Herausforderungen in der Diagnostik und Prävention von Viruserkrankungen

Die pandemische Bedrohung durch Influenzaviren

In den letzten hundert Jahren gab es vier Pandemien (1918, 1957, 1968 und 2009), die durch Influenzaviren ausgelöst wurden. Als Pandemie wird die weltweite Ausbreitung einer Infektionskrankheit bezeichnet. Die heutige Pandemiedefinition der WHO berücksichtigt zudem das Auftreten einer neuen veränderten Virusvariante und die Übertragbarkeit von Mensch-zu-Mensch, nicht jedoch die Schwere der Erkrankung (Tabelle 1). Neue Influenzavirusvarianten, die zu einer Pandemie führten, entstanden entweder aufgrund einer Anpassung eines aviären (vom Vogel kommenden) Influenzavirus an den Menschen (1918), aufgrund eines Reassortments von humanen und aviären Influenzaviren (1957, 1968) oder aufgrund eines Reassortments zweier Influenzaviren von Schweinen (2009). Als Reassortment wird die Neukombination der acht Gensegmente von zwei unterschiedlichen Influenzaviren bezeichnet. Das neu entstandene Virus kann sich dabei deutlich von den beiden Ursprungsviren im Hinblick auf Pathogenität, Übertragbarkeit und Infektiosität für Tier und Mensch unterscheiden. Influenza-A-Viren werden anhand ihres Hämagglutinins (H) und ihrer Neuramidase (N) subtypisiert. Es werden 16 Hämagglutinine und 9 Neuramidasen unterschieden. Diese Subtypisierung ist jedoch nur eine grobe Charakterisierung der jeweiligen Viren, so dass ganz unterschiedliche Viren die gleiche A/HxNx-Bezeichnung besitzen können (z. B: A/H1N1: Erreger der spanischen Grippe, Schweineinfluenzaviren, das pandemische 2009 Virus und das saisonale Influenzavirus vor 2009) [1].

Tierische und menschliche Influenzaviren nutzen die N-Acetyl-Neuraminsäure (NANA), die an Galaktose (Gal) auf der Zelloberfläche gebunden ist, als Rezeptor [2]. Aviäre Influenzaviren binden an N-Acetyl-Neuraminsäure, die in einer alpha-2,3-Bindung mit der Galaktose vorliegt, wohingegen menschliche Influenzaviren eine Präferenz für die N-Acetyl-Neuraminsäure in einer alpha-2,6-Bindung haben. Obwohl beide Arten der NANA-Bindungen beim Vogel und beim Menschen vorkommen, ist deren Verteilung im Respirationstrakt unterschiedlich. Beim Menschen finden sich im oberen Respirationstrakt NANA-alpha-2,6-Gal und im tiefen Respirationstrakt NANA-alpha-2,3-Gal, wohingegen beim Vogel gerade NANA alpha-2,3-Gal im oberen Respirationstrakt vorkommt. Aufgrund dieser Tatsache werden aviäre Influenzaviren leicht von Vogel-zu-Vogel übertragen, aber im Allgemeinen nur schwer von Vogel-zu-Mensch, da die Replikation beim Menschen nicht im oberen Respirationstrakt erfolgen kann. Im Gegensatz dazu besitzt das Schwein keinerlei Polarität für beide Rezeptoren im Respirationstrakt, so dass Schweine sowohl von aviären als auch von humanen Influenzaviren infiziert werden können. Die virale Bindung an den zellulären Rezeptor erfolgt durch das Oberflächenprotein Hämagglutinin. Zusätzlich ist das Hämagglutinin für die Fusion der zellulären mit der viralen Membran verantwortlich.

A/H5N1 Influenzaviren wurden erstmals 1996 bei Gänsen nachgewiesen und werden häufig als „Vogelgrippeviren“ bezeichnet [3]. Dabei ist es wichtig zu berücksichtigen, dass es eine große Anzahl von verschiedenen Influenza-A Vogelviren gibt, die ganz unterschiedliche Eigenschaften besitzen und nur im Einzelfall auch infektiös für den Menschen sind (z. B. A/H7N7). Aviäre Influenzaviren werden eingeteilt in hoch-pathogene (z. B. A/H5N1) und niedrig-pathogene Viren, wobei sich dieses auf die Pathogenität beim Tier bezieht (hochpathogen=100% Mortalität innerhalb von 48 h) und nicht auf die Pathogenität beim Menschen. Die ersten menschlichen A/H5N1-Infektionen wurden 1997 beobachtet und seit dem erneuten/vermehrten Vorkommen von A/H5N1 bei Vögeln (ab 2003) wurden immer wieder menschliche Infektionen dokumentiert. Insgesamt liegt die Fallzahl der dokumentierten, überwiegend schwer verlaufenden, menschlichen Infektionen jedoch immer noch unter 1000 (Abbildung 1).

