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Immunologie: Erkältungs- und Grippeviren

Name: Michael Weber, 2022-01
Florian Fischer, 2022-01
Hopemaster, 2022-01

 

Immunologie: Erkältungsviren

Die Erkältung ist die häufigste Erkrankung der Menschen. Insgesamt verbringen wir schätzungsweise 2-3 Jahre unseres Lebens mit Erkältungssymptomen. Diese Jahre setzen sich aus circa 2-5 Erkältungen pro Jahr zusammen.
Eine Erkältung wird häufig, irreführenderweise als grippaler Infekt bezeichnet, hat aber nichts mit der echten Grippe zu tun. Eine Erkältung verläuft außerdem meist harmlos im Vergleich zu einer grippalen Infektion. Für Immunschwache Personen kann eine echte Grippe (Influenza) sogar tödlich enden.

Was ist eine Erkältung überhaupt?

Eine Erkältung ist meist harmlos und endet von selbst. Wer erkältet ist, leidet an einer akuten Infektion der oberen Atemwege und hat eine Entzündung von Nasen- und Rachenschleimhaut, bei der sich schleimiges und wässriges Sekret absondert. Bei einer Erkältung sind die oberen Bereiche der Atemwege beschränkt. Die Erkältung beginnt circa 2 bis 4 Tage nach der Ansteckung und ist meist bereits nach 1 Woche vorbei. Die Tröpfcheninfektion ist eine Möglichkeit sich anzustecken. Beim Husten können sich in einem Umkreis von bis zu 3 Metern Tröpfchen verbreiten und die Viren können bis zu 3 Tage auf verschiedenen Oberflächen überleben. Im Winter ist die Gefahr einer Ansteckung unter anderem erhöht, aufgrund von trockenen Schleimhäuten, da Viren an diesen besser Haften können. Eine andere Möglichkeit der Infektion ist die Kontaktinfektion. Hier sind besonders die Hände als Übertragungsmedium bekannt. Erkältungen werden von den unterschiedlichsten Viren verursacht. Manchmal auch zusätzlich von Bakterien. Hierbei sind 30-50% der Infektionen von den Rhinoviren verursacht.

Verbreitung

Erkältungen sind meist im Herbst und Frühling präsent und häufiger bei jüngeren Menschen. Kinder leiden 6-8 mal im Jahr an Erkältungen, da das Immunsystem erst lernen muss, einen solchen Virensturm zu bewältigen. Ist dies der Fall, so ist eine Infektion als Erwachsener nicht mehr so Häufig und zwar nur circa 2-4 mal pro Jahr. Durch ihre ständigen Mutationen und unzähligen Arten, können diese Viren weltweit überall präsent sein und sich durch Menschen ausbreiten.


Übertragung

Eine Übertragung erfolgt durch Tröpfcheninfektion zum Beispiel beim Husten oder Niesen, wobei sich die Tröpfchen bis zu 3 Meter weit verbreiten können und dann bis zu 3 Tagen auf verschiedenen Oberflächen überleben können. Sind diese Tröpfchen auf Gegenständen, kann man sich durch Schmierinfektion anstecken. Dies geschieht, wenn man zum Beispiel Gegenstände berührt, auf denen diese Tröpfchen sind und man dann an Nase, Mund oder Auge fasst.

Risikofaktoren

Allgemein gilt, wer ein schwaches Immunsystem hat, ist anfälliger für Infektionen, als Menschen mit einem stärkeren Immunsystem. Die Ansteckungsgefahr wird außerdem durch Faktoren wie Stress, Schlafmangel und den Kontakt mit Menschen (vor allem Kindern) erhöht.

Symptome

Zu den ersten Anzeichen gehören Halskratzen, Halsschmerzen und Schluckbeschwerden. Eine Entzündung der Nasenschleimhaut tritt ebenfalls auf. Diese wird auch Schnupfen (Rhinitis) gennant. Angekündigt wird dies durch Kitzeln und Niesreiz der Nase. Der Höhepunkt wird am darauffolgenden Tag mit Kopfdruck erreicht. Zu diesen Symptomen kommen meist für 4-5 Tage Kopf- und Gliederschmerzen hinzu. Währenddessen fühlen sich die Infizierten abgeschlagen und träge. Abhängig vom Virustyp und der infizierten Person kann ebenfalls Fieber auftreten. Gegebenenfalls kann sich ab dem 6 Tag ein trockener Reizhusten entwickeln, der in einen festsitzenden Husten übergeht. Eine Erkältung kann 1-2 Wochen dauern, allerdings geht sie meistens nur 1 Woche.
Eine Erkältung kann allerdings auch Komplikationen mit sich bringen. Verbreiten sich die Viren auf Rachen, Hals, Bronchien oder den Gehörgängen, kann es zu Mittelohrentzündungen, Mandelentzündungen, Bronchienentzündungen, usw. kommen. Nach einer Infektion kann das Immunsystem vorübergehend geschwächt sein und dadurch können auch harmlose Bakterien beispielsweise plötzlich eine Lungenentzündung verursachen.

