Abstract

Viren sind infektiöse Partikel und potentielle Krankheitserreger, deren Vermehrungszyklus nur in einer Wirtszelle ablaufen kann („obligat intrazellulärer Parasit“). Eine Infektion mit Viren verläuft in vielen Fällen asymptomatisch, wobei es zu lebenslang persistierenden Infektion kommen kann (z.B. bei Herpesviridae). Da viele infizierte Patienten das Virus schon weitergeben können, bevor sie Symptome zeigen, ist eine hohe Durchseuchung möglich und eine Eindämmung aufgrund fehlender Therapien in vielen Fällen schwierig. Ein wichtiges Beispiel ist das HI-Virus, an dem weltweit ca. 34 Millionen Menschen erkrankt sind und bei dem die Bekämpfung der Übertragung durch Aufklärung und Prophylaxe den größten Stellenwert hat.

Grundlagen

Ein Virus ist ein obligat intrazellulärer Parasit, dessen metabolische Prozesse wie die Synthese von Proteinen von einer Wirtszelle abhängig sind. Es erfüllt damit nicht alle Kriterien des Lebens (wie z.B. einen eigenständigen Stoffwechsel). Eine Sichtbarmachung mit dem Lichtmikroskop ist bei einer Partikelgröße von max. 300 nm (Pockenvirus) nicht möglich. Die Erstbeschreibung eines Virus erfolgte durch Dmitri Iossifowitsch Iwanowski im Jahr 1892.

Aufbau

Viren vermehren sich nicht durch Zweiteilung, sondern durch Zusammenlagerung einzelner Bestandteile, die mithilfe der Wirtszelle produziert werden. Die Viren unterscheiden sich zwar in ihrer Morphologie, eine Darstellung ist aber arbeits- und zeitaufwendig und mittlerweile in der Diagnostik bekannter Erkrankungen nicht mehr üblich. Die wichtigsten Virusbausteine umfassen:

Genom
- Aufbau aus RNA oder DNA
- Einzelsträngig oder doppelsträngig
- Polarität
  - Positiv: Direkte Translation in Proteine möglich
  - Negativ: Komplementär zur mRNA
Kapsid
- Proteinmantel um Genom
Hülle
- Stammt aus Wirtszelle, nicht bei jedem Virus vorhanden
Spikes
- Virale Rezeptorproteine für die Adhäsion an der Wirtszelle

Viraler Lebenszyklus

Viren gelangen nach der Infektion in ihr entsprechendes Wirtsorgan . Dort durchlaufen sie einen langen Replikationszyklus, an dessen Ende die Zusammenlagerung der einzelnen Bestandteile steht.

Anheften (Adsorption) an der Wirtszelle: Infektion mit Viren abhängig von Oberflächenmerkmalen der Wirtszelle (z.B. infiziert das HI-Virus alle Zellen mit CD4-Oberflächenmerkmal)
Eindringen (Penetration) in die Wirtszelle: Unbehüllte Viren durch Endozytose oder Transmembrantransport, behüllte Viren durch Fusion mit der Hülle der potentiellen Wirtszelle oder durch Endozytose
Freisetzung (Uncoating) der Nukleinsäure
Vermehrung (Replikation) der Nukleinsäure und Bildung von Virusproteinen
Zusammenbau (Assembly) der Viruskomponenten im Anschluss an Translation und Transkription
Freisetzung der Viren: Bei behüllten Viren durch Knospung, bei unbehüllten Viren mittels Wirtszelllyse

Der Zeitraum zwischen Uncoating in der Wirtszelle und der Produktion erkennbarer Viruspartikel wird Eklipse genannt.

Pathogenese

Die krankmachende Wirkung des Virus kann auf das Virus selbst oder auf die ausgelöste Immunabwehr zurückzuführen sein, manchmal verläuft eine Infektion aber auch ohne Beeinträchtigung des Wirts. Neben diesen Auswirkungen viraler Infektionen bereiten Viren zusätzlich oft den Weg für anschließende bakterielle Superinfektionen. Folgende Mechanismen viraler Pathogenität können unterschieden werden:

Zytolyse: Untergang der Wirtszelle bei Freisetzung der fertigen Viren
Immunpathologische Wirtsreaktion: Das Virus selbst ist nicht zytopathogen, die zelluläre Immunantwort durch zytotoxische T-Zellen führt aber dennoch zur Zerstörung infizierter Zellen (z.B. Hepatitis B)
Funktionsmodifikation mit gesteigerter Zellproliferation oder Immortalisierung
Latenz: Wirtszelle nicht beeinträchtigt, da das Virusgenom nur minimal transkribiert wird
Bakteriophagen
- Viren, die bakterielle Zellen befallen
- Übertragen genetisches Material und in manchen Fällen für Infektion des Menschen relevante Virulenzfaktoren auf befallenes Bakterium

Diagnostik

Wichtigstes Mittel bei der Diagnostik sind serologische Untersuchungen und der Nukleinsäurenachweis. Um spezifische Mehrproduktionen erkennen zu können, sollten im Zweifel verschiedene Materialien vergleichend untersucht werden .