Abbildung 1

Bestätigte menschliche A/H5N1-Influenzavirusinfektionen.

Quelle: WHO homepage: http://gamapserver.who.int/mapLibrary/app/searchResults.aspx; topic: avian influenza.

Innerhalb dieser Gruppe von Erkrankten starben ca. 50% der Patienten unabhängig von der Art der medizinischen Intervention, so dass von einer sehr hohen Letalität der A/H5N1-Infektionen beim Menschen ausgegangen wird. Der Tropismus von A/H5N1 für das tiefe respiratorische Gewebe des Menschen ist eventuell für die beobachtete hohe Pathogenität mitverantwortlich [2]. Die menschlichen Infektionen, die diagnostiziert wurden und in die offizielle Statistik eingeflossen sind, traten zum größten Teil nach einem sehr intensiven Kontakt mit erkrankten Tieren oder erkrankten Menschen auf. Die Untersuchung der Seroprävalenz von spezifischen A/H5N1-Antikörpern bei Arbeitern auf Geflügelfarmen in China deutete jedoch auf eine erhebliche Dunkelziffer von Infektionen beim Menschen hin, die ohne klinische Symptomatik ablaufen [4]. Serum von 306 Arbeitern auf Geflügelfarmen in der Provinz Jiansu, China, wurde mittels Hämagglutinationshemmtest auf das Vorhandensein von spezifischen A/H5N1-Antikörpern hin untersucht. Insgesamt wurden bei acht Proben (2,61%) spezifische H5-Antikörper nachgewiesen. Die Wahrscheinlichkeit seropositiv zu sein, konnte mit der Menge der versorgten Vögel korreliert werden. Bei keinem dieser Menschen war im Vorfeld eine schwere respiratorische Erkrankung anamnestisch zu erheben gewesen.

Mit großer Aufmerksamkeit wurden zudem im Jahr 2012 zwei Publikationen wahrgenommen, in denen es experimentell gelang A/H5N1 so zu verändern, dass eine aerogene Übertragung zwischen Frettchen möglich wurde [5, 6]. Als Ausgangspunkt für die Experimente der ersten Arbeitsgruppe wurde kein natürlich vorkommendes Influenzavirus A/H5N1 verwendet, sondern ein gentechnisch verändertes Influenzavirus A/H5N1 [5]. In das Influenzavirusgenom des A/H5N1 Isolats, das von einem mit A/H5N1 infizierten Menschen in Indonesien stammt, wurden Mutationen im Hämagglutiningen (Q222L, G224S) und im PB2-Gen (E627K) eingefügt, die bekanntermaßen die Rezeptorbindung und die Replikationsfähigkeit in Säugetierzellen beeinflussen. Dieses veränderte Virus wurde nasal Frettchen inokuliert und anschließend mehrmals von Frettchen zu Frettchen passagiert. Dabei wurde jeweils homogenisiertes Material aus der Nasenmuschel des zuvor infizierten Tieres bzw. Material aus einer nasalen Spülung/einem Abstrich/einem respiratorischen Sekret genutzt, um das nächste Tier nasal zu infizieren. Nach der zehnten Passage in Frettchen konnte die aerogene Übertragbarkeit des nunmehr weiter adaptierten Virus (zusätzliche Mutationen) zwischen Frettchen nachgewiesen werden. Die infizierten Frettchen zeigten keinen Hinweis für die Entstehung einer für Frettchen hoch-pathogenen A/H5N1-Variante.

In dem experimentellen Ansatz der anderen Arbeitsgruppe wurde eine spezielle Influenzavirusvariante im Labor hergestellt, bestehend aus sieben Gensegmenten des Influenzavirus A/H1N1 (2009) und dem Gensegment für das Hämagglutinin von A/H5N1 [6]. Es wurden zufällige Mutationen im Hämagglutiningen eingefügt, die der Ausgangspunkt für die weiteren Untersuchungen waren. Schon vier Mutationen (N158D, N224K, Q226L, T318I) im Hämagglutinin führten zu der respiratorischen Übertragbarkeit dieser veränderten Influenzaviren zwischen Frettchen. Diese Veränderungen führten aber nicht zu einem pathogeneren Verlauf der Erkrankung oder zu einer spezifischen Letalität.

