Molekulare Ausdrücke Zellbiologie: Das Influenza (Grippe)-Virus

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Das Influenza (Grippe)-Virus

Neben der gewöhnlichen Erkältung ist die Influenza oder „die Grippe“ vielleicht die bekannteste Atemwegsinfektion der Welt. Allein in den Vereinigten Staaten erkranken jedes Jahr etwa 25 bis 50 Millionen Menschen an Grippe. Die Symptome der Grippe ähneln denen der Erkältung, sind aber meist schwerwiegender. Fieber, Kopfschmerzen, Müdigkeit, Muskelschwäche und -schmerzen, Halsschmerzen, trockener Husten und eine laufende oder verstopfte Nase sind häufig und können sich schnell entwickeln. Magen-Darm-Symptome, die mit der Influenza in Verbindung gebracht werden, treten manchmal bei Kindern auf, aber bei den meisten Erwachsenen werden Krankheiten, die sich in Durchfall, Übelkeit und Erbrechen äußern, nicht durch das Influenzavirus verursacht, obwohl sie oft fälschlicherweise als „Magengrippe“ bezeichnet werden. Eine Reihe von Komplikationen, wie das Auftreten von Bronchitis und Lungenentzündung, können ebenfalls im Zusammenhang mit der Influenza auftreten und sind besonders häufig bei älteren Menschen, kleinen Kindern und Personen mit einem geschwächten Immunsystem zu beobachten.

Die Influenza ist hochgradig ansteckend und tritt in den kälteren Monaten des Jahres häufiger auf. Entgegen der landläufigen Meinung ist jedoch nicht das Klima selbst für den Anstieg der Inzidenz verantwortlich, sondern vielmehr die längere Zeit, die man bei schlechtem Wetter in geschlossenen Räumen und in unmittelbarer Nähe zu anderen Menschen verbringt. Das Influenzavirus wird vor allem durch Atemwegssekrete übertragen, die freigesetzt werden, wenn eine infizierte Person hustet oder niest. Die Inkubationszeit beträgt in der Regel ein bis zwei Tage ab dem Zeitpunkt der Ansteckung, und die meisten Menschen erholen sich innerhalb einer Woche von den Symptomen. Die überwiegende Mehrheit der grippebedingten Todesfälle wird durch Komplikationen der Grippe und nicht durch das eigentliche Influenzavirus verursacht.

Es wurden drei verschiedene Typen von Influenzaviren, die als A, B und C bezeichnet werden, identifiziert. Zusammen bilden diese Viren, die sich antigenisch voneinander unterscheiden, eine eigene Virusfamilie, die Orthomyxoviridae. Die meisten Grippefälle, insbesondere bei Epidemien oder Pandemien, werden durch das Influenza-A-Virus verursacht, das eine Vielzahl von Tierarten befallen kann, während das B-Virus, das normalerweise nur beim Menschen vorkommt, für viele lokal begrenzte Ausbrüche verantwortlich ist. Das Influenza-C-Virus unterscheidet sich morphologisch und genetisch von den beiden anderen Viren und ist im Allgemeinen symptomlos, so dass es medizinisch kaum von Belang ist.

Die Struktur des Influenzavirus (siehe Abbildung 1) ist recht variabel, aber die Virionpartikel sind in der Regel kugelförmig oder eiförmig und haben einen Durchmesser von 80 bis 120 Nanometern. Manchmal treten auch filamentöse Formen des Virus auf, die bei einigen Influenzastämmen häufiger vorkommen als bei anderen. Das Influenzavirus ist ein umhülltes Virus, das seine Lipiddoppelschicht von der Plasmamembran einer Wirtszelle bezieht. Zwei verschiedene Arten von Glykoprotein-Spikes sind in die Hülle eingebettet. Etwa 80 Prozent der Spikes sind Hämagglutinin, ein trimeres Protein, das für die Anheftung des Virus an eine Wirtszelle verantwortlich ist. Die restlichen etwa 20 Prozent der Glykoproteinspikes bestehen aus Neuraminidase, von der man annimmt, dass sie vor allem die Freisetzung neu produzierter Viruspartikel aus der Wirtszelle erleichtert. Auf der Innenseite der Hülle, die ein Influenzavirus umgibt, befindet sich eine antigene Matrixproteinauskleidung. Innerhalb der Hülle befindet sich das Influenza-Genom, das aus acht einzelsträngigen RNA-Abschnitten besteht (nur bei den Formen A und B; Influenza C hat 7 RNA-Abschnitte). Die RNA ist mit Nukleoprotein in eine schraubenförmige Ribonukleoproteinform verpackt, mit drei Polymerasepeptiden für jedes RNA-Segment.

