erfolgter Ansteckung
wurden je 4 Kontaktferkel zu den infizierten Tieren gegeben. Alle Tiere wurden zu unterschiedlichen
Zeitpunkten euthanasiert und seziert. Klinische Symptome und Exkretion von Viren wurden
untersucht.
Die intranasal angesteckten Tiere zeigten milden Husten und erhöhte Körpertemperatur. Die
Kontaktferkel hingegen zeigten keine klinischen Symptome. In Gewebeproben von Trachea, Lunge
und Lymphknoten der infizierten Tiere konnten H1N2 Influenzaviren nachgewiesen werden. Mittels
Nasentupferproben konnten bei allen Ferkeln 4-6 Tage nach Kontakt oder Infektion H1N2
Influenzaviren nachgewiesen werden. Bei allen Tieren sanken die maternalen Antikörper gegen alle
drei Virus Subtypen kontinuierlich ab.
Infektion und Virusausbreitung konnten durch die maternalen Antikörper nicht verhindert werden,
jedoch traten bei den Kontaktferkeln keine klinischen Symptome auf.
Investigation of the efficacy of European H1N1- and H3N2-based swine influenza vaccines
against the novel H1N2 subtype
K. Van Reeth et al.
Veterinary Record 153, 9-13, 2003
Die Effizienz eines handelsüblichen Influenzavirus Impfstoffes gegen die Infektion mit dem H1N2
Subtyp wurde in diesem Versuch getestet. Dazu wurden 2 verschieden Vakzinen getestet. Zum einen
der normal erhältliche Impfstoff gegen H1N1 und H3N2 (Gripovac) und ein extra hergestellter
Impfstoff, der zusätzlich noch gegen H1N2 (Gripovac + H1N2) gerichtet ist. Von 26 Ferkeln im Alter
von 4 Wochen wurde eine Gruppe von 10 Tieren nicht geimpft. Eine weitere 10-er Gruppe wurde mit
dem handelsüblichen Impfstoff geimpft und bei einer 6-er Gruppe wurden mit Gripovac + H1N2
geimpft. Die Jager wurden nach vier Wochen nochmals nachgeimpft. Drei Wochen nach der zweiten
Impfung wurden alle Tiere intratracheal mit H1N2 Influenza Viren angesteckt. 24 Stunden nach der
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erfolgten Infektion wurde die Hälfte jeder Gruppe euthanasiert und weitere 48 Stunden später wurden
auch die restlichen Tiere eingeschläfert.
Gripovac induzierte die Bildung von kreuzreaktiven Antikörpern gegen H1N2, wobei die AK-Titer
gegen H1N2 waren 18x kleiner als bei den Tieren, welche mit Gripovac + H1N2 geimpft worden
waren. Bei den Kontrolltieren entwickelte sich ein ausgeprägtes Krankheitsbild und hohe H1N2 Virus
Titer konnten in den Lungen nachgewiesen werden. Die mit Gripovac geimpften Tiere zeigten mildere
respiratorische Symptome, wobei die Replikation der H1N2 Viren nicht verhindert werden konnte.
Tiere aus der Gruppe der Gripovac + H1N2 Impfung zeigten kaum Anzeichen einer Erkrankung und in
der Zeitspanne von 24 -72 Stunden nach der Infektion fand kaum eine Virusvermehrung statt.
Die Ergebnisse sprechen dafür, dass eine kommerzielle Influenza Vakzine nicht ausreichend gegen
eine Infektion mit H1N2 Viren schützt.
Comparison of the pathogenesis of two genetically different H3N2 Influenza A viruses in pigs
G. A. Landolt et al.
Journal of Clinical Microbiology 41 (5), 1936-1941, 2003
Bis 1997/1998 wurden bei Schweineinfluenza Ausbrüchen in Nordamerika ausschliesslich H1N1
Subtypen diagnostiziert. Seither aber verbreitete sich ein H3N2 Subtyp mit genetischem Material von
humanen, porcinen und aviären Grippe Viren (dreifach reassortiert). Im Zusammenhang mit diesen
Infektionen wurden fieberhafte Erkrankungen und Aborte verzeichnet. Zusätzlich kam es auch zu
Reassortierung zwischen H1N1 und H3N2 Subtypen, worauf es zu einem Ausbruch von H1N2
Influenza kam. Im Gegensatz dazu wurden aus einem einzelnen Ferkel H3N2 Subtypen mit rein
genetischem Material aus humanen Influenzaviren isoliert. Dieser Virussubtyp verbreitete sich nicht
unter den Schweinen.
In dieser Studie wurden 7 Wochen alte Jager entweder mit dem rein humanen oder dem dreifach
reassortierten H3N2 Influenzavirus intranasal infiziert. Die Untersuchung zeigte, dass die Tiere, die mit
dem humanen Virus infiziert wurden weniger Antikörper bildeten und sich das Virus langsamer und
auch weniger stark im Körper verbreitete. Die Infektion mit dem reassortierten Virus führte zu starken
pathologischen Veränderungen der Lungen während die Infektion mit den humanen Viren nur zu
leichtgradigen Pneumonien führte.
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Das Schwein verfügt über Zellrezeptoren für aviäre und humane Influenzaviren
(Mischgefäss). Befallen zwei unterschiedliche Viren die gleiche Zelle, kann es zu neuen,
unbekannten Subtypen kommen, gegen die keine Immunität besteht.
Grippeviren können vom Schwein auf den Menschen übertragen werden und
umgekehrt. Damit eine Pandemie ausbricht, müssen die Viren jedoch auch innerhalb
der Menschen leicht übertragbar sein.
Nicht jeder Influenzavirus Subtyp löst gleich starke klinische Symptome aus.
Maternale AK gegen H1N1 Influenzaviren sinken nach 15 Wochen ab, diejenigen gegen
H1N2 Viren nach 23 Wochen.
Infektion und Virusausbreitung können durch maternale Antikörper nicht verhindert
werden aber die klinischen Symptome sind milder.
Die im Ausland handelsüblichen Vakzinen schützen vor H1N1 und H3N2 Virussubtypen,
nicht aber gegen den neu zirkulierenden H1N3 Subtyp.
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Datum : 29.11.2004
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