Ebola virus is een omhuld negatiefstrengs RNA virus van de Filoviridae familie, een groep virussen die in staat zijn een ernstig hemorragisch koortsyndroom te induceren bij mensen en niet-menselijke primaten. Het virus werd voor het eerst herkend in 1976 tijdens een uitbraak in de vallei van de Ebola-rivier in Zaïre (nu de Democratische Republiek Congo), Afrika. Een tweede uitbraak, veroorzaakt door een verschillend maar verwant virus, deed zich later dat jaar voor in Soedan1,2. Sinds de ontdekking van het virus in Centraal-Afrika hebben zich in de afgelopen 30 jaar verschillende uitbraken voorgedaan, waaronder een huidige bevestigde uitbraak (11 september 2007) in de Democratische Republiek Congo (http://www.who.int/csr/don/2007_09_11/en/index.html). Hoewel het reservoir van het virus in de natuur en het bereik van de tussengastheren niet volledig worden begrepen, is uit recente studies gebleken dat fruitvleermuizen de replicatie van het ebolavirus kunnen ondersteunen, wat erop wijst dat deze dieren betrokken kunnen zijn bij de levenscyclus van het virus3. De natuurlijke gastheer van het ebolavirus bij afwezigheid van actieve uitbraken vormt echter, samen met de belangrijke vraag hoe het wordt overgedragen tussen verschillende soorten, een voortdurend onderwerp van onderzoek.
Menselijke infecties treden gewoonlijk op na direct contact met het virus in dode of besmette mensen of in het wild levende dieren, met daaropvolgende overdracht van mens op mens. Filovirussen komen het lichaam binnen via slijmvliesoppervlakken of schaafwonden van de huid of door het gebruik van besmette naalden4 (Fig. 1a). Het begin van de door het ebolavirus veroorzaakte ziekte is plotseling, met een incubatieperiode van 4 tot 10 dagen. Patiënten vertonen aanvankelijk aspecifieke griepachtige symptomen zoals koorts, koude rillingen, malaise, spierpijn en hoofdpijn. Buikpijn, misselijkheid en braken kunnen volgen, en ook hoest, keelpijn of diarree kunnen aanwezig zijn. Uitslag verschijnt vaak rond de vijfde dag en is een karakteristiek kenmerk van filovirusinfectie. Systemische, gastro-intestinale, respiratoire, vasculaire en neurologische manifestaties zijn het gevolg van uitgebreide virale replicatie, en necrose wordt waargenomen in vele organen, waaronder de lever, milt, nieren en gonaden5. Het eindstadium van de ziekte wordt gekenmerkt door stollingsstoornissen zoals gedissemineerde intravasculaire stolling, problemen bij de vloeistofverdeling, hypotensie en bloedingen ten gevolge van leverontsteking en -compromittering, weefselontregeling en een afbraak van de endotheliale barrièrefunctie die tot een verhoogde vasculaire permeabiliteit leidt. In fatale gevallen overlijdt de ziekte meestal tussen 7 en 16 dagen na de infectie, als gevolg van meervoudig orgaanfalen en het optreden van een syndroom dat lijkt op een ernstige septische shock6. Er bestaan momenteel geen antivirale geneesmiddelen om de infectie te behandelen en het sterftecijfer voor de virulentere Zaïre- en Soedansoorten van het virus varieert van 40-90%7.
(a) Het ebolavirus (geel) infecteert personen door contact met lichaamsvloeistof of afscheidingen van een geïnfecteerde patiënt en wordt verspreid via de bloedsomloop. Binnenkomst kan plaatsvinden via schaafwonden in de huid tijdens de verzorging van de patiënt, begrafenisrituelen en mogelijk contact met besmet bushmeat, of via mucosale oppervlakken. Onopzettelijke prikaccidenten vormen de voornaamste route voor beroepsmatige blootstelling. (b) Vroege doelwitten van replicatie zijn reticulo-endotheliale cellen, met hoge replicatie in verscheidene celtypes in de longen, lever en milt. (c) Dendritische cellen, macrofagen en endotheel lijken gevoelig te zijn voor de cytopathische effecten van genproducten van het ebolavirus in vitro en mogelijk in vivo door de verstoring van cellulaire signaalwegen die worden beïnvloed door de binding van het virus, de fagocytische opname of beide. Indirecte schade kan ook worden toegebracht door circulerende factoren zoals tumornecrosefactor en stikstofmonoxide.
