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Virulence of Avian Influenza H7 Viruses in Birds: The Impact of the Heamagglutinin Polybasic Cleavage Site on the Virulence of a Recent German H7N7 Virus and Pathogenicity of European H7N7 and H7N1 Viruses in Ducks

 

bearbeitet am Institut für molekulare Virologie und Zellbiologie 

 

Virulenz aviärer Influenzaviren des Subtyps H7 in Vögeln: Einfluss der Hämagglutinin-Spaltstelle auf die Virulenz eines aktuellen deutschen H7N7 Virus und Pathogenität europäischer H7N7 und H7N1 Viren in Enten

Das aviäre Influenzavirus (AIV) verursacht weltweit regelmäßig Ausbrüche in Geflügel-beständen, die zu schweren wirtschaftlichen Verlusten führen. Es handelt sich dabei um ein RNA Virus, dessen acht Gensegmente für mindestens zehn virale Proteine kodieren. Aufgrund der zwei Oberflächenproteine des Virus, dem Hämagglutinin (HA) und der Neuraminidase (NA) lassen sich diverse Subtypen, HA 1-16 und NA 1-9, unterscheiden. Diese finden sich im natürlichen Reservoire, welches das wilde Wassergeflügel, wie Enten, darstellt und werden regelmäßig auf domestiziertes Geflügel, wie Hühner oder Puten, übertragen. Während alle 16 HA-Subtypen milde bis symptomlose Krankheitsverläufe zeigen, können H5- und H7-Viren durch Mutationen im HA-Protein hochpathogene Phenotypen hervorbringen, die vor allem in hühnerartigem Geflügel bis zu 100% Mortalität verursachen können. Die Hämagglutinin-Spaltstelle stellt dabei die Hauptvirulenzdeterminante dar. Niedrigpathogene Viren zeigen eine monobasische Spaltstelle, die von Trypsin-ähnlichen Enzymen gespalten wird. Da diese Enzyme nur im Atmungs- und Darmtrakt vorkommen, können sich diese Viren nur dort vermehren und rufen milde klinische Zeichen hervor. Bei hochpathogenen Viren jedoch wird eine polybasische Spaltstelle von Enzymen erkannt, die in allen Körperzellen vorkommen. Dadurch können sich diese Viren systemisch im gesamten Körper ausbreiten und zu schweren klinischen Verläufen führen. Im Jahr 2015 wurde auf einer Hühnergeflügelhaltung in der Region Emsland sowohl das niedrigpathogene (LP), als auch das hochpathogene (HP) Virus des Subtyps H7N7 isoliert. Um den Einfluss der HA-Spaltstelle zu untersuchen, wurden drei Viren mittels molekularbiologischer Verfahren (reverse Genetik) „nachgebaut“: LP und HP entsprechend der Wildtypsequenzen und LP_Poly, ein Virus welches dem LP entspricht, jedoch die polybasiche Spaltstelle des HP besitzt. Die Untersuchungen dieser drei Viren zeigte, dass die Spaltstelle die Virulenz in Hühnern und Puten deutlich erhöht. Nichtsdestotrotz war der Einfluss in Puten geringer als bei Hühnern, was auf die Bedeutung anderer Gensegmente für die Pathogenität in Puten hindeutet (Abbildung 1). Außerdem zeigte sich, dass das Virus unterschiedliche Verbreitungswege in beiden Spezies nutzt, was auf verschiedene Pathomechanismen hinweist. Stock- und Moschusenten zeigten keine Symptome (Abbildung 1), schieden jedoch beachtliche Mengen des Virus aus, was auf eine Rolle als natürliches Reservoire für HP H7-Viren hindeutet. Eine zweite Studie zeigte, dass verschiedene europäische H7-Viren variable Pathogenität in Enten verursachten, die vom Virusstamm, der Entenspezies und der Inokulationsroute abhängt (Abbildung 2). Damit wurden neue Erkenntnisse über H7-Viren gewonnen, die trotz ihres häufigen Vorkommens in der Natur im Vergleich mit H5-Viren, hinsichtlich Untersuchungen ihrer Pathogenität im Geflügel, stark unterrepräsentiert sind.

Abb.: D. Scheibner