Schutz

Einen Impfstoff für Erkältungsviren gibt es nicht, aufgrund von ständigen Mutationen, da sie sich dadurch immer ändern. Hände waschen und das Vermeiden von Händeschütteln verringern beispielsweise das Risiko einer Infektion.

Diagnose

Eine Diagnose erfolgt meist bereits durch geschilderte Beschwerden im Rahmen der Patientenanamnese und der darauffolgenden Untersuchung. Bei dieser fallen gerötete Nasen- und Rachenschleimhäute auf. Ist der Patient abgesehen von der Erkältung gesund, reicht diese Untersuchung aus. Besteht Verdacht auf eine Lungenentzündung oder ähnliches, sind weitere Untersuchungen notwendig.

Therapie

Eine Erkältung verschwindet in der Regel auch ohne Therapie. Um Symptome zu unterdrücken, kann man allerdings verschiedene Medikamente zur Linderung dieser einnehmen.

Virentypen

Über 200 Viren können eine Erkältung auslösen. Dies sind die häufigsten Virenarten:

Rhinovirus

30-50% aller Erkältungen sind auf den Rhinovirus zurückzuführen. Der Rhinovirus löst typische Symptome aus, ist aber auch für andere Atemwegserkrankungen wie einer Sinusitis oder Bronchitis verantwortlich. Die Rhinoviren gehören zu der Virusfamilie der Picornaviren. Diese sind Vertreter der RNA-Viren. Allerdings weisen diese im Vergleich zu anderen RNA-Viren eine sehr geringe Größe auf. Zwischen 24nm und 30nm liegt der Durchmesser und daher gehören sie zu den eher kleineren Viren. Besonders im Winter ist dieser Virus sehr präsent aufgrund seiner sehr ausgeprägten Kälteresistenz. Dadurch hat er die optimale Vorraussetzung, sich im Winter auszubreiten. Die Übertragung erfolgt durch Tröpfchen- oder Schmierinfektion.

Aufbau Rhinovirus

Wegen der Homologie unterteilt man Rhinoviren in drei Gruppen (von A bis C). Sie sind unbehüllt und besitzen daher keine Lipidschicht. Rhinoviren sind RNA-Viren.

Vorkommen

Rhinoviren befinden sich unter der gesamten Weltbevölkerung. Sie bevorzugen die Temperatur von 3 bis 33 Grad. Diese Temperatur benötigen sie für ihre Vermehrung. Bei einer Temperatur von beispielsweise 37 Grad, ist die Vermehrungsbedingung nicht optimal. Aufgrund dieser Bevorzugung der Temperatur, steigt die Infektionsrate bei nass-kaltem Wetter. Bei kaltem Wetter ziehen sich die Blutgefäße in der Nasenschleimhaut zusammen, die Temperatur der Nasenschleimhaut sinkt. Dies ist für den Rhinovirus optimal.

Inkubationszeit

Die Inkubationszeit ist kurz. Nachweisbar sind die Viren nach 1-4 Tagen in der Nase und danach erfolgt die Produktion der Viren 2-3 Tage, bis die adaptive Immunantwort eingreift. Nach ca. 1 Stunde verlassen die Viren ihre Wirtszellen.

Adenoviren

Unter 5% der Erkältungen sind auf die Virusart Adenovirus zurückzuführen. Adenoviren können einen grippalen Infekt, Atemwegserkrankungen, eine Magen- Darm Infektion oder einen Infekt der Bindehaut auslösen. Adenoviren gehören zu der Adenoviridae Familie. Sie haben einen Durchmesser von 90-100 nm. Die Hauptsächliche Übertragung erfolgt durch Schmierinfektionen, aber auch durch Tröpfchen. Die Hauptansteckungszeit liegt meistens in den ersten 2 Wochen der Erkrankung. Die inkubationszeit beträgt 5-12 Tagen.

Coronaviren

10-15% der Erkältungen sind auf die verschiednenen Coronaviren zurückzuführen. Erkältungsviren und dadurch typische Erkältungssymptome können durch Coronaviren verursacht werden. Coronaviren breiten sich hauptsächlich durch Tröpfcheninfektion aus, können sich aber auch durch Schmierinfektion ausbreiten. Coronaviren breitet sich von Mensch zu Mensch aber auch von Tier zu Mensch aus. Der medizinische Begriff dafür lautet Zoonose. Coronaviren, welche sich von Tier zu Mensch ausbreiten können schwerwiegende und gefährliche Krankheiten verursachen. Coronaviren sind auch für den Ausbruch von Sars (schweres akutes Respiratorisches Syndrom) und Mers verantwortlich.
Die Inkubationszeit liegt bei 1-2 Wochen.

