key: cord-0035492-ukrdk4sd
authors: Modrow, Susanne; Falke, Dietrich; Truyen, Uwe; Schätzl, Hermann
title: Viren mit einzelsträngigem, segmentierten RNA-Genom in Negativstrangorientierung
date: 2010-05-26
journal: Molekulare Virologie
DOI: 10.1007/978-3-8274-2241-5_16
sha: 53880f99edc39984bb17a3606fff65027c72f8aa
doc_id: 35492
cord_uid: ukrdk4sd

Bis heute sind drei Virusfamilien bekannt, deren Vertreter ein RNA-Genom mit negativer Orientierung besitzen, das in den infektiösen Viruspartikeln nicht als ein kontinuierliches Molekül, sondern in mehreren Segmenten vorliegt. Es handelt sich um die Arenaviridae, die Bunyaviridae und die Orthomyxoviridae. Ähnlich wie die Mononegavirales (▸ Kapitel 15) benötigen auch sie für die Synthese der mRNA und für die Replikation ein spezielles Enzym, das zusammen mit weiteren Virus-komponenten bei der Infektion in die Zelle gelangt: die RNA-abhängige RNA-Polymerase. Ein in Segmenten vorliegendes Genom ermöglicht den Viren die Bildung von Reassortanten. Hier werden die RNA-Moleküle bei Doppelinfektionen von Zellen mit unterschiedlichen Virus-typen während der Replikation und der Morphogenese gemischt. Die Nachkommenviren können so Neukombinationen der RNA-Segmente und damit neue Eigenschaften erhalten. Besonders häufig und gut untersucht ist dieser Mechanismus, der als antigenic shift bezeichnet wird, bei den Influenza-A-Viren, den Erregern der Virus-influenza oder echten Grippe (▸ Abschnitt 16.3).

Die Arenaviren, die überwiegend in Südamerika und Afrika verbreitet sind, verursachen bei ihren natürlichen Wirten, den Nagetieren, überwiegend persistierende Infektionen, und werden von diesen mit dem Urin und Speichel ausgeschieden. Bei Kontakt mit dem Blut oder kontami nierten Ausscheidungsprodukten können ei nige der Arenaviren Menschen infizieren und fieberhafte, hämorrhagische Erkrankungen verursachen. Beispiele sind die Junin-und Lassaviren als Erreger des argentinischen hämorrhagischen Fiebers beziehungsweise des Lassafiebers. Der Prototyp der Familie ist das Virus der lymphocytären Choriomeningitis (LCMV), das in der Hausmaus (Mus musculus) vorkommt und in seltenen Fällen beim Menschen eine akute aseptische Meningitis verursacht. Die LCMV-Infektion der Maus stellt heute ein wichtiges, gut etabliertes System zur Untersuchung der Immun antwort dar. Der Name der Arenaviren ist vom lateinischen Wort arena (Sand) abgeleitet und weist auf die körnige (granuläre) Struktur hin, welche die Viruspartikel in elektronenmikroskopischen Aufnah-

Bis heute sind drei Virusfamilien bekannt, deren Vertreter ein RNA-Genom mit negativer Orientierung besitzen, das in den infektiösen Viruspartikeln nicht als ein kontinuierliches Molekül, sondern in mehreren Segmenten vorliegt. Es handelt sich um die Arenaviridae, die Bunyaviridae und die Orthomyxoviridae. Ähnlich wie die Mononegavirales (᭤ Kapitel 15) benötigen auch sie für die Synthese der mRNA und für die Replikation ein spezielles Enzym, das zusammen mit weiteren Viruskomponenten bei der Infektion in die Zelle gelangt: die RNAabhängige RNA-Polymerase. Ein in Segmenten vorlie-gendes Genom ermöglicht den Viren die Bildung von Reassortanten. Hier werden die RNA-Moleküle bei Doppelinfektionen von Zellen mit unterschiedlichen Virustypen während der Replikation und der Morphogenese gemischt. Die Nachkommenviren können so Neukombinationen der RNA-Segmente und damit neue Eigenschaften erhalten. Besonders häufig und gut untersucht ist dieser Mechanismus, der als antigenic shift bezeichnet wird, bei den Influenza-A-Viren, den Erregern der Virusinfluenza oder echten Grippe (᭤ Abschnitt 16.3).

Protein in vitro phosphorylieren. Es ist noch nicht bekannt, ob dieses Enzym viruscodiert ist. Bei der Morphogenese der Partikel, die an der Cytoplasmamembran durch Knospung entstehen, werden Ribosomen der Wirtszelle aufgenommen. Man vermutet, dass dies die in den Partikeln nachweisbaren Polyadenylierungs-und Polyuridinylierungsenzyme erklärt. Das Vorhandensein der Ribosomen hat keinen Einfluss auf die Infektiosität der Viren.

Das Genom der Arenaviren besteht aus zwei Segmenten einzelsträngiger RNA, die beide eine Ambisense-Orientierung aufweisen und zusammen über etwa 10 000 bis 12 000 Basen verfügen (᭤ Abbildung 16.2). Beim LCMV ist das S-Segment (S = small) 3 376 Basen lang, das L-Segment (L = large) 7 219 Basen. Beide sind über ihre gesamte Länge mit nucleosomenähnlich angeordneten NP-Proteinen komplexiert und bilden so helikale Nucleocapside. Außerdem sind einige Einheiten der L-Proteine mit ihnen verbunden. An den 3'-und 5'-Enden der Segmente sind 19 Nucleotide konserviert, die invertiert komplementär sind. Deshalb können die Enden doppelsträngige Bereiche ausbilden, was ihnen eine quasizirkuläre, pfannenstielähnliche Konfiguration verleiht. Neben diesen intramolekularen Basenpaarungen können die Endsequenzen aber auch mit weiteren RNA-Segmenten wechselwirken, sodass sie als Homo-oder Heterodimere vorliegen. Die intermolekulare Hybridbildung bewirkt, dass die L-und S-Segmente in den Partikeln nicht immer in gleichen Mengen vorhanden sind. Die konservierten Endsequenzen enthalten die Promotoren für die Transkription und die Kontrollelemente für die Replikation. infiziert im Unterschied zu den anderen Arenaviren nicht Nagetiere als natürliche Wirte, sondern früchtefressende Fledermäuse. Außer diesen hat man in verschiedenen Nagetieren eine Reihe von Arenaviren nachweisen können, von denen bisher keine humanpathogenen Eigenschaften beschrieben worden sind (᭤ Tabelle 16.1). Auch die Neuweltarenaviren der Linie C (Latino-, Pampa-, Oliverosvirus) wurden bislang nur aus Nagetieren in Argentinien und Bolivien isoliert.

Die Partikel der Arenaviren sind pleomorph. Überwiegend haben sie eine sphärische Form mit variablen Durchmessern von 50 bis 300 nm (᭤ Abbildung 16.1). Sie bestehen aus zwei Nucleocapsidsegmenten, die von einer Hüllmembran umgeben sind. Beim LCMV sind in die Hüllmembran die Glycoproteine GP1 und GP2 eingelagert, die durch Proteolyse aus einem größeren Vorläuferprotein gebildet werden und als keulenähnliche Vorsprünge acht bis zehn Nanometer aus der Partikeloberfläche hervorragen. Das GP2-Protein ist in der Membran verankert, das GP1-Protein ist durch nichtkovalente Bindung mit der Partikeloberfläche assoziiert. Im Inneren der Membranhülle befinden sich die viralen RNA-Genomsegmente L und S, die mit den Nucleoproteinen (NP, 63 kD) komplexiert sind. Man findet in den Partikeln gelegentlich auch mehrere Kopien der L-und S-Segmente. Weitere Komponenten der Virionen sind die L-Proteine (250 kD) -die RNA-abhängigen RNA-Polymerasen -, relativ große Mengen von Z-Proteinen (11 kD) sowie eine Proteinkinase. Letztere kann das NP-Das S-Segment codiert für das Vorläuferprotein GPC (glycoprotein precursor) der GP1-und GP2-Proteine und für das NP-Protein (᭤ Abbildung 16.2). Beide Gene überlappen nicht und sind durch eine intergenische Region voneinander getrennt, die in der RNA-Sequenz eine stabile Haarnadelstruktur ausbildet. Das NP-Protein wird in der 3'-Hälfte des S-Segments codiert und von einer mRNA translatiert, die komplementär zu diesem Ge nombereich ist. Dieses Gen liegt also in negativer Orientierung vor. Das GPC-Protein wird in der 5'-Hälfte des Genoms codiert, jedoch in positiver Orientierung. Für die Synthese dieses Polypeptids muss das genomische RNA-Segment in ein Antigenom umgeschrieben werden: Dieses dient darauffolgend als Matrize für die Transkription der GPC-spezifischen mRNA. Beide Leserahmen laufen also gleichsam aufeinander zu. Sie werden durch die intergenische Region voneinander getrennt, die als Terminationssignal für die Transkription dient.

GPC-Proteine bilden Oligomerkomplexe. Beim Lassavirus entsteht ein PreGPC Vorläuferprotein von 82 kD. Zelluläre Signalpeptidasen spalten dieses in ein ungewöhnlich langes aminoterminales Signalpeptid von 58 Aminosäuren und in das Vorläuferprotein GPC (76 kD), welches mittels einer hydrophoben Domäne am carboxyterminalen Ende in der Membran des endoplasmatischen Reticulums verankert wird. Das Enzym SKI-1/S1P (Subtilisin-Kexin Isoenzym 1/Site 1-Protease), eine trypsinähnliche zelluläre Protease, zerschneidet das glycosylierte, wahrscheinlich als Tetramer vorliegende GPC-Protein im Golgi-oder post-Golgi-Kompartiment in einen aminoterminalen Anteil GP1 (40-46 kD beim LCMV, 40 kD beim Lassavirus) und einen carboxyterminalen, membranverankerten Teil GP2 (35 kD beim LCMV beziehungsweise 36 kD beim Lassavirus). Beim Lassavirus bleibt das Signalpeptid mit dem GPC-Protein assoziiert. Diese Komplexbildung ist eine Voraussetzung für die Spaltung des GPC-Proteins durch die Protease SKI-1/S1P. Die Wechselwirkung zwischen dem Signalpeptid und dem GP1-Anteil des GPC-Proteins lässt vermuten, dass durch diese Konformationsstabilisierung die Spaltstelle des GPC-Proteins für die Protease zugänglich wird. Im reifen Viruspartikel bilden die GP1und GP2-Proteine trimere Komplexe. Die GP1-Trimere sind über Disulfidbrücken miteinander verbunden und bleiben nach der Spaltung nichtkovalent mit den GP2-Trimeren assoziiert. Diese Komplexe bilden die spikeähnlichen 9,5 nm großen Proteinvorsprünge auf der Virusoberfläche. Die GP1-Proteine sind für die Wechselwirkung mit den zellulären Rezeptorproteinen verantwortlich; gegen sie werden im Infektionsverlauf neutra-lisierende Antikörper gebildet. Die G2-Proteine haben fusogene Aktivität und sind über ihre carboxyterminalen, cytoplasmatischen Domänen mit den NP-Proteinen der Nucleocapside verbunden. ᭤ Tabelle 16.2 gibt eine Übersicht zu den molekularen Charakteristika und Funktionen der Proteine von LCMV.

Nucleoprotein Die NP-Proteine haben ein Molekulargewicht von etwa 63 kD und sind mit den RNA-Segmenten assoziiert. In Analogie zu den anderen Negativstrang-RNA-Viren glaubt man, dass auch das NP-Protein der Arenaviren das Umschalten vom Transkriptions-zum Replikationsmodus reguliert (᭤ Abschnitte 15.1 bis 15.4, 16.2 und 16.3) . In infizierten Zellen und in gereinigten Viruspräparationen sind in reproduzierbaren Mengen Abbauprodukte des NP-Proteins vorhanden. Außerdem findet man spät im Replikationszyklus eine phosphorylierte Variante des NP-Proteins. Ob diese Produkte an der Regulation der Transkription und Replikation beteiligt sind, ist nicht bekannt.

Das L-Protein (250 kD) ist in geringen Mengen in den Viruspartikeln nachweisbar und mit den Nucleocapsiden assoziiert. Bei unterschiedlichen Stämmen des Lassavirus unterscheiden sich die Aminosäuresequenzen der L-Proteine um bis zu 18 Prozent. Die RNA-abhängige RNA-Polymeraseaktivität konnte der Domäne zwischen den Aminosäuren 1 043 bis 1 546, der insgesamt 2 218 bis 2 221 Aminosäuren umfassenden Proteinen, zugeordnet werden. Ob es modifiziert oder prozessiert wird, ist unklar. Für die erfolgreiche Transkription und Replikation der

Die in der Zelle synthetisierten Proteine haben unterschiedliche Aufgaben. Um diese korrekt erfüllen zu können, müssen die Proteine nach oder während der Translation in bestimmte zelluläre Kompartimente transportiert werden. Dies wird in der Regel über bestimmte Aminosäurefolgensogenannte Sortierungssignale -vermittelt, an welche sich andere Proteine und Faktoren anlagern. Ein bekanntes Beispiel sind die Signalpeptide, hydrophobe Aminosäurefolgen am aminoterminalen Ende von Polypeptiden, die ihre Aufgabe als membranverankerte Proteine zu erfüllen haben: Hieran lagern sich cotranslational die signal-recognition particles (SRP) an, die ihrerseits mit den SRP-Rezeptoren in der Membran des endoplasmatischen Reticulum wechselwirken. Dadurch wird der Komplex aus mRNA, wachsender Aminosäurekette und Ribosom zur ER-Membran transportiert, die Proteine werden noch während der Translation in der Membran verankert und gelangen im weiteren Verlauf über die Golgi-Vesikel als Membranproteine zur Zelloberfläche. Mittels anderer Sortierungssignale erfolgt der spezifi-sche Transport von bestimmten Proteinen in den Zellkern, in die Mitochondrien, in die Lysosomen und Vakuolen. Für den gerichteten Transport in Vakuolen benötigen Proteine meist prolinreiche Aminosäuremotive als Sortierungssignal wie PTAP, PSAP, PPxY oder auch YxxL (x entspricht dabei einer beliebigen Aminosäure). Befinden sich derartige Consensussequenzen in viralen Proteinen, dann bewirken sie die Wechselwirkung mit den Komponenten des vacuolären Sortierungsweges (Vsp, vacuolar sorting pathway). Derartige Consensussequenzen konnten unter anderem in den Gag-Proteinen des humanen Immundefizienzvirus und des Rous-Sarcom-Virus, dem VP40 des Ebolavirus, dem Matrixprotein M des vesiculären Stomatitis-Virus sowie in den Z-Proteinen von Lassavirus und LCMV nachgewiesen werden. Sie bewirken die Eingliederung dieser Proteine in Vacuolen und vesikuläre Membranstrukturen. Damit haben sie eine essenzielle Funktion bei der Bildung der Vesikel, welche bei den membranumhüllten Viren die Vorläufer der infektiösen Viruspartikel darstellen.