Influenzapandemien hat es in der Vergangenheit gegeben und wird es auch in der Zukunft geben. Es müssen verschiedene Faktoren zusammen kommen, damit eine neue Virusvariante eine pandemische Ausbreitung erfährt. Ein gut etabliertes Surveillancesystem und fundiertes Wissen über die funktionelle Bedeutung der beobachteten Veränderungen kann dabei helfen, frühzeitig die Gefahr einer drohenden Pandemie zu erkennen und entsprechende Maßnahmen wie Quarantäne und Entwicklung einer Impfung einzuleiten. Es hat sich bei der Pandemie 2009 gezeigt, dass es bis zu 6 Monate dauern kann, bis eine wirksame angepasste Influenzavirusimpfung zur Verfügung steht. Ob und in wieweit antivirale Medikamente bei der nächsten Influenzapandemie effektiver sein werden, lässt sich im Moment nicht sicher vorhersagen.

Neue pandemische Bedrohungen

In den letzten Monaten rückten zwei unterschiedliche Viren in den Mittelpunkt des Interesses bezüglich ihres Potentials eine neue Pandemie auszulösen. Zu einem ein neues Coronavirus (MERS-CoV (Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus) und ein bisher unbekanntes Influenzavirus A/H7N9.

MERS-CoV wurde erstmals bei einem Patienten im Juni 2012 diagnostiziert [7]. Der 60 Jahre alte Patient ohne weitere Grunderkrankung wurde in Saudi Arabien mit respiratorischen Symptomen in einem Krankenhaus aufgenommen und verstarb 11 Tage später aufgrund ausgeprägter renaler und respiratorischer Insuffizienz. Im weiteren Verlauf wurden auch immer wieder in Europa MERS-CoV Infektionen diagnostiziert, wobei sich diese zum aller größten Teil bereits in Ländern des Nahen Osten infiziert hatten (Abbildung 2) [8]. Im aktuellen Bericht der Weltgesundheitsorganisation vom 20.09.2013 werden 130 labor-bestätigte MERS Infektionen seit September 2012 angegeben, die zu 58 Todesfällen führten. Bei den Untersuchungen hat es sich gezeigt, dass die höchste diagnostische Sensitivität in Proben aus dem tiefen Respirationstrakt erzielt werden konnte. Die Differentialdiagnose MERS Infektion sollte bei Patienten mit akutem repspiratorischen Syndrom sowie positiver Reiseanamnese (Naher Osten) in den letzten 14 Tagen auch in Deutschland berücksichtig werden. Insbesondere da bereits der fünfte Fall einer menschlichen MERS–CoV Infektion bei einem Patienten nachgewiesen werden konnte, der aufgrund respiratorischer Symptomatik von Katar nach Deutschland zur weiteren Behandlung verlegt worden war [9, 10].

Abbildung 2

Menschliche Infektionen mit MERS-Coronavirus.

Quelle: http://www.cdc.gov/mmwr/preview/mmwrhtml/mm6223a6.htm?s_cid=mm6223a6_w.

Die ersten menschlichen Infektionen mit einer neuen A/N7N9 Influenzavirusvariante wurden im März 2013 in Shanghai beobachtet [11, 12]. In dem letzten Bericht der WHO vom 12.08.2013 werden mittlerweile 135 bestätigte Infektionen und 44 Todesfälle genannt, die hauptsächlich im März/April 2013 aufgetreten waren (Abbildung 3) [13]. Die klinische Symptomatik reichte von milden respiratorischen Symptomen bis hin zu schweren Pneumonien [14]. In den meisten Fällen konnte ein enger Kontakt zu Geflügel als Risikofaktor für eine Ansteckung identifiziert werden [15]. Im Gegensatz zu A/H5N1 Infektionen beim Geflügel verlaufen A/H7N9 Infektionen bei den Tieren häufig asymptomatisch und können so als Reservoir für menschliche Infektionen dienen.

Abbildung 3

Menschliche Infektionen mit dem Influenzavirus A/H7N9.

http://www.who.int/influenza/human_animal_interface/influenza_h7n9/06_ReportWebH7N9Number.pdf.

Saisonale Herausforderung bei der Influenzadiagnostik

Die Influenzadiagnostik ist fester Bestandteil in der virologischen Routinediagnostik und wird gerade in den Wintermonaten in immer größerem Umfang angefordert. Gerade bei Patienten mit Risikofaktoren (u.a. Immunsuppression, respiratorische Vorerkrankungen) für einen komplikativen Verlauf kann eine spezifische antivirale Therapie mit Oseltamivir (Tamiflu^®, p.o.) oder Zanamivir (Relenza^®, p.i./i.v.) eingeleitet werden. Bei stationären Patienten ermöglicht die schnelle und spezifische Influenzadiagnostik darüber hinaus eine Kohortenbildung, so dass das Risiko von nosokomialen Infektionen vermindert wird [1].