Mutationen in der antigenen Struktur des Influenzavirus haben zu einer Reihe von verschiedenen Influenza-Subtypen und -Stämmen geführt. Spezifische Varianten des Virus werden im Allgemeinen nach den besonderen antigenen Determinanten der Oberflächenproteine Hämagglutinin (13 Haupttypen) und Neuraminidase (9 Haupttypen) benannt, die sie besitzen, wie bei Influenza A(H2N1) und A(H3N2). Neue Stämme des Influenzavirus entstehen durch einen allmählichen Prozess, der als antigene Drift bekannt ist und bei dem sich Mutationen in den Antikörperbindungsstellen des Virus im Laufe der Zeit anhäufen. Durch diesen Mechanismus ist das Virus in der Lage, das körpereigene Immunsystem weitgehend zu umgehen, das möglicherweise nicht in der Lage ist, einen neuen Influenzastamm zu erkennen und ihm Immunität zu verleihen, selbst wenn eine Person bereits eine Immunität gegen einen anderen Virusstamm aufgebaut hat. Sowohl Influenza-A- als auch Influenza-B-Viren unterliegen einer ständigen Antigen-Drift, aber die jährliche Neuformulierung von Influenza-Impfstoffen ermöglicht es den Wissenschaftlern oft, neu aufgetretene Stämme zu berücksichtigen.

Bei der Influenza A kommt es auch zu einer anderen Art von Mutation, dem so genannten Antigenshift, der zu einem neuen Subtyp des Virus führt. Antigenshift ist eine plötzliche Veränderung der Antigenität, die durch die Rekombination des Influenza-Genoms verursacht wird und auftreten kann, wenn eine Zelle gleichzeitig mit zwei verschiedenen Stämmen des Influenza-A-Virus infiziert wird. Das ungewöhnlich breite Spektrum an Wirten, die für Influenza A empfänglich sind, erhöht offenbar die Wahrscheinlichkeit, dass dieses Ereignis eintritt. Insbesondere die Vermischung von Stämmen, die Vögel, Schweine und Menschen infizieren können, wird für die meisten Antigenverschiebungen verantwortlich gemacht. In einigen Teilen der Welt leben Menschen in enger Nachbarschaft zu Schweinen und Vögeln, so dass menschliche Stämme und Vogelstämme leicht gleichzeitig ein Schwein infizieren können, was zu einem einzigartigen Virus führt. Neue Subtypen der Influenza A entwickeln sich plötzlich und unvorhersehbar, so dass die Wissenschaftler nicht in der Lage sind, im Voraus Impfstoffe zu entwickeln, die gegen sie wirksam sind. Folglich kann das Auftauchen eines neuen Subtyps des Virus innerhalb kürzester Zeit eine weltweite Pandemie auslösen.

Neben den Impfstoffen wurden einige andere Waffen zur Bekämpfung der Grippe entwickelt. Die antiviralen Medikamente Amantadin und Rimantadin können dazu beitragen, den Schweregrad der Erkrankung bei Personen mit Grippe zu verringern, die innerhalb von zwei Tagen nach Auftreten der Symptome mit der Einnahme der Medikamente beginnen. Diese Medikamente wirken, indem sie die Änderung des pH-Werts verhindern, die notwendig ist, damit das Grippevirus seinen Inhalt in das Zytosol einer Wirtszelle freisetzen kann. Zwei weitere antivirale Medikamente, Zanamavir und Oseltamivir, sind sowohl gegen den A- als auch den B-Typ der Grippe wirksam. Zanamavir und Oseltamivir greifen nicht in die pH-Verschiebung ein, sondern blockieren das Glykoprotein Neuraminidase, so dass die Freisetzung neuer Viruspartikel gehemmt und ihre Verbreitung verhindert wird. Es ist wichtig zu wissen, dass Antibiotika nicht in der Lage sind, das Influenzavirus selbst zu bekämpfen, sondern manchmal Grippepatienten verabreicht werden, um die Angriffe opportunistischer Mikroorganismen einzudämmen, die für viele Influenzakomplikationen verantwortlich sind.

Obwohl die weit verbreitete Vertrautheit mit der Grippe sie für einen Großteil der Bevölkerung relativ harmlos erscheinen lässt, kann das Virus verheerend sein. In den Jahren 1918 und 1919 starben mehr als 20 Millionen Menschen an einem Virusstamm, der allgemein als Spanische Grippe bekannt ist und in fast allen bewohnten Regionen der Welt zirkulierte. Seitdem gab es viele weitere Ausbrüche, von denen jedoch keiner so tödlich verlief. Dennoch gehört die Grippe zusammen mit den Komplikationen des Virus durchweg zu den zehn häufigsten Todesursachen in den Vereinigten Staaten und rangiert damit höher als einige andere, weitaus bekanntere Todesursachen, wie z. B. das HIV-Virus, das AIDS verursacht.

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