Proteine mit dem Translationsinitiationsfaktor 4E. Dies lässt vermuten, dass die Translation gecappter mRNAs in den Zellen gehemmt wird. Ob diese Wechselwirkungen des Z-Proteins mit zellulären Polypeptiden den Infektionsverlauf oder die Etablierung der Viruspersistenz beeinflussen, ist ungeklärt. Weiterhin fand sich eine Wechselwirkung des Z-Proteins mit den P-Proteinen der großen Ribosomenuntereinheit. Ob dies die Verpackung der Ribosomen in die Viruspartikel bewirkt, ist nicht geklärt.

Wie die Arenavirusreplikation im Detail abläuft, ist nicht bekannt. In vielen Fällen leitet man die Vorgänge von den Abläufen bei Bunya-oder Influenzaviren ab. Bei der Adsorption verwenden die Virustypen unterschiedliche zelluläre Oberflächenproteine: Als zellulären Rezeptor für die Altweltarenaviren und die Vertreter der Linie C der Neuweltarenaviren hat man das α-Dystroglycan identifiziert. Hieran binden sich die Viren über die G1-Proteine, wobei die Aminosäurereste 259 und 260 (bezogen auf die Sequenz des LCMV) für die hochaffine Wechselwirkung mit α-Dystroglycan wichtig sind. Diese Positionen befinden sich in Nachbarschaft zur Spaltstelle im GPC-Vorläuferprotein. Verfügen die G1-Proteine über Phenylalanin oder Tyrosin beziehungsweise Leucin oder Isoleucin an den Positionen 259 und 260, dann nutzen die Virustypen α-Dystroglycan als Rezeptor. α-Dystroglycan ist ein peripheres Membranprotein, das mit den Komponenten der extrazellulären Matrix interagiert und nichtkovalent mit dem membranverankerten β-Dystroglycan verbunden ist. Die Dystroglycankomplexe sind in unterschiedlich großen Mengen auf den Zellen der meisten Organe im Körper vorhanden. Die anderen Vertreter der Neuweltviren der Linie B, wie die Junin-, Machupo-, Guanarito-und Sabiaviren nutzen den Transferin-Rezeptor 1 (TfR1) zur Adsorption. Für die Neuweltarenaviren der Linie A konnte noch kein Zellrezeptor identifiziert werden.

Vermutlich erfolgt nach der Adsorption die Aufnahme der Partikel über rezeptorvermittelte Endocytose und Aktiverung der Fusionsaktivität, wie die Spaltung der GPC-Proteine in die Anteile G1 und G2 in Analogie zum HA-Protein der Influenzaviren schließen lässt (᭤ Abschnitt 16.3). Alle Prozesse nach der Freisetzung der Nucleocapside laufen im Cytoplasma ab. Dabei binden sich die Nucleocapside an die Kernmembran. Möglicherweise sind Kernfaktoren an der Replikation beteiligt, denn die Virusvermehrung ist in entkernten Zellen wenig effizient. 

In den ersten Schritten des Infektionszyklus werden die NP-und L-Gene transkribiert, die in negativer Orientierung auf den Segmenten S beziehungsweise L lokalisiert sind (᭤ Abbildung 16.2). Am 5'-Ende der mRNA-Moleküle befindet sich eine Cap-Gruppe, der ein bis sieben nicht viruscodierte Nucleotide folgen. Das lässt vermuten, dass die Arenaviren ähnlich wie die Influenzaviren den Mechanismus des Cap-Stehlens für die Transkriptionsinitiation verwenden und sie die 5'-Cap-Strukturen zellulärer mRNAs als Primer nutzen (᭤ Abschnitt 16.3). Die mRNA-Synthese endet an den haarnadelähnlichen Sekundärstrukturen der intergenischen Bereiche. Die Transkripte werden an freien Riboso men in die NP-beziehungsweise L-Proteine translatiert.

Das Umschalten vom Transkriptions-in den Replikationsmodus mit der Synthese durchgehender RNA-Produkte ist vermutlich von der Menge an neu synthetisierten NP-Proteinen abhängig (᭤ Abbildung 16.2) Auch dieser Vorgang benötigt einen Primer. Wie dieser beschaffen ist, konnte bisher nicht völlig geklärt werden. An den 5'-Enden der entstehenden Antigenome der Tacaribeviren findet man einen Guanosinrest, der weder in Basenpaarung vorliegt noch von der Virus-RNA codiert ist. Außerdem sind kurze Abschnitte der Genomenden heterogen. Ein Modell für die Initiation der Genomreplikation besagt, dass das L-Protein Oligonucleotide als Primer für die Polymerisationsreaktion verwendet und sie an die 3'-Enden der RNA-Segmente anlagert. Die entstehenden antigenomischen RNA-Stränge aggregieren danach mit NP-Proteinen.

Die mRNAs für die GPC-und Z-Proteine werden von den antigenomischen RNA-Strängen der S-beziehungsweise L-Segmente abgelesen. Sie enden an den Terminationssignalen der intragenischen Region. Die Synthese des GPC-Proteins erfolgt an der Membran des endoplasmatischen Reticulums. Es wird in das Lumen eingeschleust und über eine hydrophobe Domäne im carboxyterminalen Bereich in der Membran verankert. Die Proteine interagieren zu Oligomeren, werden glycosyliert und mittels der Protease SKI-1/S1P in die GP1und GP2-Anteile gespalten. Wie beim Lassavirus beschrieben wurde, ist die Prozessierung des GPC-Proteins davon abhängig, dass das zuvor durch die Signalase abgespaltende Signalpeptid mit dem GPC komplexiert bleibt. Die GP1-und GP2-Komplexe werden über die Golgi-Vesikel zur Zelloberfläche transportiert und bilden in der Cytoplasmamembran an Glycoproteinen reiche Regionen aus. Parallel dazu dienen die Antigenome auch als Matrizen für die Bildung durchgehender RNA-Genomstränge, die mit NP-Proteinen zu Nucleocapsiden assoziieren.

Die myristylierten Z-Proteine lagern sich an die Cytoplasmamembran an. Sie binden sich an die NP- 

Proteine der Nucleocapsidsegmente, welche auch über das NP-Protein mit den cytoplasmatischen Bereichen der GP2-Proteine interagieren. So entstehen die initialen Budding-Strukturen. Die Nucleocapside werden von der mit Z-und GP1/GP2-Proteinen angereicherten Membran umschlossen -da bei gelangen auch Ribosomen in die Virionen -und von der Zelle abgegeben. Es scheint kein Mechanismus zu existieren, der gewährleistet, dass jeder Partikel ein S-und ein L-Segment erhält. Beim LCMV wurde gezeigt, dass bei gleichzeitiger Infektion von Zellen mit verschiedenen Virusstämmen Reassortanten entstehen können. Bei den Neuweltarenaviren gibt es Hinweise, dass bei Coinfektionen genetische Rekombinationsereignisse zur Bildung neuer Virusvarianten (᭤ Exkurs Das Whitewater-Arroyo-Virus) beitragen können. q Infektion von Mäusen Erfolgt die Infektion bei embryo nalen oder neugeborenen Mäusen, so findet man große Virusmengen in allen Organen, auch im Gehirn. Später treten geringe Mengen von Antikörpern gegen die NP-, GP1-und GP2-Proteine auf. Die Infektion ist meist asymptomatisch. Die Mäuse sind anschließend persistierend infizierte Virusträger und scheiden große Mengen LCMV aus. Die Etablierung der Persistenz selbst beruht wahrscheinlich auf einer peripheren Toleranz der T-Zellen, die durch den Zeitpunkt der Infektion während des Embryonalstadiums und die hohen Virusmengen während der Infektion induziert wird. Mehrere Monate später tritt eine durch Immunkomplexe verursachte Glomerulonephritis, eine Nierenentzündung, auf. Man findet Immunkomplexe auch in Arterienwänden und im Plexus chorioideus des Gehirns. Sie bestehen aus Virusproteinen, der Komplementkomponente C1q sowie Antikörpern und können sich über den Fc-Teil der Immunoglobuline an die zellulären Fc-Rezeptoren anlagern.

Werden dagegen erwachsene Mäuse mit LCMV infiziert, entsteht -ähnlich wie beim Menschen -eine akute lymphocytäre Choriomeningitis mit sehr dichten Infiltrationen von T-und B-Lymphocyten, NK-und Plasmazellen sowie Monocyten in die infizierten Gewebe. Ähnliches findet man in Nieren, Leber, Speicheldrüsen, Pankreas, Lunge und dem Lymphsystem. In den Lymphknoten treten Nekrosen und Blutungen auf. Weiterhin stellt man eine seröse Pleuritis und Peritonitis, eine erhöhte Atemfrequenz und gesteigerte Gefäßdurchlässigkeit fest. Diese Symptome ähneln denen des hämorrhagischen Fiebers (᭤ Abschnitt 16.1.5). In der frühen Phase findet man erhöhte Konzentrationen von TNF-α, Interferon-α und -β sowie anderen Cytokinen. Diese induzieren vor allem die Expression von MHC-Klasse-I-Komplexen auf der Oberfläche infizierter und nichtinfizierter Zellen, was diese in Verbindung mit viralen Peptidepitopen zu bevorzugten Zielen für cytotoxische T-Lymphocyten macht. Die Cytokine leiten auch die Proliferation von natürlichen Killerzellen ein, die aber für die Eliminierung des Virus nicht entscheidend sind. Einzelne Virusstämme variieren sehr stark in ihrer Fähigkeit, ausreichende Mengen von Interferon zu induzieren und damit auch in ihrer Virulenz. Bei einer effektiven Induktion der Interferonbildung reduziert sich die Virusmenge in den frühen Infektionsphasen und bewirkt gleichzeitig die Einleitung der zellulären Immunantwort. Die CD8 + -T-Lymphozyten spielen die wichtigste Rolle bei der Viruseliminierung und schützen vor Reinfektionen. Die CD4 + -T-Lymphozyten sind in geringem Ausmaß auch cytotoxisch, tragen jedoch vor allem in der späten Infektionsphase durch die Sekretion von Cytokinen wie Interleukin-2 und Interferon-γ zur Aktivierung der CD8 + -T-Lymphozyten und zur Antikörperbildung bei. Die virusspezifischen Bund T-Zellen ex pandieren, die LCMV-Produktion wird kontrolliert und die Erreger aus dem Organismus eliminiert.

Im Verlauf der akuten LCMV-Infektion treten IgMund IgG-Antikörper gegen das NP-und die GP1-und GP2-Proteine auf, außerdem CD8 + -und CD4 + -T-Lymphocyten und aktivierte NK-Zellen. Epitope, die von cytotoxischen T-Zellen erkannt werden, konnte man im Maussystem in allen Proteinen identifizieren. Die serologische Diagnose erfolgt über den Antikör pernachweis im ELISA-Test (IgM für frische Infektion, IgG bei Durchseuchung). Viren lassen sich durch die Polymerasekettenreaktion aus geeignetem Material nachweisen. 

Nach der Aufnahme über Inhalation oder Hautwunden werden die Viren durch den Blutstrom verteilt. Sie infizieren vor allem die Zellen des reticuloendothelialen Systems in vielen Organen, zum Beispiel der Leber, Lunge und der Placenta. Die direkte Schädigung von Gewebe ist relativ gering. Die Pathogenese der Erkrankung ist weitgehend unklar. Beim Lassafieber findet man fokale Nekrosen vor allem in Leber, Milz und Nebennieren. Bei schweren Verläufen der Erkrankung tritt das capillary leaky syndrome auf, das in 30 bis 40 Prozent der Fälle zum Schock mit Herz-Kreislaufversagen führt. Beim argentinischen und bolivianischen Fieber treten verstärkt Blutungen der Haut-und Schleimhautbereiche im Magen-Darm-Trakt auf; eine deutlich erhöhte Gefäßdurchlässigkeit ist zu beobachten. Die typischen Symptome der Hämorrhagie sind bei diesen Infektionen somit deutlicher als beim Lassafieber, das klinisch meist relativ uncharakteristisch ist.

Beim Lassafieber findet man zu Beginn der Infektion eine geringe IgM-und bereits einsetzende IgG-Antwort.

Neutralisierende Antikörper können häufig nur in geringen Titern spät nach der Erkrankung nachgewiesen werden. Die Eliminierung des Virus erfolgt daher nicht durch Antikörper, sondern vermutlich -ähnlich wie bei der LCMV-Infektion in der Maus gezeigt -über die zelluläre Immunantwort durch cytotoxische T-Zellen. Auch persistiert das Virus oft lange Zeit nach der Erkrankung und ist im Serum oder im Urin nachweisbar. Im Gegensatz hierzu sind beim südamerikanischen hämorrhagischen Fieber Antikörper gegen die NP-und G-Proteine erst zwei bis vier Wochen nach der Infektion im Serum vorhanden und im Immunfluoreszenz-oder ELISA-Test nachweisbar. Da das NP-Protein hochkonservierte Sequenzabschnitte enthält, sind NP-spezifische Antikörper häufig kreuzreaktiv. Der positive Nachweis von IgM-Antikörpern beziehungsweise ein vierfacher IgG-Titeranstieg in Folgeserumproben gelten als Anzeichen einer akuten Infektion. Die gegen die Oberflächenproteine gerichteten Immunglobuline sind neutralisierend und reagieren wesentlich spezifischer. Da sie jedoch erst deutlich später im Infektionsverlauf gebildet werden, kann ihr Nachweis für die Diagnose der akuten Infektionen meist nicht herangezogen werden. G-Protein spezifische Antikörper, die im Neutralisations test nachgewiesen werden, dienen zur Bestimmung des Virustyps und des Immunstatus. Für die klinische Diagnostik der akuten Infektion ist die RT-PCR in dazu ermächtigten Laboratorien unerlässlich. Infolge der möglichen nosokomialen Weitergabe der Lassaviren muss die Diagnose so schnell wie möglich erfolgen.