Gastheer-immuunrespons op fatale ebolainfectie
De ongecontroleerde virale replicatie van het ebolavirus staat centraal in de pathogenese, zowel vanwege de cytopathische effecten als omdat het een prominente ontregeling van de gastheer-immuunrespons induceert. De door het virus veroorzaakte aantasting van het immuunsysteem verloopt via verschillende mechanismen. Studies bij niet-menselijke primaten en bij cavia’s doen vermoeden dat monocyten, macrofagen en dendritische cellen vroege en geprefereerde plaatsen van virale replicatie zijn8,9, hoewel het mogelijk blijft dat het virus op deze cellen aanwezig is door binding aan lectinereceptoren in plaats van actieve replicatie in vivo. Er is gesuggereerd dat deze cellen fungeren als voertuigen voor het transport van virus door de lymfevaten10. Verdere virale replicatie volgt, gevolgd door systemische verspreiding naar andere organen en weefsels (Fig. 1b). Hoewel het virus in het reticulo-endotheliale systeem wordt waargenomen, is er in de loop van de infectie weinig ontsteking binnen de lymfevaten of in geïnfecteerde weefsels.
Infectie van monocyten en macrofagen leidt tot het vrijkomen van proinflammatoire cytokinen en chemokinen, waaronder tumornecrosefactor, interleukine-1β, macrofaag inflammatoir proteïne-1α en reactieve zuurstof- en stikstofspecies11,12. De expressie van deze mediatoren zal waarschijnlijk meer monocyten en macrofagen aantrekken naar de plaats van de infectie en kan ook neutrofielen aantrekken. Hoewel recente gegevens erop wijzen dat zij niet productief geïnfecteerd zijn, vertonen menselijke neutrofielen die in vitro met het filovirus zijn behandeld een snelle activering van de triggering receptor expressed on myeloid cells-1 (TREM-1)13 ; dit resulteert in het vrijkomen van verdere ontstekingsbevorderende cytokinen en chemokinen die bijdragen tot vaatverwijding en verhoogde vasculaire permeabiliteit. Bovendien brengen geïnfecteerde monocyten en macrofagen aan de celoppervlakte weefselfactor tot expressie, die betrokken kan zijn bij de ontwikkeling van coagulopathieën14. Na een productieve infectie ondergaan macrofagen in grote aantallen cellyse en apoptose15 ; geactiveerde monocyten en macrofagen lijken de virale verspreiding dus niet tegen te gaan. Het is veeleer mogelijk dat zij bijdragen tot de verspreiding door de virale replicatie te ondersteunen of door virus dat aan lectinebindende eiwitten op de celoppervlakte gebonden is, binnen het lymfestelsel te transporteren. En net als neutrofielen kunnen monocyten en macrofagen ook oplosbare factoren afscheiden die de pathogene manifestaties van de ziekte verergeren.13
Net als monocyten en macrofagen zijn onrijpe dendritische cellen (DC’s) ‘doelwitten’ van het ebolavirus, hetzij door vasthechting van virusdeeltjes via interacties met DC-geëxpresseerd C-type lectine DC-SIGN, hetzij door infectie via interactie met andere DC-geëxpresseerde cel-oppervlakte-receptoren (Fig. 1c). Dendritische cellen behoren tot de meest effectieve antigeenpresenterende cellen van het immuunsysteem, en ze scheiden kritische interleukines en cytokines uit die een cruciale schakel vormen tussen aangeboren en adaptieve immuunreacties op vele pathogenen; DC’s die geïnfecteerd zijn met het ebolavirus zijn ernstig gecompromitteerd in deze kritische functies. Menselijke myeloïde DC’s, geïnfecteerd met levend virus in vitro, scheiden bijvoorbeeld niet het normale profiel van proinflammatoire cytokines en costimulatoire moleculen uit. Deze cellen worden niet rijp of geactiveerd en zijn niet in staat om MHC-moleculen (Major Histocompatibility Complex) te upreguleren en zo T-cellen te stimuleren16,17. Daarentegen activeert behandeling met niet-besmettelijke ebolavirus-achtige deeltjes (VLP’s) DC’s en stimuleert een robuuste ontstekingsreactie18 , een effect dat afhankelijk is van het mucine-achtige domein van de enveloppe-glycoproteïne19. Remming van DC-functie met levend of geïnactiveerd virus, maar niet met VLP’s, geeft aan dat de onderdrukking van DC-functie en maturatie waarschijnlijk te wijten is aan de aanwezigheid van virale eiwitten of genomisch materiaal dat niet aanwezig is in de VLP’s. Verdere studies zijn nodig om de schadelijke effecten van Ebola virus infectie op andere subpopulaties van DCs te verduidelijken, in het bijzonder op plasmacytoïde DCs, die belangrijk zijn in antivirale interferon reacties. De gevolgen van niet-functionele DC’s omvatten een verminderd vermogen om humorale of celgemedieerde immuunreacties te stimuleren, wat kan bijdragen aan het gebrek aan controle van de virale replicatie.