Die klassische Anzucht der Influenzaviren in der Zellkultur findet heute innerhalb der Routinetestung kaum noch statt. Serologisch lassen sich ca. 1 bis 2 Wochen nach der Infektion spezifische IgG-Antikörper nachweisen. Aufgrund der Kreuzreaktivität der bereits vorher gebildeten Antikörper (früherer Kontakt mit anderen Influenzaviren) kann nur der Titeranstieg zwischen zwei Proben, die im Abstand von 2 bis 4 Wochen gewonnen wurden, Aufschluss über eine akute Infektion geben. Die IgA-Influenzaantikörper weisen auf eine kürzliche Infektion hin und sind von vorausgegangenen Influenzavirusinfektionen unabhängig, da diese in der Regel ca. 4 Wochen nach der Infektion wieder verschwinden und nur selten längere Zeit nachweisbar bleiben. Aber IgA-Antikörper sind nicht bei jedem Patienten mit einer Influenzavirusinfektion nachweisbar [16].

Der Direktnachweis von Influenzaviren aus respiratorischem Material ist somit der Goldstandard in der Influenzadiagnostik. Neben der broncheo-alveolären Lavage (BAL) zeigt aber auch der beidseitig gepoolte Nasenabstrich eine gute diagnostische Sensitivität für den Nachweis einer Influenzavirusinfektion. In der Routine werden sowohl molekularbiologische Methoden als auch Antigenschnellteste verwendet mit jeweils unterschiedlichen Vor- und Nachteilen. Die real-time PCR hat sich bei verschiedensten Studien als sensitivste Methode in der Influenzadiagnostik behauptet. Jedoch können der größere methodische Aufwand, die höheren Kosten und die längere Bearbeitungszeit im Vergleich zu dem Antigenschnelltest auch nachteilig sein. Die diagnostische Sensitivität der verschiedenen Schnellteste wird sehr unterschiedlich eingeschätzt und schwankt zwischen 20–90%, wobei die Auswahl der untersuchten Patienten deutlich den beobachteten positiven und negativen prädiktiven Wert beeinflusst. Selbst verbesserte Antigenteste [optimiert für die Detektion von A/H1N1 (2009)] zeigten nur eine Sensitivität von 79,9% am dritten Krankheitstag im Vergleich zur PCR-Untersuchung, dem „Goldstandard“, die im Folgenden wieder auf 67,3% am fünften Krankheitstag abfiel. Der Schnelltest kann somit als Bedside-Test genutzt werden, der innerhalb von Minuten ein erstes Ergebnis liefert, aber im Vergleich zur PCR eine Influenzainfektion nicht sicher ausschließen kann aufgrund der niedrigeren diagnostischen Sensitivität [1, 16].

Reise-assoziierte Viruserkrankungen

Es gibt eine Vielzahl von reise-assoziierten Viruserkrankungen, die aufgrund der Inkubationszeit häufig erst nach der Rückkehr zu klinischen Symptomen führen können. Besonders häufig wird Fieber als Leitsymptom bei einer Virusinfektion gefunden. Eine zusätzliche Symptomatik bei den immer häufiger diagnostizierten Denguevirus- und Chikungunyavirusinfektionen betrifft die Gelenke [17–21].

Dengueviren

Dengueviren gehören zu den Flaviviridae und werden in vier Serotypen eingeteilt. Dengueviren werden durch Moskitos in tropischen und subtropischen Ländern übertragen, am häufigsten durch die beiden Arten Aedes aegypti und Aedes albopictus (Abbildung 4). Nach einer kurzen Inkubationszeit kann es bei symptomatischen Verläufen zu plötzlichem Fieber kommen, gefolgt von Kopfschmerzen, Myalgien, Arthralgien, Konjunktivitis und Erythem (Gesicht und Stamm mit weißem Dermatographismus). Schwere Verläufe zeigen häufig einen biphasischen Fieberverlauf, wobei in dieser zweiten Krankheitsphase (Dauer: 3–7 Tage) auch Leberwerterhöhungen, Lymphopenie, Thrombozytopenie und ein Anstieg des Hämatokrits beobachtet werden. Das Auftreten eines Kapillarlecksyndroms kann zu lebensgefährlichen Komplikationen führen. Diese kritische Phase kann 4–7 Tage nach Symptombeginn auftreten und begleitet werden von anhaltendem Erbrechen, starken abdominalen Schmerzen und Hepatomegalie. Besonders gefährdet sind kleine Kinder und Menschen mit einer Denguevirus-Zweitinfektion. Nach einer durchgemachten Denguevirusinfektion werden Antikörper gebildet, die eine lebenslange Immunität gegenüber dem spezifischen Serotyp vermitteln, aber nur über einen kurzen Zeitraum auch kreuzprotektiv für die anderen Denguevirus-Serotypen sind. Das Vorhandensein von Antikörpern, die zwar binden, aber nicht neutralisieren, führt bei einer Denguevirusinfektion mit einem anderen Serotyp zu einer deutlich effizienteren Aufnahme in die viralen Zielzellen (Monozyten) [17, 18, 20].