Gegen die Lassaviren wurde ein Impfstoff entwickelt, der auf rekombinanten, G-Proteine exprimierenden Vacciniaviren basiert. In Affen ließen sich hierdurch die schweren Erkrankungen und Todesfälle verhindern. Antikörper werden auch hier nicht gebildet, sodass der Schutz wohl auf der zellulären Immunantwort beruht. Ebenfalls im Tierversuch erwies sich ein attenuiertes Juninvirus als erfolgreich. Dieser Impfstoff (Candid 1) wurde in Argentinien in einer Doppelblindstudie an 6 500 in der Landwirtschaft tätigen Männern erprobt und zeigte eine gute Schutzwirkung. In Endemieregionen des argentinischen hämorrhagischen Fiebers sind seitdem mehrere hunderttausend Menschen mit dieser Lebendvaccine geimpft worden; dies führte zu einer deutlichen Reduktion der Erkrankungen. Die Behandlung der Patienten -sowohl der an Lassafieber wie der an südamerikanischen hämorrhagischen Fieber Erkrankten -mit hohen Dosen von intravenös verabreichtem Ribavirin führt zu deutlich abgeschwächten Erkrankungsverläufen. Orales Ribavirin wird auch pro-phylaktisch eingesetzt. Zudem war die immuntherapeutische Verabreichung von Seren, die von Überlebenden gewonnen wurden und neutralisierende Antikörper gegen die Viren enthielten (Rekonvaleszenten-Serum) in der Lage, die Mortalitätsrate deutlich zu verringern. Angesichts der AIDS-Problematik in Afrika ist diese Vorgehensweise aber durchaus sehr umstritten. Ansonsten zielt die Behandlung auf die Verhinderung des Herz-Kreislaufschocks, wenn möglich unter intensivmedizinischen Bedingungen. Je nach Überträger ist die Kontrolle der Nagetierpopulationen durch Fallen, Gift, Katzen etc. beziehungsweise eine entsprechende Hygiene innerhalb der menschlichen Behausungen in städtischen und ländlichen Gebieten notwendig und sinnvoll. 

Protein. Deutlich größer ist mit über 12 000 Basen nur das L-Segment der Nairoviren. Das M-Segment (M = middle) ist 2 300 bis 5 000 Basen lang und enthält die Information für die G-Proteine sowie -bei den Vertretern der Gattungen Bunyavirus und Phlebovirus -für das Nichtstrukturprotein NSm. Das S-Segment (S = small) hat eine Länge von etwa 960 bis 3 000 Basen. Bei den Genera Nairovirus und Hantavirus codiert es für das N-Protein. Bei den Vertretern des Genus Orthobunyavirus findet man ein zweites Gen (NSs), das unter Verwendung eines alternativen Startcodons von derselben mRNA-Spezies translatiert wird. Bei den Phleboviren besitzt das S-Segment Ambisense-Orientierung: Vom Antigenomstrang, der als Zwischenprodukt bei der Replikation entsteht, wird eine mRNA-Spezies transkribiert, die für die Transkription eines NSs-Proteins (NSs = non-structural protein, small segment) dient. Die Leserahmen überlappen nicht miteinander. In den intergenischen Bereichen scheinen die Basen schleifenartige, teilweise doppelsträngige Sekundärstrukturen auszubilden, die als Terminationssignale für die Transkription dienen. ᭤ Tabelle 16.5 gibt einen Überblick über die verschiedenen Charakteristika der Bunyavirusgenome.

Traditionell bezeichnete man bis vor einigen Jahren bei den verschiedenen Bunyavirustypen immer das Spaltprodukt der G-Proteine mit dem größeren Molekulargewicht als G1. Da die Spaltung des GPC-Vorläuferproteins bei den verschiedenen Virustypen jedoch an ganz verschiedenen Stellen erfolgt, entsprach das G1-Protein bei einigen Virustypen dem aminoterminalen Ende, wie das zum Beispiel bei Hantaviren der Fall ist, bei anderen jedoch dem carboxytermi-nalen Anteil. Dies führte wiederholt zu Missverständnissen und Verwirrungen, da ihrer Funktion analoge G-Proteinabschnitte in der Literatur nicht immer dieselben Bezeichnungen aufwiesen. Vor kurzem kam man daher überein, die Glyoproteine, die sich vom aminoterminalen Teil des GPC-Proteins ableiten, grundsätzlich mit "Gn" zu benennen. Die von den carb oxyterminalen Bereichen abgeleiteten Proteine heißen in der neuen Literatur dementsprechend "Gc". bran der Golgi-Vesikel einlagert zu werden und für die Morphogenese der Viruspartikel wichtig zu sein. Mit den cysteinreichen glycosylierten und acylierten Gn-und Gc-Proteinen adsorbieren die Viren an die zellulären Rezeptoren. Das Gc-Protein ist bei den Orthobun yaviren für die Bindung an die Rezeptoren sowohl auf der Oberfläche der Insekten-als auch der Säugetierzellen verantwortlich. Integrine α v β 3 sind zusammen mit weiteren zellulären Komponenten (30 kD Protein, 70 kD Protein) an der Bindung der nephropathischen Hantaviren an die Zelloberfläche beteiligt; nicht pathogene Hantaviren wie Prospect-Hill und Tulavirus binden sich dagegen an das Integrin α 5 β 1 . Es wird diskutiert, ob die Bindung der Hantaviren an Integrine α v β 3 auch deren Aufgaben bei interzellulären Wechselwirkungen, beispielsweise bei der Aggregation der Blutplättchen beeinflusst. Dies könnte dazu beitragen, dass die Barrierefunktion der Blutgefäße und -kapillaren verloren geht. Die Bindung der Hantaviren an Integrine α v β 3 behindert die β 3 -gerichtete Wanderung der Endothelzellen. Zusätzlich haben die mit HPS assoziierten Hantaviren in der cytoplasmatischen Domäne ihrer Gc-Proteine eine Aminosäurefolge, die tyrosinabhängige zelluläre Kinasen aktiviert. Diese regulieren neben der immunologischen Abwehr auch die Endothelzellfunktion. Ob die Aktivierung dieser Kinasen die Pathogenese der mit HPS assoziierten Hantavirusinfektionen zusätzlich be einflusst, ist unklar. Sie scheint aber für das unterschiedliche Potenzial der Hantaviren zur Induktion der Interferonantwort verantwortlich zu sein: Sie befähigt die nichtpathogenen Stämme, die Synthese von IFN-γ einzuleiten. Die cytoplasmatische Domäne interagiert da bei mit der Kinase TBK-1 (TANK-binding kinase 1), aktiviert diese und bewirkt die Phosphorylierung des interferon-regulating factors 1 (IRF-1) und des IκB, des Inhibitors von NFκB -beides Voraussetzungen für die Expression des IFN-γ-Gens. Auch gibt es Hinweise, dass die cytoplasmatische Domäne der pathogenen Stämme die dsRNA-Helicase RIG-1 (retinoic-acid-inducible gene 1) hemmt. Diese wiederum ist für die Einleitung der interferonabhängigen Signalwege notwendig, die durch vi rale Doppelstrang-RNA vermittelt wird.

Die Proteolyse des GPC-Proteins setzt eine mit den Gc-Proteinen verbundene Fusionsaktivität frei, die zudem von saurem pH-Wert abhängig ist und in den Gc-Proteinen strukturelle Umlagerungen induziert. Die Gn-und Gc-Proteine scheinen, ähn lich wie der HA 1 / HA 2 -Proteinkomplex der Influenzaviren (᭤ Ab schnitt 16.3), nach der Aufnahme der Viruspartikel die Fusion der Virus-und der Endosomenmembran zu vermitteln.

Die Gn-Proteine enthalten Sequenzen, die für ihre Lokalisation in der Golgi-Membran verantwortlich sind. Diese Aminosäurefolgen verhindern, dass die Virusproteine über die Golgi-Vesikel weiter zur Zelloberfläche transportiert werden. Das Zurückhalten der Proteine ist für die Bildung infektiöser Partikel wichtig, weil in diesem Zellkompartiment die Morphogenese erfolgt. Die Nucleocapside lagern sich an die G-Proteine an und die neu gebildeten Virionen entstehen durch Knospung in die Golgi-Vesikel. Für einige Vertreter der Hantaviren, die beim Menschen HPS verursachen, gilt dies nicht: Bei diesen Virustypen findet man die Gnund Gc-Proteine verankert in der Cytoplasmamembran. Die neu gebildeten Viruspartikel werden von der Zelloberfläche abgeschnürt.

Die N-Proteine werden auf dem S-Segment des Genoms codiert. Bei den Hantaviren haben sie ein Molekulargewicht von etwa 50 kD, bei den Bunya-und Phleboviren sind sie mit 26 bis 28 kD deutlich kleiner. In den infizierten Zellen werden große Mengen der N-Proteine synthetisiert, sie bilden im Cytoplasma Aggregate, die als Einschlusskörperchen oder Filamente nachweisbar sind. Als Trimere assoziieren die N-Proteine mit den RNA-Molekülen und stellen die Hauptkomponente der Nucleocapside wie auch der Viruspartikel dar. Die amino-und carboxyterminalen Enden der N-Proteine sowie ein zentraler Abschnitt mit basischen Aminosäureresten sind hochkonserviert. Bei den Hantaviren sind die für die Oligomerisierung verantwortlichen Domänen in den aminound carboxyterminalen Abschnitten des N-Proteins zu finden, wohingegen die zentrale Domäne (Aminosäuren 175 bis 217) für die Wechselwirkung mit der RNA verantwortlich ist (᭤ Abbildung 16.5). Des Weiteren interagieren die N-Proteine der Hantaviren mit hoher Affinität mit den doppelsträngigen, pfannenstielähnlichen RNA-Abschnitten an den Enden der viralen Genomsegmente. Sie binden sich auch -mit geringerer Affinitätan dsRNA-Strukturen, die man an den Enden der in Plusstrangorientierung vorliegenden Replikationsintermediate findet. Durch die Wechselwirkung wird eine mit den N-Proteinen verbundene RNA-Chaperon-Aktivität ausgelöst, welche die doppelsträngigen RNA-Abschnitte in 3'→ 5'-Richtung entwindet. Im Anschluss an diesen Vorgang bleibt das trimere N-Protein mit dem 5'-Ende der RNA-Segmente assoziiert und bewirkt die Anlagerung der kleinen Ribosomenuntereinheit. Vermutlich ist dieser Vorgang auch für die Bindung der L-Proteine und die Initiation von Transkription und Genomreplikation essenziell. Außerdem haben die N-Proteine Aufgaben beim Vorgang des "Cap-Stehlens" (cap-snatching) sowie bei der Morphogenese der Viruspartikel. Als Hauptkomponenten der Nucleocapsidsegmente binden sie an die in das Cytoplasma orientierten Domänen der membranverankerten Gn-und Gc-Pro-teine. Außerdem interagieren die N-Proteine mit zellulären Proteinen: Über seine carboxyterminale Domäne bindet sich das N-Protein der Hantaviren an das zelluläre Daxx-Protein, einem Transrepressor-Protein, das die Einleitung der Apoptose unterdrückt. Möglicherweise behindert die Wechselwirkung mit dem N-Protein diese Regulatorfunktion und ist für die Induktion der Fas-abhängigen Apoptose verantwortlich, die in hantavirusinfizierten Zellen eingeleitet wird. Auch scheint das N-Protein der Hantaviren mit SUMO-1 (small ubiquitin-like modifiers) zu interagieren und die SUMOylierung von zellulären Proteinen zu beeinflussen -welche zellulären Funktionen davon betroffen sind, ist jedoch noch ungeklärt. Die N-Proteine der La Crosse-, Rift-Valley-Fieber-und CCHF-Viren binden sich an die durch Interferon-α induzierten MxA-Proteine (᭤ Kapitel 8 und Abschnitt 16.3). Die N-Proteine werden dadurch im perinucleären Raum gehalten und stehen für die Aufgaben bei der Replikation der RNA-Segmente nicht zur Verfügung -dadurch wird die Virusinfektion be grenzt. Für die Hantaviren konnte dies bisher nicht gezeigt werden.

Die L-Proteine besitzen die Aktivität einer RNAabhängigen RNA-Polymerase. Sie werden sowohl für die Transkription des Genoms in mRNA-Spezies als auch für die Genomreplikation benötigt. Das L-Protein der Hantaviren besitzt ein theoretisches Molekulargewicht von 247 kD, was etwa dem des aus Viruspräparationen gereinigten Proteins entspricht. Seine Polymeraseaktivität ist von Mn 2+ -Ionen abhängig. Die L-Proteine der Hantavirustypen besitzen untereinander eine ausgeprägte Homologie (70 bis 85 Prozent). Bei den Vertretern der anderen Genera, mit Ausnahme der Nairoviren, besitzen die L-Proteine eine ähnliche Größe (263 kD beim La Crosse-Virus, 239 kD bei den Phleboviren). Beim CCHF-Virus, einem Vertreter der Gattung Nairovirus, weist das L-Protein mit 448 kD ein deutlich größeres Molekulargewicht auf. Im Vergleich zu den Orthobunya-, Phlebo-und Hantaviren besitzt es im aminoterminalen Bereich etwa 1 800 zusätzliche Amino -346 16 Viren mit einzelsträngigem, segmentierten RNA-Genom in Negativstrangorientierung 16 säuren. In diesem für die Nairoviren charakteristischen Teil des L-Proteins findet man nahe dem aminoterminalen Ende eine Sequenzfolge, die den OTU-ähnlichen Proteasen (ovarian tumor-like protease) gleicht. Diese OTU-Proteasen sind Cysteinproteasen der Papainfamilie. Die L-Proteine der Nairoviren weisen mit dieser aminoterminalen Domäne Ähnlichkeiten zu den entsprechenden Proteinen verschiedener Pflanzenviren, wie den Carlaoder Foveaviren, auf. Bei diesen spaltet sich die OTUähnliche Protease des Vorläuferproteins autokatalytisch aus der Sequenzfolge heraus und generiert durch weitere Spaltungen neben der RNA-abhängigen RNA-Polymerase auch eine Helicase, die bei der Genomreplikation doppelsträngige RNA-Strukturen auflöst. Der Befund, dass die Nairoviren über eine OTU-ähnliche Proteindomäne im L-Protein verfügen, legt die Vermutung nahe, dass es sich auch hier um Polyproteine handelt, die autokatalytisch in verschiedene Untereinheiten gespalten werden. Außerdem ist für die OTU-Proteasen eine deubiquitinylierende Aktivität gezeigt worden. Ob die L-Proteine der Nairoviren über derartige Funktionen verfügen und ob entsprechende Aktivitäten im Infektionszyklus entfaltet werden, ist bislang nicht geklärt. Dieses gelangt in die P-bodies (processing bodies) im Cytoplasma, den Orten der Zelle, an denen defekte oder nicht mehr aktive Transkripte abgebaut werden. Während dieses Vorgangs entfernt das zelluläre Decapping-Enzym DCP2/DCP1 die 5'-Cap-Enden und schneidet diese zusammen mit einer Oligonucleotidsequenz von den Transkripten ab. Das N-Protein bindet sich an diese 5'-gecappten Oligonucleotide, sammelt sie ein und transportiert sie zu den viralen Genomsegmenten. Sie fungieren als Primer für die Synthese der viralen mRNAs, wobei ihre 3'-OH-Enden als Ausgangspunkte für die Elongation genutzt werden. Gleichzeitig löst die RNA-Chaperon-Aktivität der N-Proteine die Doppelstrangstruktur der viralen Genomsegmente in Einzelstränge auf. Die N-Proteine sind zusätzlich aber auch für die Anlagerung der kleinen Riboso menuntereinheit an die 5'-gecappten Enden verantwortlich. Sie ersetzen dabei den gesamten zellulären eIF4F-Komplex mit dem Cap-Bindeprotein eIF4E, der RNA-Helicase eIF4A und dem Protein eIF4G.