Een belangrijke determinant van het remmende effect op de aangeboren immuunfunctie is de weerstand van het ebolavirus tegen de antivirale effecten van interferon, die waarschijnlijk te wijten is aan de onderbreking van kritieke interferonresponsroutes door het virus zelf20,21,22; de productie van interferon wordt geblokkeerd in macrofagen, perifere bloedmononucleaire cellen en DC’s door ebolavirusinfectie in vitro en in vivo16,23. Bovendien is de expressie van interferongestimuleerde genen die belangrijk zijn voor de type-I-interferonrespons verlaagd in cellen die met het ebolavirus zijn geïnfecteerd20,22,24. Ook is aangetoond dat de interferonrespons zeer belangrijk is voor de uitkomst van de ziekte bij muizen. Immunocompetente muizen zijn resistent tegen infectie met het ebolavirus, maar muizen die de interferon-α/β-receptor of het eiwit signal transducer and activator-1 (STAT1) missen of die met antilichamen tegen interferon worden behandeld, worden vatbaar voor de ziekte25, wat wijst op de cruciale rol van interferon bij de bescherming van niet-geïnfecteerde cellen. Verscheidene mechanismen van door het ebolavirus gemedieerde resistentie tegen de interferonrespons zijn geïdentificeerd. Net als sommige andere virussen codeert ebola voor specifieke virale eiwitten die de interferonrespons tegengaan. Van twee virale eiwitten, VP24 en VP35, is aangetoond dat zij interfereren met de inductie van de interferonrespons26,27,28. Nucleaire accumulatie van STAT1 wordt onderbroken door VP24, wat leidt tot een blokkering van type-I-interferonsignalering en geïnfecteerde cellen ongevoelig maakt voor deze antivirale respons27. Ebola VP35 blokkeert de activiteit van de interferonregulerende factor 3 (IRF-3), waardoor de interferonrespons afneemt26,28. Meer recent is aangetoond dat VP35 de activiteit van het dubbelstrengs RNA-afhankelijke proteïnekinase (PKR)29 tegengaat. In combinatie suggereren deze studies dat virus-geïnduceerde remming van de interferon pathway niet alleen interferon-gestimuleerde gentranscriptie vermindert om een antivirale responstoestand te voorkomen, maar ook bijdraagt aan lagere aantallen rijpe en geactiveerde myeloïde DC’s, wat op zijn beurt de activering van de adaptieve immuunrespons belemmert.
Verrassend genoeg vertonen patiënten die bezwijken aan een ebolavirusinfectie weinig tekenen van een geactiveerde adaptieve immuunrespons. De adaptieve immuniteit wordt ernstig aangetast, niet alleen door een gebrek aan functionele DC’s en andere belangrijke antigeenpresenterende cellen, maar ook doordat lymfocyten massale apoptose ondergaan bij geïnfecteerde mensen en niet-menselijke primaten15,30,31. Hoewel lymfocyten geen doelwit van het virus zijn, ondergaan aanzienlijke aantallen – met uitzondering van B-cellen – apoptose tijdens de ziekte32; als gevolg daarvan is het aantal CD4+ en CD8+ T-cellen bij fatale infecties bij mensen en niet-menselijke primaten vóór de dood aanzienlijk gedaald30,31,33. Lymfocyt apoptose is ook een veel voorkomende manifestatie van andere virale hemorragische koortsen en wordt vaak waargenomen tijdens septische shock34.