Antikörpernachweis mittels Hämagglutination oder Neutralisationstest
Antigennachweis mittels ELISA oder Immunfluoreszenz
PCR: I.d.R. für alle wichtigen Viren anwendbar, quantitativer Nachweis der Viruslast (z.B. für HIV, HCV) sowie qualitativer Nachweis möglich
Virusisolierung: Voraussetzung für Resistenztestungen (Anwendung z.B. im Rahmen einer HIV-Infektion)

Als weitere diagnostische Mittel werden auch die kulturelle Anzucht und die Elektronenmikroskopie angewendet, diese sind aber eher zeit- und arbeitsaufwendig und haben mittlerweile einen geringen Stellenwert in der Diagnostik viraler Erkrankungen.

DNA-Viren mit Hülle

Herpesviridae

Die größte Familie der behüllten DNA-Viren sind die Herpesviridae, deren humanpathogenen Subfamilien den Menschen als einziges Reservoir haben und eine hohe Durchseuchung aufweisen. Aufgrund der klinischen Bedeutung werden sie in einem gesonderten Kapitel (Herpesvirus-Infektionen) behandelt.

Weitere behüllte DNA-Viren

(Sub‑)Familie und Besonderheiten

Erkrankung

Hepadnaviridae

Hepatitis-B-Virus (HBV)
- Höchste Prävalenz unter allen Hepatitisviren
- Chronifizierung möglich: Viruspersistenz bei ca. 5% aller HBV-Infektionen
- Besitzt eine reverse Transkriptase
- Onkogenes Potential: Leberzirrhose möglich, aus der sich ein hepatozelluläres Karzinom entwickeln kann
- Spezifische Möglichkeiten der Prävention und Therapie
  - Aktive Impfung mit Totimpfstoff möglich
  - Mehrere Virustatika für Therapie zugelassen (z.B. Lamivudin oder Interferon-Alpha)

Hepatitis B

(Ortho‑)Poxviridae

Variolavirus
- Die Erde wurde 1980 als pockenfrei erklärt

Pocken

DNA-Viren ohne Hülle

(Sub‑)Familie und Besonderheiten		Erkrankung
Adenoviridae Adenovirus Mehr als 50 Serotypen Übertragung durch kontaminiertes Wasser oder fäkal-oral Die verschiedenen Serotypen befallen unterschiedliche Zellen und können nach Primärinfektion persistieren		Respiratorische und gastrointestinale Infekte Keratoconjunctivitis epidemica
Papillomaviridae Humane Papillomaviren (HPV) Unterscheidung von ca. 100 Genotypen Low-Risk-Subtypen: Bspw. HPV 6 und 11 High-Risk-Subtypen: Bspw. HPV 16 und 18 (Weitere: 31, 33, 45, 52, 58 etc.) Übertragung v.a. durch Geschlechtsverkehr Persistiert nach Primärinfektion Prävention durch aktive HPV-Impfung bei Mädchen und Jungen		Infektionen mit humanen Papillomaviren Condylomata acuminata Condylomata plana Condylomata gigantea Maligne Entartung Zervixkarzinom Vulvakarzinom Vaginalkarzinom Peniskarzinom Analkarzinom Plattenepithelkarzinome im Mund, Rachen und Kehlkopf
Polyomaviridae	JC-Viren Übertragung wahrscheinlich schon im Kindesalter Persistiert nach Primärinfektion	Progressive multifokale Leukoenzephalopathie bei Immunsuppression (z.B. im Rahmen einer HIV-Infektion)
Polyomaviridae	BK-Viren Übertragung im Kleinkindalter auf aerogenem Weg Persistiert nach Primärinfektion	Polyomavirus-Nephropathie unter Immunsuppression
Parvoviridae Parvovirus B19 Übertragung v.a. durch Tröpfcheninfektion Weist morphologische Besonderheiten auf Einzelstrang-DNA Sehr kleines Virus Vermehrt sich nach Infektion in Vorläuferzellen von Erythrozyten		Ringelröteln (Erythema infectiosum) Parvovirus-B19-Infektion während der Schwangerschaft Hydrops fetalis

RNA-Viren mit Hülle

Paramyxoviridae

Alle hier aufgeführten Paramyxoviridae kommen nur beim Menschen vor und werden durch Tröpfcheninfektion übertragen.