Die Bildung langer Transkripte ist darauf angewiesen, dass gleichzeitig Proteine synthetisiert werden. Vermutlich binden sich noch während der Transkription Ribosomen an das 5'-Ende der mRNA und verhindern, dass sich zwischen der mRNA und dem Genom ein RNA-Doppelstrang ausbildet, der die Verlängerung der Transkripte verhindert. Andererseits könnten auch Wirtszellproteine mit der entstehenden mRNA wechselwirken und die Bildung von RNA/RNA-Hybriden unterdrücken. Die Transkription setzt sich nicht bis zu den Enden der Genomsegmente fort, sondern endet etwa 50 bis 100

Ähnlich wie bei den Orthomyxoviren gibt es auch bei den Bunyaviren keine Hinweise auf einen Mechanismus, der dafür sorgt, dass jedes Viruspartikel die für die Infektiosität richtige Kombination an Nucleocapsidsegmenten erhält. In vitro können bei Coinfektion derselben Kultur mit verschiedenen Virusvarianten Reassortanten erzeugt werden, was auch unter natürlichen Bedinungen erfolgen kann. 

Nucleotide davor. Bei der Transkription des S-Segments der Phleboviren endet die Transkription an einem Terminationssignal, das sich etwa in der Mitte des Moleküls befindet (᭤ Abbildung 16.4B). Die 3'-Enden der mRNA werden offensichtlich nicht polyadenyliert.

Die Translation der mRNA in Protein wird folglich noch im Verlauf der Transkription initiiert. Die GPC-Vorläuferproteine werden mittels einer aminoterminalen Signalsequenz durch die Membran des endoplasmatischen Reticulums geschleust und dort verankert. Sie werden durch eine mit diesem Kompartiment assoziierte Protease prozessiert, sodass die Proteine Gn und Gc und -in manchen Fällen -NSm entstehen. Im weiteren Verlauf werden die Proteine glycosyliert und durch Anfügen von Fettsäuren modifiziert.

Danach muss ein vollständiger, durchgehender RNA-Gegenstrang synthetisiert werden. Dieser RNA-Plusstrang ist nicht gecappt und besitzt keine zusätzlichen Basen am 5'-Ende -ob sie für die Initiation andere Primer benötigt, ist unklar. Für die Bildung dieser Antigenome muss die Aktivität des L-Proteins modifiziert werden; möglicherweise geschieht das durch Interaktion mit den neusynthetisierten N-Proteinen. Danach komplexieren die Antigenome mit N-Proteinen und dienen als Matrizen für die Bildung neuer viraler Genomsegmente in Negativstrangorientierung. In menschlichen Zellen, die mit La Crosse-, CCHF-oder Rift-Valley-Fieber-Viren infiziert sind, wird dieser Vorgang durch Interferon unterdrückt, indem das interferoninduzierte MxA-Protein die neu gebildeten N-Proteine durch Komplexbildung funktionell inaktiviert und so die Replikation blockiert. Im Falle des S-Segments der Phleboviren, das ähnlich der Genomsegmente der Arenaviren in antisense-Orientierung genutzt wird (᭤ Abschnitt 16.1), dient der RNA-Plusstrang nicht nur für die Synthese neuer Negativstränge, sondern auch für die Bildung NSs-spezifischer mRNAs (᭤ Abbildung 16.4B).

Die bei der Replikation gebildeten Genomsegmente interagieren mit den N-und L-Proteinen zu Nucleocapsiden. Elektronenmikroskopische Daten weisen darauf hin, dass die Morphogenese -mit Ausnahme der respiratorischen Hantaviren, die sich an der Cytoplasmamembran zusammenbauen -an den Membranen der Golgi-Vesikel abläuft. Die G-Proteine sind hier stark angereichert, und die Nucleocapside interagieren vermutlich über Domänen der N-Proteine mit den intracytoplasmatischen Anteilen der G-Proteine. Die Golgi-Membran umhüllt die Nucleocapsidsegmente, die so entstehenden Partikel werden in das Lumen der Golgi-Vesikel abgeschnürt, die anschließend an die Zelloberfläche transportiert werden. Hier verschmilzt die Vesikel-mit der Cytoplasmamembran, und die Viren werden in die Umgebung abgegeben. 

Bei jedem ausgesprochenen Verdacht auf virales hämorrhagisches Fieber, die nach dem Infektionsschutzgesetz meldepflichtige Infektionserkrankungen sind, ist über ein dazu ausgewiesenes Zentrum (in Deutschland derzeit in Hamburg, Berlin, Marburg, Leipzig und München) eine entsprechende PCR-Diagnostik, unter Einhaltung aller Sicherheitsmaßnahmen beim Versand, unverzüglich anzustreben. Der Nachweis von viraler RNA mittels RT-PCR ist zur Diagnose der akuten Infektion obligat. IgM-Antikörper gegen die N-Proteine lassen sich bei Patienten etwa sieben Tage nach der Infektion, das heißt meist schon mit dem Einsetzen der Symptome, in ELISA-Tests entdecken. Die IgM-Konzentration sinkt nach drei bis sechs Monaten wieder unter die Nachweisgrenze ab. IgG-folgen den IgM-Antikörpern relativ bald und bleiben wahrscheinlich lebenslang erhalten. Auf mögliche Kreuzreaktivitäten ist zu achten. Antikörper gegen die G-Proteine sind virusneutralisierend und hemmen die Adsorption ebenso wie die Fusions-und Hämagglutinationsaktivität. Iatrogen bedingte IgM-Negativität kann ein diagnostisches Pro blem sein, wenn aus therapeutischen Gründen ein Plasmaaustausch bei den Patienten vorgenommen wird. Kreuzreagierende IgM-Antikörper gegen die G-Proteine unterschiedlicher Serotypen wie Puumula-, Dobrava-und Hantaanvirus finden sich vor allem in der Frühphase der Infektion. Bei unklarer Serologie ist eine Abklärung mittels Western Blot wichtig. Virusspezifische Antikörper und Immunkomplexe werden zeitweise über den Urin der Patienten ausgeschieden. Ihr Auftreten korreliert jedoch nicht mit der Schwere der Infektion. Ob sie für die Pathogenese der Infektion wichtig sind, ist unklar.

Es gibt bisher keinen zugelassenen Impfstoff. In Korea und China hat man durch Formaldehyd inaktivierte Viruspräparationen aus den Gehirnen infizierter Nagetiere auf ihre Wirksamkeit getestet. Es wurde eine vor HFRS schützende Wirkung gezeigt, allerdings konnte man nur in der Hälfte der Geimpften neutralisierende Antikörper nachweisen. Impfstoffe auf der Basis von inaktivierten Viren, die in Zellkultur gezüchtet wurden, zeigten außer einer geringeren Nebenwirkungsrate eine bessere Induktion der Bildung neutralisierender Antikörper. Bei beiden Vakzinen fiel die Konzentration der neutralisierenden Antikörper jedoch sehr schnell ab, sodass ein lang anhaltender Schutz derzeit sehr fraglich ist.

In einigen Studien wurde Ribavirin zur Therapie des HFRS eingesetzt. Die Therapie zeigte eine Verringerung der Morbidität und Mortalität. Bei HCPS-Patienten konnte diese Wirkung nicht eindeutig bestätigt werden. In Modellsystemen, bei welchen Nagetiere mit Sin-Nombre-Viren infiziert wurden, erwies sich die Behandlung mit Ribavirin, mit antivirale Antikörper enthaltenden Plasmaproben von Probanden mit abgelaufener Infektion oder mit gegen die Integrin-β 3 -Kette gerichteten Antikörpern als erfolgreich. Auch Interferon-β zeigte in vitro eine sehr gute Hemmung der Hantavirusreplikation. Ob Interferon-β zur Therapie von schweren HFRS oder HCPS angewandt werden kann, ist allerdings nicht endgültig erprobt. Die beste Vorsorge ist es, den Kontakt mit infizierter Erde oder Staub -beispielsweise durch das Tragen von Masken -zu meiden, was jedoch bei den exponierten Personengruppen (Landarbeitern, Kanalund Straßenbauern) meist wenig praktikabel ist. Labornagetiere sollten auf persistierende Hantavirusinfektionen hin getestet werden, um so die Gefährdung von Tierpflegern und Mitarbeitern möglichst gering zu halten.

In jeder Gattung der Bunyaviridae -mit Ausnahme der Genera 

Tiere, welche die Infektion mit dem Rift-Valley-Fieber-Viren überleben, haben eine lang andauernde, schützende Immunität. Die Diagnose kann durch die Züchtung des Virus in Verozellen, durch den Nachweis viraler Proteine in den infizierten Geweben (lymphatische Gewebe, Leber, Fetus) oder durch Amplifikation der Virusgenome mittels der Polymerasekettenreaktion gestellt werden. Serologisch ist der Nachweis der Infektion durch Untersuchung von in zeitlichem Abstand abgenommenen Serumpaaren im Neutralisationstest, oder ELISA möglich. Für die Diagnostik beim Menschen gilt ähnliches, die akute Infektion wird jedoch mittels der RT-PCR nachgewiesen.

Verschiedene attenuierte Lebend-oder Totimpfstoffe sind beim Tier verfügbar. Veränderungen im NSs-Gen führen zum Verlust der Antiinterferonwirkung des NSs-Proteins. Solche Virusmutanten induzieren große Mengen an Interferon in infizierten Tieren und sind hochgradig attenuiert. Die Bekämpfung erfolgt in Form von Impfprogrammen vor der Flugzeit der Stechmücken sowie durch deren Bekämpfung durch Trockenlegung der Brutstätten und Einsatz von DDT zur Abtötung der Insektenlarven. Ein zur Anwendung im Menschen zugelassener Impfstoff existiert nicht, ebenso gibt es keine antivirale Therapie. In Deutschland sind Infektionen mit dem Rift-Valley-Fieber-Virus zwar meldepflichtig, jedoch bisher nicht aufgetreten.

Das Dugbe-oder Nairobi-Sheep-Disease-Virus ist in Ostafrika verbreitet, es verursacht bei kleinen Wiederkäuern, also Schafen und Ziegen, schwere hämorrhagi-sche Enteritiden. Neben den Endemiegebieten in Ostafrika sind einige sporadische Fälle der Nairobi-Sheep-Disease in Indien und Ceylon aufgetreten. Das Virus wird überwiegend durch die braune Zecke (Rhipicephalus appendiculatus) übertragen. In ihr kann das Virus über Jahre persistieren und wird auf die verschiedenen Entwicklungsstadien übertragen. Gelegentlich beobachtete Laborinfektionen des Menschen waren mit milder und transienter grippeähnlicher Symptomatik verbunden.

Das Nairobi-Sheep-Disease-Virus verursacht bei Schafen und Ziegen schwere systemische Infektionen, deren Hauptsymptom eine hämorrhagische Enteritis mit Durchfall ist. Tragende Schafe abortieren häufig. Bis zu 90 Prozent der infizierten Tiere sterben.

Es gibt wenige Daten zur Pathogenese dieser von Zecken übertragenen Infektionserkrankung der Schafe und Ziegen.

Die Diagnosestellung erfolgt überwiegend durch die Isolierung der Erreger aus der Milz, der Lunge und den Darmlymphknoten und der Anzucht auf Zellkulturebene. Virale Proteine kann man in der Immunfluoreszenz nachweisen.

Sowohl eine Lebendvakzine auf der Basis attenuierter Viren, die nicht auf Zecken übertragen werden, sowie ein Totimpfstoff aus inaktivierten Erregern sind verfügbar und wirksam. 

Aufgrund verschiedener molekularer Eigenschaften und der serologischen Charakteristika ihrer NP-und M-Proteine unterscheidet man Influenzaviren der Typen A, B und C. Sie werden heute drei unterschiedlichen Gattungen zugeordnet (᭤ Tabelle 16.6). Influenza-A-und -B-Viren verfügen jeweils über acht Genomsegmente, unterscheiden sich aber in etlichen Eigenschaften. In fluenza-C-Viren besitzen nicht nur eine andere Anzahl von Genomsegmenten (sieben), sondern auch andere Oberflächenproteine: Influenza-A-und -B-Viren codieren für je ein Hämagglutinin (HA) und eine Neuraminidase (NA), Influenza-C-Viren vereinigen beide Eigenschaften in einem Oberflächenprotein, dem Hämagglutinin-Esterase-Fusionsprotein (HEF). Während Influenza-A-Viren außer dem Menschen noch viele andere Säugetiere und Vögel infizieren können, wurden Influenza-B-Viren bisher nur aus Menschen und Robben, Influenza-C-Viren nur aus Menschen und Schweinen isoliert. Weitere Vertreter der Orthomyxoviren sind die Thogoto-und Dhoriviren, die in Afrika, Asien und Südeuropa verbreitet sind und durch Zecken übertragen werden. Sie bilden eine eigene Gattung (Thogotovirus), verfügen über sechs Genomsegmente und führen zu fiebrigen Erkrankungen mit Aborten bei Tieren (Schafe, Rinder, Ziegen) und zu neurologischen Symptomen beim Menschen. Das Virus der infektiösen Anämie der Lachse (Infectious-Salmon-Anemia-Virus) wurde jüngst in das neu geschaffene Genus Isavirus eingeordnet. Ein gemeinsames Merkmal aller bisher untersuchten Orthomyxoviren ist, dass sie durch die interferoninduzierten Mx-Proteine in ihrer Vermehrung gehemmt werden (᭤ Exkurs Angeborene Abwehr gegen Influenzaviren).