Abbildung 4

Gebiete mit einem hohen Risiko für eine Denguevirus-Übertragung.

Quelle: WHO homepage, international travel and health (http://www.who.int/ith/en/).

Die Diagnose kann in der frühen Phase der Infektion mittels PCR oder NS-1-Antigen-Nachweis gestellt werden und später durch den Nachweis der spezifischen IgG- und IgM-Antikörper. Das NS-1-Antigen ist ein Nicht-struktur-Protein, das sekretiert wird und nicht Bestandteil der Virionhülle ist [17–19].

Im Jahr 2012 wurden in Deutschland 600 Denguevirusinfektionen gemeldet, was ungefähr der Anzahl der Fälle im Jahr 2010 (n=590) entsprach (2011: n=288) [22]. In Frankreich (Nizza) und Kroatien wurden zudem Fälle von autochtonen Denguevirusinfektionen beobachtet, die nicht mit einer Reiseanamnese erklärt werden konnten [20]. Inwieweit Denguevirusinfektionen zukünftig auch in Südeuropa auftreten werden, ist im Moment noch nicht sicher abzuschätzen und wird sich in den nächsten Jahren zeigen. Interessanterweise wurden erstmals auch in Deutschland im Sommer 2011 erwachsene weibliche A. albopictus Species im oberen Rheintal gefangen [23].

Chikungunyaviren

Chikungunyaviren gehören zu den Togaviridae. Der Name leitet sich aus einer Volkssprache aus Tansania ab und bedeutet „gebeugter Mann“. Sie werden ebenfalls durch Moskitos (Aedes aegypti und Aedes albopictus) in Afrika und Eurasien übertragen (Abbildung 5). In dem letzten Jahrzehnt gab es mehrere große Chikungunyavirusausbrüche auf Inselgruppen im Indischen Ozean und Indien. Im Rahmen dieser Ausbrüche veränderte sich der Tropismus/Präferenz der Viren für die übertragende Moskitoart. Eine Mutation im Hüllenprotein der Chikungunyaviren (A226V) führt zu einer Cholesterol-unabhängigen Virusreplikation, die mit einer verbesserten Vermehrung in A. albopictus verbunden ist und auch die Übertragung durch diesen Vektor verbessert [21]. Diese Mutation wurde in verschiedenen Regionen der Welt unabhängig voneinander in Viruspopulationen selektiert und zwar immer in Regionen, in denen beide Vektorarten gleichzeitig vorkamen.

Abbildung 5

Gebiete mit einem hohen Risiko für eine Chikungunyavirus-Übertragung.

Quelle: WHO homepage, international travel and health (http://www.who.int/ith/en/).

Die Inkubationszeit der Chikungunyavirusinfektion beträgt 2–7 Tage. Symptomatische Infektionen führen häufig zu Fieber, Kopfschmerzen, Konjunktivitis, Myalgien und Arthralgien. Die Arthralgien treten besonders beidseitig im Bereich der Hüfte auf und führen zu geschwollenen und empfindlichen Gelenken. Bei 5–10% der Patienten können die Arthralgien Monate oder sogar Jahre persistieren. Innerhalb der ersten Krankheitstage können Chikungunyaviren mittels PCR im Blut nachgewiesen werden und ab der 2. Krankheitswoche die spezifischen IgM- und IgG-Antikörper [17, 20].

Es wird von 17 bis 53 importierten Chikungunya-Fällen pro Jahr ausgegangen [23, 24], wobei aufgrund des milden Verlaufs der Erkrankung sicher nicht alle Infektionen diagnostiziert werden. In Italien gab es 2007 einen Chikungunya virusausbruch, bei dem es zu 205 dokumentierten Infektionen gekommen war [25]. Die detektierten Chikungunyaviren konnten phylogenetisch mit Viren aus einem früheren Ausbruch im Indischen Ozean in Zusammenhang gebracht werden. Zudem wurden zwei autochtone Chikungunyavirusinfektionen in Frankreich beobachtet, in deren Nähe ein Mädchen lebte, das mit einer diagnostizierten Chikungunyainfektion aus Asien heimgekehrt war [20].

