Allgemeine Virologie

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.

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
• Spike-Proteine
  • 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.

1. Anheften (Adsorption) an der Wirtszelle: Infektion mit Viren abhängig von Oberflächenmerkmalen der Wirtszelle (z.B. infiziert das HI-Virus alle Zellen mit CD4-Oberflächenmerkmal)
2. Eindringen (Penetration) in die Wirtszelle: Unbehüllte Viren durch Endozytose oder Transmembrantransport, behüllte Viren durch Fusion mit der Hülle der potentiellen Wirtszelle oder durch Endozytose
3. Freisetzung (Uncoating) der Nukleinsäure
4. Vermehrung (Replikation) der Nukleinsäure und Bildung von Virusproteinen
5. Zusammenbau (Assembly) der Viruskomponenten im Anschluss an Translation und Transkription
6. 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

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.

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

Paramyxoviridae

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

Flaviviridae

Orthomyxoviridae

Weitere behüllte RNA-Viren

Picornaviridae

Weitere unbehüllte RNA-Viren

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).

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