Die Viruspartikel der Orthomyxoviren sind pleomorph, das heißt, sie sind hinsichtlich ihrer Größe und Form stark unterschiedlich. Man findet hauptsächlich sphärische Formen mit einem Durchmesser von etwa 120 nm, aber auch filamentöse Virionen. Sie bestehen aus segmentierten Nucleocapsiden, die von einer Hüllmembran umgeben sind (᭤ Abbildung 16.6). In diese sind viruscodierte, glycosylierte Oberflächenproteine (spikes) eingelagert: Bei den Influenza-A-und -B-Viren handelt es sich um das Hämagglutinin (HA), das etwa sieben bis acht Nanometer aus der Partikeloberfläche herausragt und als trimerer Komplex vorliegt, sowie um die Neuraminidase (NA), deren aktive Form durch ein Homotetramer repräsentiert wird. Das HA-Protein ist für die Adsorption der Viren an N-Acetyl-Neuraminsäuren auf der Oberfläche der Wirtszellen verantwortlich. Daneben kann es Membranen fusionieren und Erythrocyten agglutinieren. Das NA-Protein spaltet endständige N-Acetyl-Neuraminsäuren von komplexen Kohlenhydraten ab, sodass die Freisetzung der neusynthetisierten Viruspartikel gewährleistet werden kann. Influenza-C-Viren besitzen statt der HA-und NA-Proteine nur einen Typ von Oberflächenproteinen, nämlich das als trimerer Komplex vorliegende HEF-Protein. Zusätzlich findet man bei allen Influenza-A-Viren ein weiteres, als Tetramer vorliegendes kleines Protein M2 in einer geringen Kopienzahl von etwa 20 bis 60 Molekülen in der Membran verankert, das die Funktion eines Protonenkanals besitzt. Das Matrixprotein M1 ist mit der Innenseite der Lipiddoppelschicht assoziiert und kleidet diese aus.

Die Hüllmembran umgibt die viralen Nucleocapside. Diese setzen sich bei Influenza-A-und -B-Viren sowie beim Virus der infektiösen Anämie der Lachse aus acht Segmenten einzelsträngiger RNA zusammen, beim Influenza-C-Virus aus sieben. Die Nucleinsäuresegmente sind über ihre gesamte Länge mit den Nucleoproteinen NP komplexiert. Zusätzlich sind an jedem Ab - 

Das segmentierte RNA-Genom der Influenza-A-, -Bund -C-Viren umfasst insgesamt etwa 13 600, 14 600 beziehungsweise 12 900 Basen (᭤ Tabelle 16.7). Die 3'und 5'-Enden der einzelnen Segmente sind über kurze Bereiche zueinander komplementär und bilden Dop- 

Membranproteine Das Hämagglutinin (HA) ist ein trimerer Proteinkomplex. Vergleiche der Aminosäuresequenzen verschiedener Influenza-A-und -B-Viren lassen vermuten, dass diese sehr nahe miteinander verwandt sind und ihre HA-Proteine einen ähnlichen Aufbau besitzen. In der Gruppe der Influenza-A-Viren konnten bis heute 16 verschiedene Varianten des HA-Proteins (H1 bis H16) identifiziert werden, die auch die Virussubtypen bestimmen (᭤ Tabelle Komponenten des Nucleocapsids Das NP-Protein ist die Haupkomponente der Nucleocapside. Die RNA-Moleküle sind über ihre gesamte Länge mit dem Polypeptid komplexiert. Es ist reich an basischen Argininresten, besitzt eine Domäne, die seinen Transport in den Zellkern vermittelt, und hat ein Molekulargewicht von etwa 55 kD. Während des Replikationszyklus ist es in seiner freien, nicht-RNA-gebundenen Form für den korrekten Ablauf der Genomreplikation wichtig. Die Sequenz des NP-Proteins unterschiedlicher Influenzaviren ist hochkonserviert und bestimmt den jeweiligen Virustyp. Es besitzt wichtige T-Zell-Epitope, die von den infizierten Zellen im Komplex mit MHC-Klasse-I-Proteinen präsentiert werden, und ist daher für die Auslösung der zellulären Immunantwort des Wirtes und die Eliminierung der virusinfizierten Zellen aus dem Organismus wichtig.

Die Komplexe der P-Proteine aus den Komponenten PB1, PB2 und PA, die nichtkovalent zu heterotrimeren Komplexen miteinander verbunden sind, liegen in etwa 50 Einheiten pro Viruspartikel vor und sind bevorzugt mit den Enden der Genomsegmente assoziiert. Sie besitzen die Aktivität einer RNA-abhängigen RNA-Polymerase. Alle drei Proteine haben Molekulargewichte von 80 bis 90 kD und weisen Signalsequenzen für den Transport in den Zellkern auf. Die PB1-und PB2-Proteine sind reich an basischen Aminosäuren. PA gilt dagegen als saures Protein. Das PB2-Protein bindet sich an 5'-Cap-Strukturen zellulärer mRNA-Moleküle -sie werden als Primer für die virale mRNA-Synthese verwendet -und spaltet diese nach etwa zehn bis 13 Nucleotiden von den Enden der zellulären Transkripte ab (cap-snatching). Der PB1-Anteil besitzt die Polymerase-Aktivität und ist für die Kettenverlängerung verantwortlich. Die Funktionen des PA-Proteins sind nicht völlig geklärt. Es ist für die Replikation der Genomsegmente und hier vor allem für den Schritt notwendig, bei dem die antigenomischen Plusstrangsegmente (cRNAs) als Matrizen für die Neusynthese der genomischen RNAs (vRNAs) verwendet werden. Dabei ist das PA-Protein an die zwölf aminoterminalen Aminosäuren des PB1-Proteins gebunden. Wird die Komplexbildung gestört, indem man die Sequenzen des PB1-Proteins in dieser Domäne durch Mutation verändert, dann ist die RNA-Polymerase-Aktivität drastisch reduziert und die Viren vermehren sich schlecht oder gar nicht. Auch hat man Hinweise, dass die Phosphorylierung der PB1-Proteine durch die zelluläre Proteinkinase C die Enzymaktivität beeinflusst. Erst kürzlich wurde entdeckt, dass das PA-Protein auch als Serinprotease wirkt. Das Serin an Position 624 ist Teil des aktiven Zentrums. Die enzymatische Aktivität hat ihr Optimum bei 37°C, bei tieferen Temperaturen (33°C) ist sie eingeschränkt. Welche Funktion die PA-Protease während der Infektion hat, ist noch unbekannt. Man weiß nur, dass sie für die katalytischen Prozesse bei der Transkription und Replikation der viralen RNA-Segmente nicht nötig ist.

Die beiden Nichtstrukturproteine NS1 und NS2/NEP werden auf dem Segment 8 (beziehungsweise Segment 7 bei Influenza-C-Viren), dem kleinsten des Influenzavirusgenoms, codiert (᭤ Abbildung 16.9B).

Die NS1-Proteine der Influenza A-und -B-Viren besitzen Molekulargewichte von 26 kD beziehungsweise 40 kD. Ältere Daten wiesen darauf hin, dass sie das Spleißen der viralen Transkripte beeinflussen. Sie sind jedoch vorrangig Virulenzfaktoren, welche antivirale Abwehrstrategien der Zelle in vielfältiger Weise beeinflussen. Sie bilden Dimere und werden nach ihrer Synthese in den Zellkern transportiert; die Phosphorylierung durch die zelluläre Proteinkinase C scheint für die funktionellen Aktivitäten notwendig zu sein. Die aminoterminalen NS1-Domänen bilden ein Strukturmotiv aus sechs α-Helices, welches für die Bindung an doppelsträngige RNA verantwortlich ist. Insbesondere der Arginin-Rest an Position 38 des NS1-Proteins der Influ enza-A-Viren ist für diese Wechselwirkung von entscheidender Wichtigkeit. Die carboxyterminale Region stellt die Effektordomäne dar: Das NS1-Protein der Influenza-A-Viren verfügt hier über das Signal für den Transport in den Zellkern sowie über Sequenzfolgen, die für die Interaktion mit verschiedenen Zellproteinen verantwortlich sind. Veränderungen einzelner Aminosäuren der Effektordomäne sind für die Aktivität des NS1-Proteins entscheidend: So zeigte sich, dass der Glutaminsäurerest an Position 92 für die Viren besonders wichtig ist, um der antiviralen Interferonwirkung auszuweichen. Eine derartige Sequenzfolge fand man in den Isolaten des Subtyps H5N1, der initial 1997 in Hongkong von Geflügel auf Menschen übertragen wurde und schwerste Erkrankungen mit einer hohen Letalität verursachte.

Die NS1-Proteine greifen in verschiedene Wege der Basisimmunabwehr des Organismus ein: 1. Die Infektion der Influenzaviren leitet in den betroffenen Lungenepithelzellen, insbesondere aber in dendritischen Zellen, die Synthese von Interferon-α und -β ein, welche dosisabhängig die Virusreplikation hemmen. Für die Expression der Interferongene müssen verschiedene Transkriptionsfaktoren, unter anderem NFκB, IRF-3 und IRF-7 (interferon-response factor) zusammenwirken. Die Interferone-α und -β vermitteln in den Nachbarzellen antivirale Reaktionen wie beispielsweise die Induktion der MxA-Gene und tragen dazu bei, dass die Ausbreitung der Infektion im Gewebe unterbunden wird (᭤ Kapitel 8). Die Bindung des NS1-Proteins an NFκB verhindert dessen Aktivierung und beeinflusst so die Expression der Interferongene. 2. Zusätzlich zur Aktivierung der Genexpression sind die interferonvermittelten Abwehrstrategien von der Anwesenheit doppelsträngiger RNA-Moleküle abhängig. Diese werden bei der Transkription der Virusgene und bei der Virusgenomreplikation als Intermediate gebildet. Indem sich das NS1-Protein an dsRNA bindet, verhindert es die dsRNA-vermittelte Aktivierung der 2'-5'-Oligoadenylat-Synthe tase. Dieses Enzym wird durch die Wirkung von Interferonen induziert und aktiviert seinerseits in den Zellen die RNase L. Die RNase L baut einzelsträngige RNA-Moleküle ab und schädigt die Genexpression des Virus wie der Zelle gleichermaßen. Durch die Interaktion der NS1-Proteine mit der dsRNA unterbindet das Virus diesen Abwehrvorgang. 3. Ebenso verhindern die NS1-Proteine die Aktivierung der Proteinkinase R (PKR, protein kinase RNAregulated). Die PKR wird im Rahmen der unspezifischen Immunabwehr durch die Wechselwirkung mit dsRNA -gebildet bei der Transkription und Replikation der viralen Genomsegmente -oder mit spezifischen Zellproteinen aktiviert. Sie phosphoryliert die α-Untereinheit des Translationsinitiationsfaktors eIF2, dies hemmt die Synthese viraler wie zellulärer Proteine. Die Hemmwirkung der NS1-Proteine scheint auf einer direkten Interaktion der NS1-Proteine mit der PKR und nicht auf dem zuvor beschriebenen indirekten Weg über die Wechselwirkung mit dsRNA zu basieren.

Hemmfaktor für die 3'-Prozessierung der neu gebildeten zellulären mRNAs. Es bindet sich an die 30 kDa-Untereinheit des CPSF (cleavage and polyadenylation specifity factor) und an das PABII-Protein (poly(A)-binding protein II) und hemmt deren Funktionen bei der posttranskriptionellen Modifikation der mRNA-Vorläuferprodukte. Diese werden nicht polyadenyliert, folglich ist ihr Transport Serin an Position 66 zu Asparagin bewirkt die Bildung einer attenuierten Virusvariante. Die PB1-F2-Proteine findet man sowohl im Cytoplasma wie im Kern der infizierten Zellen, außerdem reichern sie sich in den Membranen der Mitochondrien an. Verantwortlich hierfür sind die Aminosäuren der carb oxyterminalen Domäne des PB1-F2-Proteins, die als MTS-Signal (mitochondrial targeting sequence) wirken. Das PB1-F2-Protein interagiert mit zwei Proteinen der Mitochondrienmembran, nämlich dem ANT3-Protein (adenine translocator 3) in der inneren und dem VDAC1-Protein (voltgae dependant anion channel 1) in der äußeren Mitochondrienmembran. Dies fördert die Bildung eines Porenkomplexes (permeability transition pore comlpex), der die Mitochondrienmembran durchlässig macht und die Freisetzung von mitochondrialen Produkten, beispielsweise von Cytochrom C in das Cytoplasma einleitet. In den Zellen wird als Folge die Apoptose ausgelöst. Diese proapoptotische Funktion scheint von der Phosphorylierung des PB1-F2-Proteins abzuhängen und ist zellspezifisch: Sie kommt vor allem in infizierten Lymphocyten und anderen immunologisch aktiven Zellen wie Monocyten und den Alveolarmakrophagen zum tragen. Diese Vorgänge bewirken möglicherweise gezielt eine Unterdrückung der Immunantwort im Epithel der infizierten Atemwege. Dies behindert nicht nur die Immunabwehr bei der Bewälti-gung der Influenzavirusinfektion, sondern fördert möglicherweise auch die Überinfektion mit Bakterien wie Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae und Haemophilus influenzae. Das PB1-F2-Protein scheint aber noch weitere Aktivitäten zu haben: Es bildet Komplexe mit dem PB1-Protein, das ebenfalls auf dem zweitgrößten RNA-Segment codiert und als RNA-abhängige RNA-Polymerase wirkt. Diese Interaktion bewirkt die Steigerung der Enzymaktivität des PB1-Proteins. In Zellen, die mit PB1-F2-negativen Influenza-A-Viren infiziert wurden, fand man das PB1-Protein überwiegend im Cytoplasma und nicht im Zellkern lokalisiert.