Studies met lymfocyten in vitro geven aan dat verschillende moleculen die betrokken zijn bij het triggeren van apoptose aanwezig zijn op deze celpopulaties, waaronder TRAIL en Fas-FasL15. De mechanismen die verantwoordelijk zijn voor deze “bystander” apoptose worden echter nog steeds onderzocht. Het is mogelijk dat ontstekingsmediatoren en andere factoren, zoals de proapoptotische oplosbare factor stikstofmonoxide (NO) die door geïnfecteerde macrofagen wordt afgescheiden, in staat zijn de waargenomen lymfocytenapoptose te induceren. Een andere mogelijkheid is dat een verminderde DC-functie en een algemene immunosuppressieve toestand tot het verschijnsel bijdragen31. Een andere mogelijkheid is dat de celdood actief in gang wordt gezet door directe interacties tussen lymfocyten en het ebolavirus of oplosbare genproducten. Het belang van vroege reacties waarbij cellen van het aangeboren immuunsysteem en/of een snelle adaptieve antilichaamrespons betrokken zijn, wordt benadrukt door een recente studie die bescherming van niet-menselijke primaten aantoont door toediening van een vaccin na blootstelling35.
Hoewel filovirussen tot de meest virulente en fatale ziekteverwekkers behoren die bekend zijn, herstellen sommige patiënten die besmet zijn met het ebolavirus van de infectie. Het identificeren van de verschillen in de immuunrespons tussen fatale en niet-fatale gevallen is belangrijk voor de toekomstige ontwikkeling van effectieve therapieën en vaccins. Er zijn specifieke verschillen in klinische presentatie en immuunreacties geconstateerd bij degenen die bezwijken in tegenstelling tot degenen die herstellen van een ebolavirusinfectie (tabel 1). Deze vergelijking maakt duidelijk dat de ontwikkeling van een antigeenspecifieke cel-gemedieerde immuunrespons correleert met klaring van het virus. Studies die antigeenspecifieke cellulaire immuunreacties aantonen in gevaccineerde niet-menselijke primaten die besmetting met het ebolavirus overleefden36,37,38 ondersteunen deze bevinding. Bovendien bleek de inductie van een humorale en CD8+ T-celrespons vereist te zijn voor bescherming bij muizen die werden uitgedaagd met een dodelijke infectie met het ebolavirus39. De beschermende rol van immunoglobulinen blijft echter onzeker, aangezien uit een recent verslag blijkt dat passieve overdracht van het neutraliserende menselijke monoklonale antilichaam KZ52 niet in staat is om de infectie in een makaakmodel onder controle te houden40. Op basis van deze overwegingen wordt het steeds duidelijker dat een vroege en robuuste, maar voorbijgaande, aangeboren immuunrespons en de daaropvolgende activering van een adaptieve immuunrespons noodzakelijk zijn om bescherming te bieden tegen een fatale infectie. Indien een dergelijke immuunrespons van de gastheer niet wordt opgewekt, onttrekt het virus zich aan de immuuncontrole, en de infectie ontwikkelt zich tot een eindstadium van de ziekte.
Pathogenese van de infectie
De pathologische veranderingen die worden waargenomen bij patiënten die aan een ebolavirusinfectie overlijden, omvatten stollingsafwijkingen, vasculaire permeabiliteit, bloedingen en orgaannecrose en -falen. De huidige hypothese is dat het fundamentele mechanisme van de pathogenese van het ebolavirus vaatschade en -beschadiging is, secundair aan stollingsafwijkingen en verhoogde vasculaire permeabiliteit, als gevolg van het vrijkomen van ontstekingscytokinen en chemokinen door geïnfecteerde en geactiveerde monocyten en macrofagen, en van directe schade aan endotheelcellen door virale replicatie laat in de infectie41,42. Het is duidelijk dat naast de “cytokinestorm” het virus zelf ook immunosuppressie kan induceren en gastheercellen rechtstreeks kan beschadigen4,43,44. De schadelijke verschijnselen van de infectie zijn dus deels te wijten aan de factoren die worden afgescheiden door disfunctionele immuuncellen en deels aan de door het virus veroorzaakte beschadiging van gastheerweefsels en -organen.