(Sub‑)Familie und Besonderheiten	Krankheiten
Respiratory-Syncytial-Virus (RSV) Befällt die zilientragenden Epithelzellen der Atemwege Mensch ist einziger Wirt Hohe Kontagiosität Spezieller Virulenzfaktor Sog. F-Protein führt zur Ausbildung von Synzytien	Bronchiolitis
Morbilliviren Masernvirus Lymphotrop Mensch ist einziger Wirt Hohe Kontagiosität Prävention durch aktive Impfung mit Lebendimpfstoff möglich (siehe: Impfkalender)	Masern
Rubulaviren Mumpsvirus Lymphotrop Mensch ist einziger Wirt Hohe Kontagiosität Prävention durch aktive Impfung mit Lebendimpfstoff möglich (siehe: Impfkalender)	Mumps
Paramyxoviren Parainfluenzavirus Befällt bevorzugt die oberen Atemwege Erkrankungen sowohl human- als auch veterinärmedizinisch relevant	Pseudokrupp

Flaviviridae

(Sub‑)Familie und Besonderheiten		Krankheiten
Hepaciviren Hepatitis-C-Virus (HCV) Mensch ist einziger natürlicher Wirt Parenterale Übertragung Chronifizierung möglich: Einziges RNA-Virus, das trotz fehlender reverser Transkriptase persistieren kann Onkogenes Potential: Leberzirrhose möglich, aus der sich ein hepatozelluläres Karzinom entwickeln kann Antivirale Therapie möglich (siehe: Therapie Hepatitis C)		Hepatitis C
Flaviviren Arboviren	FSME-Virus Reservoir des Virus sind z.B. Nagetiere Vektor sind Zecken Viren vermehren sich in Speicheldrüsen des Vektors Vorkommen der Vektoren v.a. in Europa, Russland und Asien Schutzimpfung für exponierte Personen empfohlen (z.B. Waldarbeiter)	Frühsommer-Meningoenzephalitis
	Gelbfiebervirus Reservoir des Virus sind insb. Affen Vektor sind Stechmücken Nach dem Stich vermehren sich die Viren zuerst in dendritischen Zellen Vorkommen insb. in Afrika und Südamerika Schutzimpfung für exponierte Personen empfohlen (Reiseimpfung)	Gelbfieber
	Dengue-Virus Reservoir des Virus ist der Mensch Vektor sind Stechmücken Vorkommen insb. in Karibik, Südamerika, Südostasien und Ozeanien	Dengue-Fieber
	Zikavirus	Zikavirus-Infektion

Orthomyxoviridae

(Sub‑)Familie und Besonderheiten

Krankheiten

Influenzavirus

Drei humanpathogene Arten
Unterscheidung von Subtypen durch die Oberflächenantigene Hämagglutinin (H) und Neuraminidase (N)
- Bspw. H1N1 („Schweinegrippe“)

Influenza-A-Virus

Primäres Reservoir sind Wasservögel
Hohe Antigenvariabilität durch Antigendrift und Antigenshift
Aktive Impfung mit Totimpfstoff möglich
- Standardimpfung für alle Personen >60 Jahre
- Impfung für Risikopersonen (z.B. bei Immundefizienz)
- Impfung für bestimmte Berufsgruppen (z.B. Mitarbeiter im Krankenhaus)