Neue Präventionsstrategien zum Verhindern von HIV-1 Neuinfektionen

Nach der aktuellen Schätzung der Prävalenz und Inzidenz von HIV-1-Infektionen (Stand Ende 2012) des Robert Koch-Instituts leben 78.000 Menschen mit HIV/AIDS in Deutschland [26]. Die geschätzte Anzahl der Personen, bei denen die HIV-1-Infektion noch nicht diagnostiziert ist, beläuft sich auf 14.000 Menschen (ca. 18% der HIV-1-positiven Patienten). Es wird geschätzt, dass es 3400 Neuinfektionen im Jahr 2012 in Deutschland gegeben hat [26]. Gerade während der akuten HIV-1-Infektion weisen die Patienten sehr hohe Virämien auf und können sehr leicht HIV-1 auf andere Menschen übertragen. So ist die HIV-1 PCR einige Tage vor den serologischen Nachweisverfahren positiv. HIV-1 spezifische Antikörper können in der Regel nach 3 bis 6 Wochen nachgewiesen werden. Der Einsatz von serologischen Assays die Antigen (HIV-1 Protein: p24) und Antikörperkennen den Diagnosezeitpunkt der akuten HIV-1 Infektion mittels serologischer Nachweisverfahren einige Tage nach vorne verlegen. Da bei den meisten Assays nicht zwischen der Reaktivität im Antigen bzw. Antikörpernachweis unterschieden wird, kann zu diesem frühen Zeitpunkt der Infektion der als Bestätigungstest durchgeführte Immunoblot noch negativ sein, nicht jedoch die spezifische HIV-1 PCR. Aufgrund der besonders hohen Infektiosität von Patienten mit akuter HIV-1 Infektion wurden sogar Cluster von übertragenen HIV-1-Varianten mit Medikamentenresistenzen beobachtet. Insgesamt liegt die Häufigkeit der übertragenen Medikamenten resistenz bei therapie-naiven Patienten in der Höhe von 10% in Deutschland [27].

Die sexuelle Übertragbarkeit von HIV-1 ist besonders hoch bei Analverkehr, so dass MSM (men-who-have-sex-with-men) eine besondere Risikogruppe für die Übertragung einer HIV-1-Infektion darstellen [28]. Mittlerweile werden aber in Deutschland bereits ca. 20% der HIV-1-Neuinfektionen auf heterosexuellem Wege übertragen. Zusätzlich besteht eine deutliche Korrelation zwischen der Übertragungswahrscheinlichkeit von HIV-1 und dem Vorhandensein von anderen sexuell übertragbaren Erkrankungen wie Syphilis und Genitalherpes. So waren auch in Deutschland steigende Zahlen von Syphilis-Erkrankungen aufgefallen, in deren Folge die Anzahl der HIV-1-Neuinfektionen anstieg. In einer Studie konnte gezeigt werden, dass die frühzeitige Therapie des HIV-1 positiven Partners die Übertragung von HIV bei diskordanten Paaren (unterschiedlicher HIV Status) signifikant reduzierte [29]. Nur in einem Fall kam es zur HIV-1-Übertragung bei den Paaren, von denen der HIV-1-infizierte Partner eine antiretrovirale Therapie unabhängig vom spezifischen Immunstatus eingenommen hatte. Diese Ergebnisse wurden teilweise zum Anlass genommen, die Therapieindikation für eine antiretrovirale Therapie nicht mehr an den Krankheitsstatus zu koppeln, sondern an die HIV-1 Infektion an sich, so dass alle HIV-1 positiven Menschen eine Therapieindikation per se hätten.

Ein anderes Konzept zur Verhinderung von HIV-1 Übertragungen, das von mehreren Gruppen untersucht wurde, beruht auf der Pre-Exposure Prophylaxe (PrEP) [30–33]. So konnte in mehreren Studien gezeigt werden, dass die Verschreibung von (Tenofovir [TDF] bzw. Truvada [Tenofovir (TDF)+Emtricitabin (FTC)] bei HIV-1 negativen Personen mit einem hohen Risiko für eine HIV-1 Infektion zu einer signifikanten Risikoreduktion (44% [33], 67% [31], 62% [32]) geführt hatte. Die Messung von unzureichenden Medikamentenspiegeln konnte bei allen Studien als hauptsächliche Ursache für das Versagen einer PrEP ermittelt werden und führte in der Studie von van Damme et al. sogar zu einer gänzlich fehlenden Protektion in der therapierten Gruppe [30]. Bei den Neuinfektionen wurden zudem in der Studie von Baeten et al. resistente Varianten zum Diagnosezeitpunkt festgestellt, die wahrscheinlich durch die prophylaktisch unregelmäßig eingenommenen Medikamente selektiert worden waren [31].