Kürzlich wurde beschrieben, dass das RNA-Segment 2 zusätzlich zu den Proteinen PB1 und PB1-F2 für ein drittes Protein codiert. Dieses Nichtstrukturprotein wird als PB1 N40 bezeichnet. Seine Translation erfolgt im selben Leseraster wie diejenige des PB1-Proteins unter Verwendung des AUG-Codons an Position 40 als Startcodon (᭤ Abbildung 16.9C). Beim Protein PB1 N40 handelt es sich folglich um eine aminoterminal verkürzte Version des PB1-Proteins, das selbst keine RNA-Polymeraseaktivität aufweist, aber ähnlich wie das PB1-F2-Protein mit PB1 in Wechselwirkung tritt und dessen Funktion beeinflusst.

Die ᭤ Tabelle 16.9 gibt einen Überblick zu den charakteristischen Eigenschaften der durch Influenzaviren codierten Proteine.

Die Vertreter der Orthomyxoviren binden sich über ihre HA-beziehungsweie HEF-Oberflächenproteine an die N-Acetyl-Neuraminsäure beziehungsweise die N-Acetyl-9-O-Acetyl-oder N-Acetyl-4-O-Acetyl-Neuraminsäure auf der Zelloberfläche. Die Cytoplasmamembran umschließt die gebundenen Viruspartikel und nimmt sie mittels rezeptorvermittelter Endocytose in Vesikeln in die Zelle auf. Die Nucleocapside sind damit gleichsam von zwei Membranen umgeben. Durch die zellulär gesteuerte Ansäuerung des Endosomenvesikels verändert das HA-Protein seine Konformation. Da durch gelangt die fusogene Region am aminoterminalen Ende des HA 2 -Fragments in unmittelbare Nähe der Endosomenmembran. Der hydrophobe Charakter der fusionsvermittelnden Aminosäuren erlaubt das Einlagern des aminoterminalen HA 2 -Endes in die Endosomenmembran und induziert die Verschmelzung der beiden Lipiddoppelschichten. Die fusogene Aktivität des HA-Proteins ähnelt weitgehend der des F-Proteins der Paramyxoviren (᭤ Abschnitt 15.3.3). Auch dieses muss gespalten werden, damit es aktiv werden kann (᭤ Abbildung 15.6). Der Hauptunterschied zwischen den beiden Proteinen ist, dass bei Paramyxoviren die Membranfusion in den Zellkern transportiert, wo die folgenden Transkriptions-und Replikationsschritte ablaufen. Influenzaviren stellen somit unter den RNA-Viren eine Ausnahme dar, da sie im Zellkern replizieren. Zunächst wirkt der Ribonucleoproteinkomplex als Matrize für die Produktion von viralen mRNA-Molekülen. Der Promotor hierfür befindet sich in den Sequenzen an den 3'-Enden der verschiedenen Segmente, die den Transkriptionsstartpunkten vorgelagert sind und mit den 5'-Enden doppelsträngige Strukturen ausbilden. Die virale RNA-abhängige RNA-Polymerase kann die Synthese der mRNAs weder selbst initiieren noch kann eines der Proteine PB1, PB2 oder PA die mRNA-Moleküle mit 5'-Cap-Gruppen modifizieren oder methylieren. Orthomyxovi-ren haben deshalb zur Initiation der Transkription einen Mechanismus entwickelt, der es ihnen ermöglicht, die 5'-Cap-Strukturen von zellulären mRNA-Molekülen zu nutzen. Hierzu binden sich die PB2-Proteine, die als Bestandteile der Nucleocapside mit den 3'-Enden der Genomsegmente assoziiert sind, an die 5'-Cap-Grup pen von zellulären mRNA-Molekülen und lagern sie an die 3'-Enden der viralen RNA-Segmente an. Das terminale Nucleotid ist hier immer ein Uridin. Mit diesem hybridisiert ein Adeninrest in den ersten zehn bis 13 Basen der zellulären mRNAs. Eine dem PB2-Protein eigene Nucleaseaktivität spaltet die zelluläre mRNA nach dem Adenin und erzeugt so ein freies 3'-OH-Ende, das als Primer für die folgenden Polymerisationsschritte dient. Dieser Mechanismus des 5'-Cap-Stehlens (auch bekannt als cap snatching) hat für das Virus zusätzlich den Vorteil, dass er die zellspezifische Transkription und Translation unterbricht und den Wirtsstoffwechsel auf die Bedürfnisse der Virusinfektion umschaltet. Es werden fast nur noch die Virusgene transkribiert und die entsprechenden Proteine synthetisiert.

An der Elongation der mRNA sind die drei Proteine PB1, PB2 und PA des Polymerasekomplexes beteiligt. Die Transkription wird etwa 15 bis 20 Nucleotide vor dem 5'-Ende der Genomsegmente in der Region beendet, in welcher die einzelsträngigen RNA-Sequenzen in die pfannenstielähnlichen Doppelstrangbereiche übergehen. Diese bilden wahrscheinlich eine physikalische Barriere für den Enzymkomplex und verlangsamen die Polymerisation. Eine hier lokalisierte, bei allen mRNA-Spezies konservierte uridinreiche Sequenzfolge dient als Signal für die Polyadenylierung der Transkripte. Die von den kleinen RNA-Segmenten gebildeten Transkripte werden teilweise gespleißt. Dabei scheint das NS1-Protein als Spleißosomen-Cofaktor beteiligt zu sein. Hauptaufgabe des NS1-Proteins ist es jedoch, antiviralen Abwehrvorgängen in den infizierten Zellen entgegenzuwirken (᭤ Abschnitt 16.3.3). Unter anderem verhindert es spezifisch die Polyadenylierung der zellulären Transkripte. Die viralen Transkripte sind hiervon nicht betroffen, da diese durch eine mit dem Komplex der PB1-, PB2-und PA-Proteine verbundene Aktivität polyadenyliert werden.

Beim Export der viralen mRNAs aus dem Kern wirken zelluläre mit viralen Komponenten (NS2/NEP-Protein) zusammen. Die Translation der membranassoziierten Proteine (HA beziehungsweise HEF, NA und M2) erfolgt an der Membran des rauhen endoplasmatischen Reticulums. Eine Signalase entfernt cotranslational nach dem Durchschleusen der Aminosäureketten die aminoterminalen Signalpeptide von den HA-Proteinen. Über Golgi-Apparat und Trans-Golgi-Netzwerk werden die modifizierten Proteine zur Zelloberfläche transportiert.

Sie interagieren dabei zu trimeren beziehungsweise tetrameren Komplexen und werden glycosyliert. Die HA-und M2-Proteine werden zusätzlich durch Anfügen von Palmitinsäure modifiziert, und das HA-Protein kann ab diesem Zeitpinkt durch zelluläre Proteasen in die Anteile HA 1 und HA 2 gespalten werden. Das als H + -Kanal aktive M2-Protein reguliert den pH-Wert in den Golgi-Vesikeln und verhindert dadurch die vorzeitige Induktion der Fusionsaktivität der HA-Komplexe in diesem subzellulären Kompartiment.

Die Proteine PB1, PB2, PA, NP, NS1, NS2/NEP und M1 besitzen in ihren Sequenzen Signale für den Transport in den Zellkern. Bei der sich anschließenden Replikation der Genomsegmente entfalten sie ihre verschiedenen Aktivitäten. Für das Umschalten vom Transkriptions-in den Replikationsmodus müssen freie, neusynthetisierte NP-Proteine im Kern angereichert sein. Man vermutet, dass sie durch Interaktion mit den Proteinen des Polymerasekomplexes diese in ihrer Wirkung modifizieren und so die Replikation einleiten. Auch die Initiation der replikativen RNA-Synthese scheint primerabhängig zu sein. In vitro reichen hierfür die Dinucleotide pppApG aus; sie hybridisieren mit den 3'-Enden der Genomsegmente und liefern die notwendigen freien 3'-OH-Enden, an denen mithilfe der PB1-, PB2-und PA-Proteine unter Auflösung der pfannenstiel ähnlichen Strukturen an den Genomenden ein vollständiger Gegenstrang synthetisiert wird. An diese Antigenome lagern sich NP-Proteine an, werden in einem analogen Prozess als Matrizen zur Synthese neuer viraler RNA-Stränge in negativer Orientierung verwendet und assoziieren mit den NP-, PB1-, PB2-und PA-Proteinen zu Nucleocapsiden (vRNPs). An diese binden sich im folgenden Schritt die Matrixproteine M1, und die Komplexe werden, vermittelt durch die Exportfunktion der NS2/NEP-Proteine, aus dem Zellkern in das Cytoplasma und hier an die Stellen transportiert, an denen erhöhte Mengen an HA-, NA-und M2-Proteinen in die Zellmembran eingelagert sind. Man vermutet, dass sich die Nucleocapside durch die mit ihnen assoziierten M1-Proteine an die ins Cytoplasma ragenden Sequenzen der HA 2 -Proteine binden. Hier bilden sich die initialen Budding-Strukturen, die Membran stülpt sich aus und umschließt die Nucleocapside, die durch Knospung an der Oberfläche abgegeben werden. Durch die Aktivität des NA-Proteins werden endständige Neuraminsäurereste von den zellulären und viralen Oberflächenproteinen entfernt. So wird verhindert, dass die freigesetzten Viruspartikel miteinander oder mit Membranbestandteilen der durch die Infektion geschädigten Zelle wechselwirken und verkleben.

Es ist unklar, ob es einen Mechanismus gibt, der gewährleistet, dass in jedes Viruspartikel die richtige Kombination der acht beziehungsweise sieben Genomsegmente verpackt wird. Eine derartige Selektion ist nur schwer vorstellbar. Stattdessen werden in jedes Virus etwa elf bis 13 Nucleocapsidsegmente eingelagert, ohne Rücksicht darauf, um welche es sich handelt. Nur ein Teil der neu gebildeten Virionen ist somit infektiös, bei der Züchtung von Influenzaviren in Zellkultur sind es nur etwa zehn Prozent der Nachkommenviren.

Influenzaviren werden vor allem durch virushaltige Aerosole und Tröpfchen übertragen und verursachen bei Menschen die echte Grippe oder Influenza, eine schwere akute Erkrankung der Atemwege und des gesamten Organismus. Während sich die Krankheitsverläufe bei den Influenza-A-und -B-Viren weitgehend ähneln, zeichnen sich Infektionen mit Influenza-C-Viren beim Menschen durch nur leichte Symptome aus. Außerdem spielen Influenza-A-Virusinfektionen bei Geflügel sowie bei Schweinen und Pferden tiermedizinisch eine wichtige Rolle. Neben ihrer Bedeutung als Krankheitserreger bei diesen Tierarten besitzen alle Influenzaviren grundsätzlich zoonotisches Potenzial. Übertragungen von Influenzaviren von Geflügel oder Schwein auf den Menschen sind dokumentiert und zum Teil als Ursachen für die großen Influenzapandemien identifiziert. Im Gegensatz zu den Influenza-A-Viren sind die Influenza-B-und -C-Viren von untergeordneter Bedeutung. Influenza-B-Viren sind beim Menschen als Pathogen beschrieben, in der Tiermedizin spielen sie keine Rolle, obgleich kürzlich die Isolierung von Influenza-B-Viren aus frei lebenden Seehunden mit respiratorischer Symptomatik gelang. Influenza-C-Viren werden zuweilen aus Menschen und Schweinen isoliert, verursachen jedoch dort keine schweren Erkrankungen.

Die Influenza-A-Virusinfektion tritt in der menschlichen Bevölkerung in unregelmäßigen Abständen als Pandemie auf. So gab es in den vergangenen 120 Jahren -einem Zeitraum, der epidemiologisch überblickbar ist -sechs große Ausbrüche der Influenza in den Jahren 1890, 1900, 1918/19, 1957, 1968 und 1977 

Die Nomenklatur der verschiedenen human-und tierpathogenen Influenzavirusstämme bedient sich folgenden Schemas: Neben dem Virustyp (Influenzavirus A, B oder C) gibt man den Wirt an, aus dem der Erreger isoliert wurde, den geographischen Ort der Isolierung, die Nummerierung des Isolats, das Jahr und die Subtypen der HA-und NA-Proteine. So lautet zum Beispiel die Bezeichnung eines der ersten isolierten Influenza-A-Viren aus dem Schwein: A/Swine/ Iowa/15/30(H1N1). Es wurde 1930 in Iowa als fünfzehntes Virus des Subtyps H1N1 isoliert. Wenn das Isolat aus einem Menschen gewonnen wurde, gibt man den Wirt nicht an. A/HK/1/68(H3N2) war also der erste Virusstamm des Subtyps H3N2, der 1968 in Hongkong in Menschen nachgewiesen wurde. Bei Influenza-B-und -C-Viren entfällt der Hinweis auf den HA-beziehungsweise NA-Subtyp. q spielsweise H5, H7) findet man eine Spezifität für α(2,3)-glycosidisch gebundene N-Acetyl-Neuramin säure reste und bei hochpathogenen Stämmen mehrere basische Aminosäuren vor der Spaltstelle. Da diese Sequenzfolge gut von intrazellulären Proteasen (᭤ Abschnitt 16.3.3) erkannt wird, sind diese pathogenen Viren schon bei ihrer Freisetzung von den infizierten Zellen infektiös und können sich in den Vögeln ausbreiten. Schweine können sich mit einigen der Vogelinfluenzavirustypen infizieren. Nehmen sie kontaminiertes Wasser zu sich, so kommt es zu einer Infektion mit produktiver Vermehrung der Viren, die sich durch Mutation (antigenic drift) an diesen neuen Wirt weiter adaptieren, die Spezifität zur Bindung an α(2,6)-glycosidisch gebundene N-Acetyl-Neuraminsäurereste erlangen und sich in der Schweinepopulation verbreiten, woraus eine Infektion des Respirationstrakts resultiert. Dabei müssen sich vor allem die viralen Enzyme auch an veränderte Temperaturbedingungen anpassen und für diese optimiert werden. Während sie bei den systemischen Infektionen der Vögel bei einer Temperatur von 37 bis 38°C aktiv sind, herrschen im Respirationstrakt der Säugetiere nur etwa 33°C.

