Hintergrund

Die Gene von H1N1 geistern schon seit 1918 durch Menschen- und Schweinegrippe-Viren

Das neue Schweinegrippe-Virus kann wie das Virus von 1918 auch tief in die Lunge gehen und dadurch schwere Lungenentzündungen auslösen - kein Wunder, der entsprechende Rezeptor stammt praktisch vom 1918er Pandemievirus.

H1N1 kann die oberen und unteren Atemwege befallen

So kann das neue H1N1-Virus genau wie das Virus von 1918 sowohl Zellen in der Nase als auch in den Bronchien infizieren - dadurch werden die Viren ausgehustet und ausgenießt und effektiv auf andere Menschen übertragen. Zugleich dockt es an Zellen tief in der Lunge an und kann tödlich verlaufende Lungenentzündungen verursachen - was beim neuen H1N1-Virus bislang aber nur selten der Fall ist.

Dass Influenzaviren sowohl die oberen als auch die unteren Atemwege befallen, ist recht ungewöhnlich, denn ein Trick der Evolution sollte dies eigentlich verhindern. So müssen die Erreger mit ihrem Hämagglutinin-Rezeptor an Aminozuckermoleküle auf der Oberfläche menschlicher Epithelzellen binden, um die Zellen zu entern. Bei diesen „Zuckermolekülen“ handelt es sich um Substanzen, die von Wissenschaftlern „Sialinsäuren“ genannt werden. Vor wenigen Jahren hat man herausgefunden, dass sich bei Menschen die Sialinsäure in den oberen und unteren Atemwegen unterscheidet (Nature 440, 2006, 435).

In der Regel können Influenzaviren nur an eine der beiden Varianten binden. Befallen sie Bronchien und Nase, sind sie gut übertragbar. Bevorzugen sie die unteren Atemwege, können sie zwar u.U. eine tödlich verlaufende Lungenentzündung (Pneumonie) auslösen, bleiben aber in der Lunge gefangen und sind keine Gefahr mehr für andere Menschen.

Dieser Trick macht auch deshalb Sinn, weil Vögel das natürliche Reservoir für die meisten Influenzaviren bilden. Vögel haben aber primär 2,3-Sialinsäure. Vogelgrippeviren wie H5N1 können bei Menschen daher zwar schwere Pneumonien auslösen, die Erkrankten können die Viren aber nicht an andere Menschen weitergeben. Dieser Mechanismus schützt Menschen effektiv vor dem Viren-Pool der Vögel.

Vogelgrippeviren finden aber dennoch Wege zum Menschen. Einer führt über Schweine: Diese können sowohl Vogelgrippeviren mit 2,3-Präferenz als auch humane Grippeviren mit 2,6-Präferenz verbreiten. Schweine sind daher das ideale Mischgefäß für Vogel- und Menschengrippeviren. Entsprechende Mischviren (Hybridviren) lösten die Pandemien von 1957/58, von 1968/ 69 sowie die aktuelle Schweinegrippe aus. Ein anderer Weg sind direkte Mutationen, bei denen die Präferenz von 2,3- auf 2,6-Sialinsäure wechselt. Auf diese Weise ist offenbar das Virus von 1918 von Vögeln auf Menschen übergesprungen (Science 315, 2007, 655).

Der Wechsel von der 2,3-er auf die 2,6-er Präferenz gelingt aber offenbar nicht aufs Mal: So haben Pandemieviren häufig noch eine leichte Affinität zu 2,3-Sialinsäure, was die schweren Verläufe mit Pneumonien (Lungenentzündungen) erklärt. Erst, nachdem die neuen Viren einige Runden in der menschlichen Population gedreht haben, sind sie komplett an 2,6-Sialinsäure und damit an die oberen Atemwege gebunden. Ähnliches beobachten Feizi und Mitarbeiter beim neuen H1N1-Virus: Noch bindet das Virus wie das von 1918 zusätzlich an 2,3-Sialinsäure, wenngleich nur schwach, was aber reicht, um gelegentlich schwere Pneumonien zu verursachen. Dies ist auch aus einem anderen Grund fast zu erwarten: Der virale Sialinsäure-Rezeptor stammt vom 1918er-Virus. In Schweinen hatte das alte Pandemievirus überdauert, und seinen Rezeptor dem neuen H1N1-Virus gespendet.

Das Immunsystem kennt die Proteine des neuen Virus

Darum vielleicht ist das neue H1N1 bislang relativ harmlos: Da viele seine Gene schon seit 1918 durch Schweine- und Menschengrippeviren geistern, kennt das menschliche Immunsystem die entsprechenden Proteine. Zudem haben sich die Viren im Laufe der Zeit wohl ihre krankheitsauslösenden Fähigkeiten (Pathogenität) zugunsten einer besseren und schnelleren Ausbreitung eingebüßt. Solche Hypothesen vertritt etwa der Immunologe Dr. Anthony Fauci, Direktor der US-Infektiologiebehörde NIAID. Er beschreibt, wie das Virus von 1918 eine neue Influenza-Ära einleitete und seine Gene in immer wieder neuen Kombinationen zum Vorschein kommen (NEJM 361, 2009, 225). Die aktuellen Viren wären demnach die vierte Generation von Pandemieviren, die sich auf das 1918er Virus zurückführen lassen, und mit jeder Generation sind die Folgen geringer. Starben 1918/19 20 bis 50 Millionen Menschen weltweit an Influenza, waren es bei der Pandemie 1957/57 etwa eine Million, 1968/89 eine dreiviertel Million und jetzt möglicherweise nicht mehr als bei saisonaler Influenza.

Nicht alle Experten sind von der Harmlosigkeit des neuen H1N1-Virus überzeugt. Feizi hält es für möglich, dass kurzfristig neue Varianten auftauchen, die über eine höhere 2,3-Sialinsäure-Affinität verfügen - ähnliche Varianten fand man auch im Gewebe von Opfern aus dem Jahr 1918.

So entstand das neue H1N1-Virus

H1N1/2009 ist eine erstaunliche Mischung aus Vogel-, Schweine- und Menschengrippeviren. Vorläufer war ein Virus, das erstmals 1998 in Schweinen beobachtet wurde. Es entstand offenbar aus einer Kreuzung von saisonalen menschlichen H3N2-Viren mit dem Nordamerikanischen Schweine-H1N1-Virus - einem direkten Abkömmling des humanen Pandemievirus von 1918. Zusätzlich steuerte ein Vogelgrippevirus Gene bei. Diese Dreifachkreuzung vermischte sich dann mit dem Europäischen Schweine-H1N1-Virus zum aktuellen Erreger.

GLOSSAR

Epithel: Deck- und Drüsengewebe, das u.a. die Atemwege auskleidet.

Rezeptor: Damit ein Virus in eine Zelle eindringen kann, benötigt es meist eine spezielle Andockstelle auf der Zelloberfläche, den Rezeptor. Findet es diesen nicht, oder ist dieser bereits besetzt, kann das Virus die Zelle nicht infizieren.

Sialinsäuren: Bei den Sialinsäuren handelt es sich um Substanzen, die für den Austausch bzw. die Verständigung zwischen verschiedenen Zellen von Bedeutung sind. Als Beispiel für die bedeutsame Funktion dieser Substanzen können auch die beiden antiviral wirksamen Grippemittel Zanamivir und Oseltamivir dienen, da es sich bei diesen Medikamenten um Abkömmlinge der Sialinsäuren handelt. Sialinsäuren können zudem bestimmte Eiweiße (Proteine) vor einem Abbau durch Verdauungssubstanzen (Enzyme) schützen.