Ebola-virus vertoont in vitro tropisme voor cellen van het aangeboren immuunsysteem, alsook voor endotheelcellen, dendritische cellen en verschillende soorten epitheelcellen. Replicatie vindt plaats met een ongebruikelijk hoge snelheid in geïnfecteerde cellen. Het vermogen van het virus om zich in verschillende celtypes te vermenigvuldigen is in vivo minder goed gekarakteriseerd. Bovendien is de viremie bij besmette patiënten over het algemeen moeilijk te kwantificeren6 ; bij ten minste één uitbraak van de Zaïrese Ebola-soort werd echter een virale belasting van meer dan 106 plaque-vormende eenheden per milliliter serum (PFU/ml) geconstateerd45. Viremie bij besmette niet-menselijke primaten kan oplopen tot 107 PFU/ml46. Mensen met fatale infecties hebben tot 1010 kopieën van viraal RNA per milliliter, terwijl veel minder (107 kopieën/ml) worden aangetroffen in het serum van mensen die een ebolavirusinfectie overleven (zie tabel 1)47. Hoge replicatiesnelheden van het virus leiden tot lysis en necrose in cellen van vele organen, waaronder de lever, de milt, de nieren en de geslachtsklieren. Een groot deel van de waargenomen necrose is viraal geïnduceerd, aangezien er weinig infiltratie is in geïnfecteerde weefsels, en buitengewoon veel virusdeeltjes aanwezig zijn in de necrotische brokstukken. Bovendien blijkt uit microscopisch onderzoek van geïnfecteerde menselijke weefsels dat er een correlatie bestaat tussen weefselbeschadiging en de aanwezigheid van virale antigenen, nucleïnezuur en plaatsen van virale replicatie4,43,44. Deze waarneming wijst erop dat directe virale schade aan weefsels en organen kan leiden tot orgaanfalen en shock.
De infectie van bepaalde celtypen speelt een belangrijke rol in de pathogenese van het ebolavirus. Aangenomen wordt dat infectie van aangeboren immuuncellen een sleutelrol speelt bij de systemische verspreiding van het virus tijdens een infectie bij de mens8,10. Geïnfecteerde monocyten en macrofagen verplaatsen zich van de plaats van infectie naar lymfeklieren, waar meer monocyten en macrofagen worden gerekruteerd en vervolgens doelwit van infectie worden. Infectie van deze cellen leidt tot verdere amplificatie en verspreiding van het virus via het lymfestelsel12. Bovendien veroorzaken infectie en necrose van hepatocyten een verslechtering van de leverfunctie. Bij de meeste filovirusinfecties zijn de leverenzymen verhoogd48,49,50, en een verminderde leverfunctie zou een verklaring kunnen zijn voor de verminderde synthese van stollingsfactoren en de ontwikkeling van stollingsstoornissen die bij een fatale infectie prominent aanwezig zijn. Tenslotte is de ontwikkeling van shock in latere stadia van de ziekte multifactorieel en kan, samen met bloedingen, gedeeltelijk te wijten zijn aan de infectie en de daaruit voortvloeiende necrose van cellen van de bijnierschors50 , aangezien deze cellen belangrijk zijn voor de regulering van de bloeddruk.
Vasculaire stoornissen en ebolaglycoproteïnen
Endotheliale stoornissen zijn een prominent kenmerk van ebola hemorragische koorts. Een verlies van vasculaire integriteit wordt vaak waargenomen bij mensen en niet-menselijke primaten tijdens de late stadia van de ziekte en wordt geassocieerd met bloedingen en de onbalans van vloeistof tussen weefselruimten. De volledige mechanismen die tot permeabiliteit van het endotheel leiden zijn nog niet opgehelderd. Verschillende studies hebben aangetoond dat het viraal geïnduceerde vrijkomen van ontstekingsmediatoren de vasculaire permeabiliteit in vitro verhoogt11,51. In latere stadia van de ziekte zijn endotheelcellen echter het doelwit van de infectie en kan niet worden uitgesloten dat rechtstreekse virusgeïnduceerde cytotoxiciteit van endotheelcellen bijdraagt tot een toename van de hemorragische verschijnselen. Inderdaad, de virale enveloppe glycoproteïne GP is geïmpliceerd als een van de belangrijkste determinanten van vasculaire celschade.