Klassische Grippe

Influenza-B-Virus

Einziges Reservoir ist der Mensch
Impfung für Risikopersonen empfohlen

Eher mild verlaufende Grippe

Influenza-C-Virus

Reservoir sind Menschen und Schweine

Weitere behüllte RNA-Viren

(Sub‑)Familie und Besonderheiten		Krankheiten
Rhabdoviridae Rabiesvirus Infektion über Speichel infizierter Tiere Morphologische Besonderheit infizierter Zellen Ausbildung von Negri-Körperchen Schutzimpfung auch postexpositionell möglich		Tollwut
Coronaviridae Coronavirus: Wichtige Untertypen sind SARS-CoV-2: Erreger des globalen Ausbruchs COVID-19 2019/2020 SARS-CoV Reservoir wahrscheinlich Fledermäuse Übertragung durch Aerosole möglich MERS-CoV: Erreger des MERS		I.d.R. leichte Infektionen der oberen Atemwege und des gastrointestinalen Trakts, schwere Verläufe mit ARDS möglich! SARS ^[1] MERS ^[2] COVID-19: Erstbeschreibung 2019 in Wuhan/China
Retroviridae HIV Parenterale Übertragung Wichtige Virulenzfaktoren Infiziert Zellen, die CD4-Oberflächenantigen tragen Verwendet reverse Transkriptase Vielzahl von Medikamenten zur Therapie verfügbar (siehe: HAART)		Immundefizienz bis hin zur Entwicklung von AIDS
Bunyaviridae	Hantavirus Unterschiedliche Subtypen je nach Region Reservoir sind Nagetiere Mehrere Übertragungswege möglich Aerogen durch kontaminierte Stäube Durch Bisse infizierter Tiere	Akute tubulo-interstitielle Nephritis Hämorrhagisches Fieber
Bunyaviridae	Krim-Kongo-Virus Vektoren sind Zecken Gehört zu den Arboviren	Hämorrhagisches Fieber
Arenaviridae Lassa-Virus Kommt insb. in Westafrika vor Reservoir sind Ratten Übertragung insb. durch virushaltige Stäube		Lassa-Fieber
Togaviridae Rötelnvirus Befällt ausschließlich den Menschen Übertragung durch Tröpfchen- und Schmierinfektionen Besonderheiten in der Übertragung Frühe Virusausscheidung durch Infizierte Prävention durch aktive Impfung mit Lebendimpfstoff möglich (siehe: Impfkalender)		Röteln
Filoviridae Ebolavirus /Marburgvirus Vorkommen in Zentral- und Westafrika Natürliche Wirte sind höchstwahrscheinlich Flughunde und Affen		Hämorrhagisches Fieber

RNA-Viren ohne Hülle

Picornaviridae

Subfamilie und Besonderheiten		Krankheiten
Enterovirus Übertragung: Fäkal-oral	Coxsackievirus Unterscheidung in Coxsackie A und B	Coxsackie A Herpangina Hand-Fuß-Mund-Krankheit Coxsackie B Myokarditis Bornholm-Krankheit Beide Typen Insb. Sommergrippe
	ECHO-Virus (Akronym für Enteric Cytopathogenetic Human Orphan Virus)	Verursachen ein breites Krankheitsspektrum
	Poliovirus Neurotrope Viren Früher weltweite Verbreitung Schutzimpfung empfohlen (siehe: Impfkalender und Reiseimpfungen)	Poliomyelitis
Hepatitis-A-Virus (HAV) Hohe Durchseuchung von Wasser und Lebensmitteln v.a. in subtropischen und tropischen Regionen Übertragung fäkal-oral Keine Chronifizierung! Schutzimpfung mit Totimpfstoff für exponierte Personen und als Reiseimpfung empfohlen		Hepatitis A
Rhinovirus Mehr als 110 Serotypen Sehr hohe Inzidenz Übertragung durch Tröpfchen- und Schmierinfektion Vermehrung beschränkt sich auf lokale Eintrittspforte (Nasopharynx-Epithel)		Rhinitis acuta

Weitere unbehüllte RNA-Viren

(Sub‑)Familie und Besonderheiten	Krankheiten
Astroviridae Astrovirus Infektiosität einen Tag vor und nach der klinisch manifesten Erkrankung Übertragung fäkal-oral	Durchfallerkrankungen
Reoviridae Rotavirus Reservoir sind neben dem Menschen v.a. Kälber und Schweine Übertragung fäkal-oral Besonderheiten des Genoms Doppelstrang-RNA Segmentiertes Genom Schutzimpfung mit Lebendimpfstoff für Kinder empfohlen	Rotavirus-Infektion
Hepeviridae Hepatitis-E-Virus (HEV) Wild- und Hausschweine haben wahrscheinlich Bedeutung als Reservoir Übertragung fäkal-oral	Hepatitis E
Caliciviridae Norovirus Kommen nur beim Menschen vor Übertragung fäkal-oral und durch Aerosole, die beim Erbrechen entstehen Hohe Kontagiosität	Norovirus-Infektion
Deltaviridae Hepatitis-D-Virus (HDV) Endemisch in Afrika und Südamerika Übertragung: Sexuell, parenteral, perinatal Inkomplettes RNA-Virus: HDV kann sich nur in Gegenwart des Hepatitis-B-Virus vermehren	Hepatitis D

Grundlagen der Therapie

Virustatika sind gegen Viren gerichtete Medikamente, die ihre Wirkung an verschiedenen Punkten des viralen Vermehrungszyklus entfalten. Durch die enge Verknüpfung der Viren mit ihrer Wirtszelle ist eine Selektivität der Medikamente nicht immer möglich, sodass es zu ausgeprägten Nebenwirkungen für den Menschen kommen kann.

Wichtige Beispiele sind:

cART/HAART
Anwendung von Aciclovir und seinen Derivaten bei Herpes-simplex-Enzephalitis
Neuraminidase-Hemmer im Rahmen der Influenza

Des Weiteren werden auch immunmodulatorische Medikamente wie Interferone eingesetzt (z.B. bei Hepatitis B).