Schweine sind zugleich auch empfänglich für Infektionen mit humanen Influenzavirustypen, sodass ein Schwein zur gleichen Zeit mit Influenzaviren zweier unterschiedlicher Wirte produktiv infiziert sein kann. Findet diese Infektion in derselben Zelle statt, können bei der Morphogenese am Ende des Replikationszyklus sogenannte Virusreassortanten entstehen, die Gemische der verschiedenen Genomsegmente enthalten. In seltenen Fällen kann so ein "erfolgreicher" Subtyp entstehen, der vom infizierten Schwein auf den Menschen übertragen wird, in ihm eine produktive Infektion auslöst und an andere Personen effizient weitergegeben wird. Die Influenzavirusreassortante kann so eine neue Influenzaviruspandemie auslösen, da die betroffene Bevölkerung zunächst keinen Immunschutz besitzt. Unklar ist, warum man bisher nur drei der 16 verschiedenen in der Natur vorkommenden HA-Subtypen der Influenzaviren bei den Pandemien in der menschlichen Bevölkerung gefunden hat. Man vermutet, dass in den anderen Fällen Reassortanten entstehen, für die der menschliche Organismus wenig empfänglich ist. Neben diesen drastischen Veränderungen bei neuen Pandemien durch den antigenic shift verändern sich die Oberflächenproteine der Influenzaviren jedoch auch im Verlauf einer Pandemie und in der Zeit danach. Diese Varianten betreffen vor allem die Bereiche der HA-und NA-Proteine, die für die Bindung neutralisierender Die Neue Grippe (mexikanische Grippe, "Schweinegrippe") Influenza-B-Virusinfektionen verlaufen sehr ähnlich. Tödliche Erkrankungen mit primärer viraler Lungenentzündung sind jedoch seltener, sekundäre bakterielle Pneumonien dagegen häufig. Bei Kindern können Influenzaviren das Reye-Syndrom hervorrufen, das mit massiven Gehirn-und Leberschädigungen einhergeht. Es tritt allerdings nur dann auf, wenn zur Behandlung der Grippe Aspirin eingesetzt wird.

Infektionen des Menschen mit den hochpathogenen Varianten der aviären H5N1-Viren verlaufen deutlich anders: Sie beginnen zunächst mit den üblichen Influenzasymptomen (siehe oben), gehen dann aber in schwerere Erkrankungen des Respirationstrakts wie virale Pneumonien oder ARDS (acute respiratory distress symptome) über und enden häufig mit lebensbedrohenden Komplikationen bis hin zu Multiorganversagen. Die schweren systemischen Verläufe können die Leber, den Verdauungstrakt, das Knochenmark oder die Niere betreffen. Bakterielle Überinfektionen spielen bei H5N1-Infektionen des Menschen keine Rolle. Die Mortalität liegt deutlich über 50 Prozent.

Der Verlauf der Influenza in Schweinen und Pferden ähnelt dem der Menschen. Sie manifestiert sich dort als hochakute fieberhafte Erkrankung, die mit respiratorischen Symptomen einhergeht und sich in einem betroffenen Bestand schnell ausbreitet. Die Morbidität ist hoch, die Mortalität dagegen sehr gering.

Beim Geflügel ist das klinische Bild abhängig vom Virustyp und von der Geflügel-oder Vogelart. Puten und Hühner sind hochempfindlich für die hochpathogenen H5-und H7-Viren und entwickeln ein akutes, dramatisches, systemisches Krankheitsbild mit hoher Letalität. Andere Spezies sind ebenfalls empfänglich, vor allem Schwäne und verschiedene Taucherarten erkranken regelmäßig. Im klassischen Wassergeflügel (Enten, Gänse) verläuft die Infektion in aller Regel milder.

Neben den hochpathogenen Influenzaviren gibt es viele niedrigpathogener Stämme, die ein mildes Krankheitsbild induzieren. Da aus diesen Viren durch Mutation der Spaltstelle des HA 0 -Proteins jederzeit grundsätzlich hochpathogene Geflügelpestviren entstehen können, werden auch diese Infektionen in Europa bekämpft.

Influenzaviren gelangen bei Menschen und Säugetieren über Tröpfcheninfektion in den Organismus und infizieren durch Bindung des HA-Proteins an endständige Neuraminsäurereste auf den Epithelzellen der Mund-, Nasen-und Rachenschleimhaut. Beim Menschen überwiegt in diesem Organbereich die Verknüpfung der Sialylsäure in α(2,6)-glycosidischer Bindung. α(2,3)-glycosidische Bindungen sind beim Menschen im oberen Respirationstrakt nicht vorhanden, kommen aber in den unteren Lungenbereichen vor. Diese biochemischen Unterschiede im menschlichen Respirationstrakt sind ein Grund, warum sich Übertragungen von Influenzaviren des Geflügels (H5, H7) auf den Menschen nur sehr selten in einer Infektion manifestieren. Die Bevorzugung der α(2,6)-glycosidischen Bindung erlaubt keine effiziente Mensch-Mensch-Übertragung der aviären Virustypen. Allerdings besteht die Gefahr, dass sich die Viren durch Mutationen im für das Hämagglutinin H5 codierenden Segment verändern und dabei an den Menschen als Wirtsorganismus adaptieren. Sollte bei solch einer Adaptation die bislang hohe Pathogenität für den Menschen mit einer Todesrate von über 50 Prozent der Infizierten erhalten bleiben, dann bestände die Gefahr einer neuen, schwer verlaufenden Pandemie mit Influenzaviren H5N1 in der menschlichen Bevölkerung.

Vom oberen Respirationstrakt breiten sich die Viren in den unteren Respirationstrakt aus; virämische Phasen, in welchen das Virus im Blut vorhanden ist, kommen bei Infektionen des Menschen mit Viren der Subtypen H1, H2 und H3 nur selten vor. Zellzerstörungen sind in den Flimmerepithelien und den schleimproduzierenden Schichten aller Bereiche des Respirationstraktes zu beobachten, eine verdickte, hyalinisierte Basalschicht in Verbindung mit submucösen, ödematösen Anschwellungen wird exponiert. In diesen Bereichen findet man Infiltrate von neutrophilen und mononucleären Zellen. Bildet sich eine primäre, interstitielle Lungenentzündung aus, wird das Virus auf die Zellen des Lungenparenchyms übertragen. Man findet starke Anschwellungen der Alveolarwände, deren Epithel durch die Zellzerstörung häufig vollkommen abgetragen ist. In Folge der

Für die Unterschiede in der Spezifität der Rezeptorbindung der verschiedenen Influenzavirussubtypen sind speziesspezifische Glycosylierungsmuster der Zellproteine verantwortlich. So findet man bei den Mucinen (᭤ Abschnitt 15.3.5), hoch glycosylierte Proteine im schützenden Schleim des menschlichen Lungenepithels, hauptsächlich Sialylsäuren in α(2,3)-glycosidischer Bindung als endständige Zuckerreste. Haben die Influenzaviren HA-Subtypen mit dieser Spezifität, dann binden sie sich an die Zuckermodifikationen in der Schleimschicht und gelangen deswegen nicht zu ihren Wirtszellen, den Epithelzellen der Lunge, auf denen die α(2,6)-Bindungsform überwiegt. Daher findet bei den humanpathogenen Subtypen eine Selektion für Viren mit HA-Typen (H1 bis H3) statt, die sich bevorzugt an Sialylsäuren in α(2,6)-glycosidischer Bindung anlagern. In Vögeln und Pferden ist die Situation hingegen umgekehrt: In den Schleimbereichen des Vogeldarms kommt sehr häufig α(2,6)-glycosidisch gebundene Sialylsäure vor. Auch findet man diese Version bevorzugt als Modifikation von Proteinen im Respirationstrakt bei den Pferden, wohingegen hier auf der Zelloberfläche die α(2,3)-Bindung vorherrscht.

In Schweinen findet man beide Glycosylierungstypen -sie nehmen also gewissermaßen eine Zwischenstellung zwischen Menschen sowie Pferden und Vögeln ein. Der Selektionsdruck wirkt in Vögeln jedoch anders als bei den humanpathogenen Virussubtypen auf die Viren, deren HA-Proteine mit großer Affinität α(2,3)-gebundene N-Acetyl-Neuraminsäuren erkennen. Wahrscheinlich konnte sich deshalb das Influenzavirus des Subtyps H5N1, das 1997 in Hongkong bei Infektionen gefunden wurde, in der menschlichen Population nicht verbreiten. Von den Vögeln ist dieses Virus ohne weitere Adaptation an säugetierspezifische Besonderheiten direkt auf den Menschen übertragen worden. Es hatte mit dem Subtyp H5 die Rezeptorspezifität für Sialylsäuren in α(2,3)-glycosidischer Bindung. Man fand insgesamt nur 18 damit infizierte Patienten. Dieses Virus ist ursprünglich als aviäres Influenzavirus im Geflügel in Hongkong aufgetreten und hat Enten, Puten und Hühner infiziert. Der Typ H5 hat eine polybasische Sequenz vor der Spaltstelle, die für aviäre Influenzaviren typisch ist und eine systemische Infektion begünstigt (᭤ Abschnitt 16.1.3).

Nekrosen entstehen Blutungen und Risse in den Alveolar-und Bronchiolenwänden. In diese Bereiche wandern vor allem mononucleäre Zellen ein. Influenzaviren verfügen mit dem NS1-Protein über die Möglichkeit, die Interferon-α vermittelten Immunreaktionen weitgehend auszuschalten. Auch ist für das PB1-F2-Protein bekannt, dass es bevorzugt in Alveolarmakrophagen und anderen immunologisch aktiven Zellen Apoptose auslösen kann. In wie weit diese Eigenschaften die bakterielle Überinfektionen fördern und so die Pathogenese der Influenzavirusinfektion in vivo beeinflussen, ist noch nicht endgültig ge klärt. Im Unterschied zu den Möglichkeiten, der Basisimmunantwort zu entgehen, verfügen die Viren auch über Mechanismen, diese in besonderer Weise zu induzieren: Neue Arbeiten zeigten, dass die einzelsträngigen RNA-Segmente der Influenzaviren als immunologische Erkennungsmoleküle (pathogen associated molecular pattern, PAMP) und als Ligand für die toll-like-Rezeptoren 7 beziehungsweise 8 (TLR-7/-8) fungieren. Dem unspezifischen Immunsystem wird damit signalisiert, dass sich im Organismus eine Virusinfektion ereignet.

Bei bakteriell bedingten Lungenentzündungen fördern bakterielle Proteasen von Staphylococcus aureus und anderen Erregern die Spaltung des HA 0 -Proteins und steigern damit die Infektiosität des Influenzavirus; bakterielle Coinfektionen können so synergistisch zur Entstehung von Lungenentzündungen beitragen. Dies erklärt auch die gute therapeutische Wirkung von Antibiotika bei der Behandlung der Influenza.

Im Infektionsverlauf werden IgM-, IgA-und IgG-Antikörper gebildet. Influenzaviren induzieren eine anhaltende Immunreaktion, die vor Reinfektionen mit dem gleichen Virussubtyp relativ effektiv schützt. Die neutralisierenden IgG-und IgA-Antikörper sind gegen die HA-Proteine gerichtet, vor allem gegen fünf Epitope, die sich auf der Oberfläche des Proteins in Nachbarschaft zur Rezeptorbindungsstelle befinden. Auch Antikörper gegen die Neuraminidase können die Ausbreitung der Infektion im Organismus eingrenzen. Die Tatsache, dass 1977 beim erneuten Auftreten des Influenzavirus H1N1 mit der Russischen Grippe ältere Personen weitgehend geschützt waren, die mit diesem Virustyp erstmals im Rahmen der Pandemie von 1918/19 infiziert worden waren, weist auf die Effektivität des langanhaltenden, virussubtypspezifischen Schutzes hin.

Die Eliminierung des Virus aus dem Organismus geschieht vor allem durch cytotoxische T-Zellen, die Oligopeptide des NP-Proteins in Kombination mit MHC-Klasse-I-Proteinen erkennen. Da das NP-Protein bei allen Influenza-A-Viren relativ hoch konserviert ist, liegen nach der Erstinfektion CD8 + -Gedächtniszellen vor, die bei Folgeinfektionen schnell reaktiviert werden können und so zu einer raschen Eliminierung der virusinfizierten Zellen beitragen. Neben dem NP-Protein befinden sich auch in den Sequenzen der M-, NS-und der Polymeraseproteine T-Zell-Epitope. Virusspezifische CD4 + -T-Helferzellen sind nicht an der direkten Eliminierung infizierter Zellen beteiligt, sondern für die Induktion und Verstärkung der humoralen Immunantwort und die Antikörperbildung wichtig. Daneben

Die Wirtsabwehr gegenüber Influenzaviren beruht auf einem intrazellulären Abwehrprotein, dessen Synthese früh im Infektionsgeschehen durch Interferon-α und -β zusätzlich zu der 2'-5'-Oligoadenylatsynthese und der Proteinkinase PKR (᭤ Kapitel 8) induziert wird. Der erste Vertreter dieser sogenannten Mx-Proteine (Mx steht für Myxovirusresistenz) wurde ursprünglich bei Mäusen gefunden, die eine hochgradige interferonvermittelte Resistenz gegenüber experimenteller Influenzavirusinfektion zeigten. Ähnliche Proteine wurden in der Folge auch beim Menschen und anderen Wirbeltieren nachgewiesen. Mx-Proteine gehören zu der Superfamilie der großen GTPasen (80-100kD). Dabei handelt es sich vermutlich um mechano-chemische Enzyme, die wie beispielsweise das Dynamin an intrazellulären Transportprozessen beteiligt sind. Das MxA-Protein des Menschen besitzt eine antivirale Aktivität gegen Influenzaviren, gegen Thogotoviren, gegen eine Reihe von Paramyxoviren (wie Masern) sowie gegen Vertreter der Bunyaviren (Hantaviren, Rift-Valley-Fieber-Virus, La Crosse-Virus; ᭤ Kapitel 16.2). Die ge naue Wirkungsweise ist noch nicht vollständig geklärt. Die MxA-GTPase scheint die Nucleocapside oder nucleocapsidähnliche Strukturen dieser Viren zu erkennen und durch Störung des intrazellulären Transports und Ablagerung in Komplexen unschädlich zu machen. ¡ sezernieren sie, wie auch die bereits zu Infektionsbeginn vorhandenen aktivierten Makrophagen und natürlichen Killerzellen, Interferone und andere Cytokine. Diese fördern die Einwanderung weiterer T-Zellen und Makrophagen in die infizierten Gewebe; Interferon-γ ist wohl für die verstärkte Synthese von MHC-Klasse-I-Proteinen verantwortlich, die im Komplex mit viralen Peptiden auf der Zelloberfläche die Erkennung durch cytotoxische T-Zellen fördern. Influenzaviren induzieren auch die Synthese von Interferon-α und -β, allerdings wird diesem Vorgang die Aktivität des viralen NS1-Proteins entgegengesetzt. Es hemmt durch seine Bindung an die doppelsträngigen RNA-Segmente, die während der Replikation entstehen, die Induktion der Expression der Interferon-α und -β-Gene.