Somit ist der Erfolg dieses Konzepts zur Prävention von HIV-1 Neuinfektionen nicht überraschenderweise ganz maßgeblich von der Komplianz des Patienten abhängig. Bei unzureichender Komplianz könnte dieses Konzept jedoch sogar zum vermehrten Auftreten von Medikamentenresistenzen führen. Es bleibt zudem fraglich, ob bei Patienten, die sich aufgrund unregelmäßiger Tabletteneinnahme dennoch mit HIV-1 Infiziert haben, die etablierten diagnostischen Assays in dieser Situation ihre hohe Sensitivität und Spezifität behalten werden. Als letztes ist zu beachten, dass gleichzeitig bestehende sexuell übertragbare Erkrankungen die Wahrscheinlichkeit für eine Übertragung von HIV-1 deutlich erhöhen können und eventuell sogar den protektiven Effekt der PREP nihilieren könnten.

Prävention und Diagnostik von HPV Erkrankungen

HPV ist ein nicht behülltes DNA-Virus und infiziert Epithelzellen der Haut und Schleimhäute [34]. Im Rahmen der HPV-Infektion kommt es zur Dysregulation der zelleigenen Proliferationsmaschinerie und in der Folge zur vermehrten Zellteilung der infizierten Zelle. Somit ist HPV ursächlich für die Entstehung verschiedener bösartiger und gutartiger Tumoren verantwortlich. Es werden mehr als 100 verschiedene HPV-Typen unterschieden, die teilweise mit spezifischen Erkrankungen des Menschen assoziiert sind. Es werden low-risk-Typen (6, 11, 42, 43, 44), z. B. die Auslöser der gutartigen Genitalwarzen, und high-risk-Typen (16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 68), die mit der Entstehung von bösartigen Tumoren assoziiert sind, unterschieden. Der Nachweis von HPV erfolgt häufig mittels PCR oder Hybridisierung aus einem Abstrich oder dem entnommenen Material. Es steht eine breite Palette an diagnostischen Assays zum Nachweis eines spezifischen HPV Typs oder verschiedenen Gruppen von HPV Typen (z.B. high oder low-risk) zur Verfügung. Die starke Kreuzreaktivität der verschiedenen HPV Antikörper verhindert im Moment den Einsatz serologischer Assays zum Nachweis einer durchgemachten Infektion in der Routinediagnostik. Zervixkarzinome werden am häufigsten von HPV16 (60%) und HPV18 (10%) verursacht. Ein ähnliches Bild zeigt sich bei den Analkarzinomen (HPV16: 75% und HPV18: 3%). Die Häufigkeit der HPV-assoziierten oropharyngealen Karzinome hat in den letzten Jahrzehnten deutlich zugenommen und beträgt heute bis zu 72% aller Hals-Nacken-Tumoren. Im Gegensatz dazu sind Genitalwarzen keine lebensbedrohliche Erkrankung, werden aber bei bis zu 10% aller sexuell aktiven Männer und Frauen mindestens einmal im Leben diagnostiziert. Es steht keine spezifische antivirale Therapie zur Behandlung einer HPV-Infektion zur Verfügung. Warzen und HPV-Infektionen der Zervix mit nur milder Dysplasie heilen oft innerhalb von 6 Monaten bis 2 Jahren selbstständig aus. In dem Stadium CIN2+ (mittelgradige bis schwere Veränderungen der Zervix) kann eine Konisation (Abtragung aus dem Gebärmutterhals) notwendig werden. Genitalwarzen müssen in Abhängigkeit der Ausdehnung und der Lokalisation ebenfalls chirurgisch abgetragen werden. Lokale Behandlungsversuche mit Zytostatika (5-Fluorouracil) oder Immunmodulatoren (Interferonen, Imiquimod) können teilweise zu einer Verbesserung der klinischen Situation führen. Bei diesen sehr eingeschränkten Therapiemöglichkeiten kommt der Prävention der HPV-Infektion besondere Bedeutung zu. Es stehen im Moment zwei Impfstoffe zur Verfügung (Gardasil^®, Merck, HPV-Typen: 6, 11, 16, 18 und Cervarix^®, GlaxoSmithKline, HPV-Typen: 16, 18), die sich in ihrer Zusammensetzung unterscheiden. Gardasil^® schützt nicht nur vor den HPV-Typen 16 und 18, sondern auch vor den HPV-Typen 6 und 11 (quadrovalenter Impfstoff). Im Cervarix^® wird AS04 als Adjuvanz zur Verstärkung der körpereigenen Immunantwort verwendet. Die Grundimmunisierung beinhaltet drei Impfungen in dem Abstand 0-2-6 bzw. 0-1-6 Monaten.