GP is een van de meest bestudeerde ebolavirus eiwitten vanwege zijn belang bij virale binnendringing en potentieel als een doelwit voor de ontwikkeling van een vaccin. Zoals gezegd, wordt het ook intensief onderzocht vanwege zijn mogelijke rol in de pathogenese. Het glycoproteïne is verantwoordelijk voor de targeting van het virus naar cellen die relevant zijn voor de pathogenese. GP speelt waarschijnlijk een rol bij immuunsuppressie door zijn effecten op de downregulatie van celoppervlak-eiwitten die essentieel zijn voor lymfocytenadhesie en antigeenpresentatie52,53. Hoewel sommigen hebben gesuggereerd dat oplosbaar GP kan concurreren met neutraliserende antilichamen die anders virussen of geïnfecteerde cellen zouden kunnen aanvallen54,55 , is een beschermende rol voor dergelijke antilichamen niet aangetoond en verschillen de biochemie en de reactiviteit van antilichamen van oplosbaar GP van die van de membraangebonden trimer spike56,57. Oplosbaar GP remt wel de activering van neutrofielen57 , wat een ander mechanisme is waarmee virale immuniteit de aangeboren ontstekingsreactie kan beïnvloeden. Het binnendringen van het ebolavirus is ook afhankelijk van endosomale cathepsines, enzymen die cruciaal zijn voor de presentatie van antigenen58,59, en het vrijkomen van cathepsines kan bijdragen tot door het virus veroorzaakte celschade60.
Verschillende groepen hebben aangetoond dat GP een direct cytotoxisch effect heeft. Yang en collega’s ontdekten dat van de zeven virale genproducten GP verantwoordelijk was voor celafronding en -loslating in endotheelcellen, zowel in vitro als ex vivo, en dat dit kan leiden tot een aanzienlijke toename van de vasculaire permeabiliteit61. Expressie van GP van alle vier soorten ebolavirus induceert in verschillende mate cytotoxiciteit in cellijnen en primaire cellen in vitro, die wordt gekenmerkt door celafronding en -onthechting, gevolgd door celdood61. Deze effecten worden gemedieerd door een sterk geglycosyleerd mucineachtig domein van het glycoproteïne. Hoewel er enige discussie bestaat over de rol van GP-cytotoxiciteit tijdens levende virale infectie62 , zijn verschillen in GP-geïnduceerde cytotoxiciteit gecorreleerd met de mortaliteitscijfers van de verschillende virale soorten52,61, wat suggereert dat dit genproduct belangrijk is in de pathogenese van de ziekte. De expressie van membraangebonden GP lijkt tijdens de virale replicatie nauwkeurig te worden gecontroleerd door een mechanisme dat transcriptionele bewerking door het virale polymerase omvat63. Dit wijst erop dat het glycoproteïne een belangrijke virale determinant van pathogeniciteit tijdens infectie kan zijn.
Dus resulteren virusgeïnduceerde en gastheerfactoren samen in een destructieve route waarin een fatale reactie op ebolavirusinfectie steevast correleert met onderdrukking van zowel B- als T-cel-gemedieerde immuniteit. Patiënten die niet herstellen hebben vrijwel geen virale antigeenspecifieke antilichamen. Lage hoeveelheden specifieke immunoglobuline Ms zijn aanwezig in slechts 30% van de fataal geïnfecteerde patiënten, en er worden geen specifieke immunoglobuline Gs gedetecteerd30,64,65. De cytotoxische T-celrespons en de CD4+-helper-T-celrespons lijken slechts in beperkte mate op gang te komen, hoogstwaarschijnlijk als gevolg van hun depletie in fatale gevallen. De depletie van lymfocyten zal waarschijnlijk de ongecontroleerde virale replicatie in macrofagen en andere ontstekingscellen verergeren. Daarom wordt een fatale infectie met het ebolavirus gekenmerkt door een brede immuunsuppressie die wordt gekenmerkt door de ontwikkeling van een afwijkende niet-specifieke en schadelijke aangeboren immuunrespons en weinig of geen stimulatie van een antigeenspecifieke adaptieve respons. Dit gebrek aan respons leidt tot een overweldigende virale belasting en resulterende immuun- en virus-gemedieerde pathologie.