 

Grippe-viren / Influenzaviren

Die Viren, welche verantwortlich für die Grippe sind, werden als Influenza A, B und C bezeichnet. Sie stammen aus der Familie der Orthomyxoviridae ab. Sie sind stark mutagen, also anfällig für Mutationen. Es sind behüllte Viren mit einem segmentierten, einzelnen RNA-Strang.

Bei Typ A und B bestehen die  Oberflächenproteine des Virus aus Hämagglutinin (H) und Neuraminidasen (N).
Die Viren replizieren sich beim Menschen vor allem in den Atemwegen und an der Lunge und dabei dienen die Epithelzellen als Wirtszellen. Bis zu 100.000 Viren können bei Menschen an einem Tag produziert werden.

Beim Andocken wird das virale Erbgut durch Endocytose eingeführt und im Endosom wird das Hämagglutinin in seine aktivierte Form gebracht durch zelluläre Serinproteasen. Serinproteasen sind Enzyme mit der Fähigkeit andere Peptide und Proteine zu Spalten. Daraufhin verschmilzt die Virusmembran mit dem Endosommembran und die Viren-RNA gelangt in die Zelle. Das Genom besteht aus acht RNA-Segmenten, welche alle Informationen für die Replizierung und den Aufbau beinhalten. Die Segmentierung ist ein Grund für die erhöhte Mutagenität.


Der Inlfuenzevirus verändert häufig den Aufbau der Oberflächenproteine. Dies geschieht durch mehrere Punktmutationen, hervorgerufen durch die Ungenauigkeit der Polymerase. Die RNA-Polymerasen von RNA-Viren sind nicht in der Lage Fehler bei der Replikation zu korrigieren, da ihnen die Exonuklease-Funktion fehlt. Daher kann ein Mensch sich öfter als einmal anstecken und die Grippeimpfung muss auch jährlich erneuert werden. Des Weiteren können sogennante ,,Antigenshifts" stattfinden. Wenn ein Organismus, sei es Mensch oder Tier, sich gleichzeitig mit zwei Influenzaviren ansteckt, können diese Gensegmente austauschen. Das heißt es gibt wieder neue Arten des Virus. Diese Genveränderten Influenza-a-Viren kommen nur sehr selten vor und werden je nach Oberflächenstruktur anders benannt. Die Subtypen werden also mit Anfangsbuchstaben der beiden Oberflächenproteine und Nummer durchgeordnet.

 

Warum gibt es jedes Jahr neue Grippen?

Wie bereits gesagt, gibt es drei Subtypen: A, B und C
Influenza A-Viren und seltener B-Viren können sich so stark verbreiten, dass sie Epidemien auslösen. C-Viren sind meist nicht so ansteckend und so kommt es in der Regel nur zu milden Einzelfälle.
 
Gerade Grippeviren des Typs A sind starkt mutagen (vor allem häufige Punktmutationen). Es kommt zu einer schnellen Veränderung des Erbguts und damit auch der Oberflächenproteine.
Verändern sich die Oberflächenproteine, so erkennt das Immunsystem das Virus nicht mehr. Folglich liegt bei diesen „neuen“ Viren kein Immunschutz vor. Dazu muss das Grippevirus sich an mehreren Stellen verändert haben (also fanden mehrere Punktmutationen statt)

So sind im Laufe der Zeit viele verschiedene Variationen der Influenza-Typ A Oberflächenproteine entstanden (sogenannte Subtypen). Heute kennt man 18 verschiedene H- und 9 verschiedene N-Typen.
Es gibt also 162 Kombinationsmöglichkeiten von H- und N-Oberflächenproteinen.
Alle Influenza A-Viren können auch Vögel infizieren. Hier findet man auch die meisten verschiedenen Kombinationen  von H- und N-Oberflächenproteinen.

Beim Menschen hingegen fand man bisher nur Kombinationen von H1 bis H3 und N1 bis N3. (z.B. H1N1 (Schweinegrippe 2009), H2N3).
Andere Kombinationen können von Vögeln kaum auf den Menschen übertragen werden. Allerdings war dies einmal 2005 bei Subtyp H5 geschehen. Der Subtyp H5N1 (Vogelgrippe 2005) zum Beispiel entstammt aus einem Vogel und wird dementsprechend ,,Vogelgrippe"genannt. Eine bei Schweinen auftretende Grippe kann auch auf Menschen übergehen. So nennt man diese dann auch "Schweinegrippe" usw.

 

Bekannte Grippe Epedemien:

A/H1N1 - Spanische Grippe: 1918-1929
A/H2N2 - Asiatische Grippe: 1957-1958
A/H3N2 - Honkong-Grippe; 1968-1970
A/H1N1 - Russische Grippe: 1977-1978
A/H5N1 - Vogelgrippe: seit 2004
A/H1N1 - Schweinegrippe: 2009-2010
A/H1N1 - kein eigener Name: 2017-2018

nach: https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_von_Epidemien_und_Pandemien

 

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