Die Diagnose einer frischen Infektion erfolgt bei Menschen und Tieren durch die Bestimmung von IgModer IgA-Antikörpern im Serum, Virusisolierung aus Rachenspülwasser und Nasentupferproben sowie durch den Nachweis von Virusproteinen mittels verschiedener Schnellteste. Eine andere Möglichkeit ist der Nachweis viraler Nucleinsäure durch die Polymerasekettenreaktion in Materialien aus dem Respirationstrakt. Bei der Polymerasekettenreaktion muss darauf geachtet werden, dass sowohl Influenza A einschließlich des Subtyps H5N1 wie Influenza B erkannt werden. IgG-Antikörper sind An zeichen für eine abgelaufene Infektion, vor allem in der Nasenschleimhaut sezernierte IgA 1 -Antikörper schützen vor Reinfektionen. Influenzaviren können in einer Reihe von primären und immortalisierten Nierenzellkulturen (MDBK-oder MDCK-Zellen) aus unterschiedlichen Wirten (Hunden, Affen, Kälber, Hamster) unter Ausbildung eines cytopathischen Effekts gezüchtet werden. Infektiöse Viren werden nur gebildet, wenn die Zellen ausreichende Mengen von trypsinähnlichen Enzymen produzieren, die das HA 0 -Protein spalten können. Neben diesen Systemen ist die Viruszüchtung in bebrüteten Hühnereiern möglich. Diese Methode wird auch gegenwärtig noch für die Impfstoffherstellung genutzt.

Amantadin und Rimantadin können therapeutisch zur Prophylaxe und zur Behandlung der Influenza-A-Virusinfektion angewandt werden; Influenza-B-und -C-Viren sind nicht sensibel. Beide Substanzen sind tricyclische, primäre Amine (᭤ Abbildung 9.1), welche die Virusreplikation auf der Stufe der Partikelaufnahme und der Freisetzung der Nucleocapside im Cytoplasma hemmen. Angriffspunkt ist das A/M2-Protein, das Protonenkanäle in der Virusmembran ausbildet. Veränderungen der Aminosäuresequenz in der hydrophoben Transmembranregion dieses Proteins treten bei Behandlung schnell auf. Insbesondere Aminosäureaustausche an den Positionen 26, 27, 30, 31 oder 34 des Proteins führen zu resistenten Virusstämmen. Deswegen bleibt die Anwendung von Amantadin auf Hochrisikogruppen (beispielsweise in Altersheimen) beschränkt. Außerdem befinden sich Hemmstoffe der viralen Neuraminidase (Zanamivir, Oseltamivir) in Anwendung. Sie werden innerhalb von 48 Stunden nach erfolgter und wenn möglich nachgewiesener Infektion mit Influenzaviren eingesetzt, um die weitere Ausbreitung des Virus im Organismus in der Frühphase der Infektion einzudämmen (᭤ Kapitel 9). Neuraminidasehemmer verhindern somit nicht die Infektion, sondern schwächen sie ab; sie sind nicht für längere, prophylaktische Anwendungen gedacht. Eine Ausnahme, die die Gabe von Neuraminidasehemmern über längere Zeit rechtfertigt, ist der Einsatz bei Riegel-Abschirmungen in Zusammenhang mit möglichen Pandemiefällen; hier soll versucht werden, in den primären, aber auch in potenziell weiteren Kontaktpersonen Übertragungen zu verhindern. Aus mit Neuraminidasehemmstoffen behandelten Patienten, dabei handelte es sich zuerst überwiegend um immunsupprimierte Transplantatempfänger, konnte man resistente Virusmutanten isolieren. Im Rahmen der Winterepidemie 2008/2009 zeigte sich aber, dass die überwiegende Mehrheit der Influenzavirusisolate resistent gegenüber Neuraminidaseinhibitoren war. Die dafür verantwortlichen Mutationen bewirken Aminosäureaustausche im aktiven Zentrum der Neuraminidase und betreffen bevorzugt die Positionen 119, 274 und 292 (E119V, E119D, H274Y, R292K). Mutanten des Subtyps H5N1, deren Neuraminidasen durch den Ersatz der Aminosäure Histidin an Position 274 durch Tyrosin Resistenzen gegen diese Hemmstoffe aufweisen, traten erstmals im Herbst 2005 auf. Außerdem konnte gezeigt werden, dass auch Veränderungen im für das HA 1 -Protein codierenden Genbereich zur Entstehung von Virusvarianten beitragen, die gegen Hemmstoffe der Neuraminidase resistent sind: Die Veränderungen, beispielsweise in der Aminosäureposition 226 (Val → Ile), bewirken, dass sich das Hämagglutinin mit verringerter Affinität an den Rezeptor bindet; dies macht die Funktion der Neuraminidase entbehrlich.

Impfstoffe stehen gegen Influenza-A-und -B-Virusinfek tionen zur Verfügung. Es handelt sich in Europa um abgetötete Viren, die in bebrüteten Hühnereiern oder Zellkulturen gezüchtet werden. Wegen der hohen Variabilität der Influenzaviren und der geringen Immunogenität der Impfstoffe müssen die Impfstoffe jährlich an die aktuell zirkulierenden Virussubtypen beziehungsweise Subtypvarianten angepasst werden. Dementsprechend gibt die Ständige Impfkomission des Robert Koch-In stituts

Congenital lymphocytic choriomeningitis virus infection: decade of rediscovery

Enhanced establishment of a virus carrier state in adult CD4+ T-cell deficient mice

Two RING finger proteins, the oncoprotein PML and arenavirus Z protein, colocalize with the nuclear fraction of ribosomal P proteins

Genetic diversity among Lassa virus strains

Lymphocytic choriomeningitis virusinduced immune dysfunction: Induction of and recovery from T-cell anergy in adult infected mice

Identification of a-dystroglycan as a receptor for lymphocytic choriomeningitis virus and lassa fever virus

Lymphocytic Choriomeningitis Virus Transmitted Through Solid Organ Transplantation -Massachusetts

Arenaviruses other than Lassa virus

Cells expressing the RING finger Z protein are resistant to arenavirus infection

Identification of Lassa virus glycoprotein signal peptide as a trans-acting maturation factor

Characterization of the Lassa virus matrix protein Z: electron microscopic study of virus-like particles and interaction with the nucleoprotein (NP)

Hengartner, H. Identification of an N-Terminal Trimeric Coiled-Coil Core within Arenavirus Glycoprotein 2 Permits Assignment to Class I Viral Fusion Proteins

LCMV in Transplant Recipients Investigation Team. Transmission of lymphocytic choriomeningitis virus by organ transplantation

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Plyusnin, A. L protein, the RNAdependent RNA polymerase of hantaviruses

Hantaviruses: immunology, treatment, and prevention

Person-to-person transmission of Andes virus

Vorder-und Mittelasien und Afrika

Geflügelzüchter oder -händler häufig und intensiv Kontakt mit Hühnern, Puten oder Enten hatten

Gefahr einer neuen Pandemie zu bannen, beschloss man je doch, alles Geflügel in Hongkong zu töten. Trotz dieser Maßnahme breiteten sich ab 2003 Influenza-A-Viren des Subtyps H5N1 im Geflügel Südostasiens und später auch über Ost-nach Mitteleuropa und Afrika aus. Die hier beschriebenen Mechanismen der genetischen Neuordnung und der damit verbundenen Entstehung neuer Virussubtypen wurden überwiegend bei Influenza-A-und in geringerem Ausmaß bei Influenza-C-Viren gefunden. Inwieweit sie bei Influenza-C-Viren zur Entstehung von Genotypen mit unterschiedlicher Pathogenität beitragen, ist unklar. Direkte Reassortierung zwischen zwei humanpathogenen Virusstämmen in einer infizierten Person wurde in Einzelfällen beim Influenza-C-Virus beschrieben. Influenza-B-Viren, die man bisher nur beim Menschen nachgewiesen hat

Diarrhoe und Erbrechen kommen, bei kleineren Kindern auch Pseudo-Croup und Bronchiolitis. Risikogruppen stellen Personen mit bestehenden chronischen Erkrankungen dar, bei denen es zu ausgeprägten Verschlimmerungen der Grundkrankheit kommen kann

Beim Ausbruch einer Pandemie wird der Impfstoff dem neuen Virussubtyp möglichst schnell angepasst; der neue Impfstoff gegen das Influenzavirus der neuen H1N1-Pandemie kam etwa sechs Monate nach der Charakterisierung des Erregers im Herbst 2009 auf den Markt. Das zeigt, dass trotz der molekularbiologischen Methoden, die zu einer schnellen und effizienten Charakterisierung des neuen Pandemievirus geführt haben, technische und logistische Probleme die Bereitstellung eines neuen Impfstoffes für Milliarden von Menschen behindern und nur schwer zu bewältigen sind. Außer diesen Totimpfstoffen ist in einigen Ländern (beispielsweise in den USA) eine lebend attenuierte, kälteadaptierte Vakzine im Einsatz, die aber in Europa bisher nicht zugelassen ist. Diese kann über die Atemwege appliziert werden und hier eine lokale Immunität ausbilden. Bei den tierpathogenen Influenzaviren sind Impfstoffe verfügbar, die theoretisch zum Schutz des Geflügels eingesetzt werden könnten. Die Impfung des Geflügels wird aber in den Ländern der EU grundsätzlich nicht durchgeführt. Ausnahmen sind für Zootiere oder bestimmte Nutzungsrichtungen möglich

Structure of influenza virus hemagglutinin at the pH of membrane fusion

A novel influenza A virus mitochondrial protein that induces cell death

Straight from the pig's mouth: swine research with swine influenzas

After delays, WHO agrees: the 2009 pandemic has begun

Influenza A virus PB1-F2: a small protein with a big punch

A single mutation in the PB1-F2 of H5N1 (HK/97) and 1918 influenza A viruses contributes to increased virulence

Transmission of equine influenza virus to dogs

Innate antiviral responses by means of TLR7-mediated recognition of single-stranded RNA

Influenza A virus revisited

Interaction of polymerase subunit PB2 and NP with importin alpha1 is a determinant of host range of influenza A virus

Baudin, F. Interaction of influenza virus proteins with nucleosomes

Inhibition of interferone-mediated antiviral responses by influenza A viruses and other negative-strand RNA viruses: In: Virology

Characterization of a novel influenza A virus hemagglutinin subtype (H16) obtained from blackheaded gulls

The Springer Index of Viruses

Mx proteins: mediators of innate resistance to RNA viruses

Influenza virus RNA polymerase PA subunit is a novel serin protease with Ser624 at the active site

The continued pandemic threat posed by avian influenza viruses in Hong Kong

The NB protein of influenza B virus is not necessary for virus replication in vitro

Structure and function of the HEF glycoprotein of influenza C virus

Recovery of drug-resistant influenza virus from immunocompromised patients: a case series

Oseltamivir resistance during treatment of influenza A (H5N1) infection

Infection of the endothelium by influenza viruses

Host cell proteases controlling virus pathogenicity

Hrsg.) The Influenza Viruses

Intracellular warfare between human influenza viruses and human cells: the roles of the viral NS1 protein

Ringing the alarm bells: signalling and apoptosis in influenza virus infected cells

Influenza A virus proteins PB1 and NS1 are subject to functionally important phosphorylation by protein kinase C

Influenza receptors, polymerase and host range

Ludwig, S. The proapoptotic influenza A virus protein PB1-F2 regulates viral polymerase activity by interaction with the PB1 protein

The primary function of RNA binding by the influenza A virus NS1 protein in infected cells: Inhibiting the 2'-5' oligo (A) synthetase/RNase L pathway

Phosphorylation of the influenza A virus protein PB1-F2 by PKC is crucial for apoptosis promoting functions in monocytes

Influenza B virus BM2 protein has ion channel activity that conducts protons across membranes

Mini-plasmin found in the epithelial cells of bronchioles triggers infection by broad spectrum influenza A viruses and Sendai virus

The transcription/ replication activity of the polymerase of influenza A viruses is not correlated with the level of proteolysis induced by the PA subunit

Influenza A virus NS2 protein mediates vRNP nuclear export through NES-independent interaction hCRM1

Influenza B virus in seals

Influenza A pandemics of the 20th century with special reference to 1918: virology, pathology and epidemiology

Influenza B and C virus NEP (NS2) proteins possess nuclear export activities

Functional analysis of PA binding by influenza A virus PB1: effects on polymerase activity and viral infectivity

Genetic reassortment of influenza C viruses in man

The M2-proton channels of influenza A and B viruses

Origin and evolution of the 1918 "spanish" influenza virus hemagglutinin

Lethal H5N1 influenza viruses escape host anti-viral cytokine responses

Avian flu: influenza virus receptors in the human airway

Receptor binding and membrane fusion in virus entry: The influenza hemagglutinin

Origins and evolutionary genomics of the 2009 swine-origin H1N1 influenza A epidemic

Molecular aspects of avian influenza (H5N1) viruses isolated from humans

Sialobiology of influenza: molecular mechanism of host range variation of influenza viruses

Understanding the ecology and epidemiology of avian influenza viruses: Implications for zoonotic potential

Integrating historical, clinical and molecular genetic data in order to explain the origin and virulence of the 1918 Spanish influenza virus

Pathology of fatal human infection associated with avian influenza A H5N1 virus

Characterization of a highly pathogenic H5N1 avian influenza A virus isolated from duck meat

Acylation-mediated membrane anchoring of avian influenza virus hemagglutinin is essential for fusion pore formation and virus infectivity

Evolution and ecology of influenza A viruses

Characterization of H5N1 influenza viruses that continue to circulate in geese in southeastern China

The structure and function of the hemagglutinin membrane glycoprotein of influenza virus

A complicated message: Identification of a novel PB1-related protein translated from influenza A virus segment 2 mRNA

Influenza virus PB1-F2 protein induces cell death through mitochondrial ANT3 and VDAC1