Relevantie voor andere zeer dodelijke pathogenen en toekomstig onderzoek
Val waardevolle inzichten in kritische kenmerken van het gastheer immuunsysteem kan worden verkregen uit een onderzoek van de immuunrespons op zeer virulente pathogenen zoals Ebola virus. Een trend die zich lijkt af te tekenen is dat dodelijke, acute pathogenen de neiging hebben snel te doden, vóór de ontwikkeling van een adaptieve immuunrespons, terwijl chronische pathogenen kunnen overleven en zich vermenigvuldigen ondanks een adaptieve immuunrespons. In dit verband zijn er interessante parallellen tussen infectie met het ebolavirus en het hoogpathogene 1918-griepvirus (zie het begeleidende overzicht van Ahmed en collega’s66). Kobasa en collega’s ontdekten bijvoorbeeld dat een gereconstrueerde 1918-stam van influenza hoge niveaus van virale replicatie vertoont, die correleren met macroscopische laesies in longweefsel van geïnfecteerde cynomolgus makaken67. Infectie in dit diermodel culmineerde in acute ademnood en een overwegend fatale afloop. Interessant is dat besmette dieren in staat waren een immuunrespons op te bouwen die in vele opzichten vergelijkbaar was met de reacties die werden waargenomen tijdens ebola-infectie bij niet-menselijke primaten. De immuunrespons op de influenza van 1918 werd gekenmerkt door een afwijkende interferonrespons en de expressie van abnormaal hoge niveaus van cytokinen en chemokinen. De auteurs concludeerden dat de hoge letaliteit van de 1918 griepstam gedeeltelijk kan worden toegeschreven aan het opwekken van een atypische en schadelijke aangeboren immuunrespons die onvoldoende is voor bescherming.
Een vergelijking van de immuunreacties op Ebola- en 1918 griepvirussen geeft aan dat de hoge letaliteit van deze virussen het gevolg kan zijn van een combinatie van de schadelijke effecten van hoge virustiters en directe virale schade en een niet-specifieke en abnormaal volgehouden aangeboren immuunrespons. Een soortgelijk beeld van overweldigende viremie, gebrek aan controle door de aangeboren immuunrespons en het uitblijven van de ontwikkeling van een adaptieve immuniteit is ook waargenomen bij andere zeer dodelijke virussen, waaronder het severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus, het Marburgvirus, het Lassa-koortsvirus en andere. In elk geval lijkt het erop dat het virus een dodelijke infectie veroorzaakt door zijn overweldigende replicatie, hoewel de specifieke receptoren, cel- en orgaantripismen, mechanismen om ontsteking en immuniteit te omzeilen en het natuurlijke reservoir kunnen verschillen.
Vele vragen blijven onopgelost over de mechanismen en de volledige omvang van de door het virus veroorzaakte immuundisregulatie. Bijvoorbeeld, het mechanisme van lymfocyt apoptose is onbekend. Ebola virus richt zich niet direct op deze cellen, maar hun aantal is snel uitgeput zodra virale titers meetbaar zijn in de gastheer. Gaan deze cellen over in een anerge terminale differentiatie als gevolg van een lokaal cytokine onevenwicht, of is er sprake van een afwijkende doelwitvernietiging door andere immuuncellen? Het is ook onbekend of het ebolavirus tropisme vertoont voor een bepaalde DC die het ontwijken van de antivirale respons kan bevorderen. Het mechanisme waardoor de antigenpresentatie van DC verstoord is, is onbekend. De rol van cathepsine in de immunopathogenese is ook niet volledig begrepen; omdat cathepsines ook bijdragen aan de verwerking van antigenen, is het mogelijk dat zij ook de adaptieve immuunrespons beïnvloeden. Soortgelijke vragen blijven bestaan met betrekking tot de details van de virale replicatie in vivo. Hoewel het ebolavirus kan worden gevonden door immunokleuring van een verscheidenheid van celtypes, waaronder macrofagen, DC’s en endotheelcellen, bindt het virus aan alomtegenwoordige lectinereceptoren op veel van deze cellen; het is dus onduidelijk of de aanwezigheid van het virus in een bepaalde cel staat voor actieve replicatie of alleen voor binding aan het celoppervlak. Tenslotte blijft de rol van cytokinestorm versus directe virale cytotoxiciteit voor endotheelcellen het onderwerp van veel speculatie maar, helaas, zeer weinig gegevens.
Uiteindelijk kunnen veel van deze vragen, met inbegrip van de rol van specifieke delen van het immuunsysteem in de bescherming, worden opgelost met studies die antilichaamdepletie in vivo gebruiken tegen cytokinen, cytokinereceptoren en lymfocytensubsets in niet-menselijke primaatmodellen van infectie. Totdat deze belangrijke kwesties zijn aangepakt, verklaren de huidige hypothesen de door het ebolavirus veroorzaakte pathofysiologie in grote lijnen: een combinatie van factoren, waaronder ongecontroleerde en aspecifieke ontstekingsreacties, door het virus veroorzaakte immunosuppressie en directe virale vernietiging van verschillende celtypen, dragen gezamenlijk bij tot de ineenstorting van het vasculaire systeem, het falen van meerdere organen en het shock-achtige syndroom van dodelijke ebolavirusinfectie.