Im April 2007 wurde in Australien das nationale HPV-Impfprogramm gestartet. In der ersten Phase wurden Mädchen im Alter von 12/13 Jahren im Rahmen von Schuluntersuchungen mit dem quadrovalenten HPV-Impfstoff Gardasil^® geimpft [35]. Mit diesem Programm konnte in der Zielgruppe eine Impfrate von 73% erzielt werden. Proben von Frauen im Alter von 18 bis 24 Jahren, die sich zu einer gynäkologischen Beratung vorstellten, wurden auf die Prävalenz der HPV-Typen 6, 11, 16 und 18 untersucht und mit Proben aus der Zeit vor dem Start des Impfprogramms verglichen. Die Häufigkeit der HPV-Typen 6, 11, 16 und 18 hatte insgesamt deutlich abgenommen (28,7% vs. 6,7%), und das sowohl bei den geimpften als auch bei den nicht-geimpften Frauen. Ebenfalls hatte die Häufigkeit der onkogenen HPV-Typen, die nicht in der HPV-Impfung enthalten sind, leicht abgenommen (38,6% vs. 30,8%). Bereits vorher konnte gezeigt werden, dass heterosexuelle Jungen in den Jahrgängen, in denen die Mädchen mit dem Quadrovalentenimpfstoff geimpft wurden, signifikant vor dem Auftreten von Genitalwarzen geschützt waren [36].

In Amerika und Kanada wird seit Ende 2011 die HPV-Impfung mit dem quadrovalenten HPV-Impfstoff für männliche Jugendliche und junge Erwachsene empfohlen [37]. Im Rahmen der Prüfung einer gleichartigen Impfempfehlung für Australien wurden die aktuellen Daten zusammengestellt und bewertet. Auch beim Mann ist die HPV-Infektion in den meisten Fällen nur transient. Die Prävalenz der HPV-Infektion erreicht jedoch nicht vor dem 25. Lebensjahr einen Peak, sondern ist ähnlich hoch in allen Altersgruppen und steigt nur mit der Anzahl der Sexualpartner an. In Studien konnte bereits gezeigt werden, dass der quadrovalente Impfstoff effizient Jungen und Mädchen vor dem Auftreten von Genitalwarzen schützt. HPV-assoziierte Tumore des Mannes betreffen den Penis, den Anus und die Mundhöhle, sind jedoch im Allgemeinen deutlich seltener als das Zervixkarzinom. Eine Ausnahme ist das Analkarzinom bei HIV-1-positiven Männern, die Sex mit Männern haben (MSM). Der mit Abstand größte Anteil der HPV-assoziierten Karzinome des Mannes wird durch die HPV-Typen 16 und 18 verursacht. Auch wenn ein direkter Einfluss der HPV-Impfung auf die Häufigkeit der HPV-assoziierten Tumoren des Mannes bislang nicht gezeigt werden konnte, ist dieser doch wahrscheinlich, da die Anzahl der HPV-Infektionen bei jungen männlichen Erwachsenen durch die Impfung deutlich reduziert werden konnte. Insgesamt wird die HPV-Impfung für männliche Jugendliche und junge Erwachsene in Australien als sinnvoll eingestuft. Dieses wird mit der direkten Protektion des Geimpften vor HPV-Infektionen begründet. Die indirekten Effekte der HPV-Impfung von Jungen, die zu einer weiteren Abnahme der HPV-Infektionen bei Frauen führen kann, bedingt durch die Herdenimmunität, wäre alleine nicht ausreichend für diese Empfehlung gewesen. In Deutschland wird weiterhin von der Ständigen-Impfkommission am RKI (STIKO) die HPV Impfung für Mädchen im Alter von 12 bis 17 Jahren vor dem ersten Geschlechtsverkehr empfohlen.

In Amerika wurde zudem die Richtlinie zum Screening für das Zervixkarzinom 2012 überarbeitet und veröffentlicht (Abbildung 6) [38]. Es wird jetzt keinerlei Screening für Frauen unter 21 Jahren empfohlen, da die Prävalenz des Zervixkarzinoms in dieser Altersgruppe sehr gering ist und auffällige Ergebnisse häufig zu weiterer unnötiger Diagnostik und Therapie geführt haben. Im Alter von 21 bis 29 reicht ein zytologisches Screening alle drei Jahre, da in dieser Altersspanne bis zu 80% der sexuell aktiven Frauen eine HPV-Infektion durchmachen, die in 90% der Fälle innerhalb von 2 Jahren selbstständig ausheilt. Ab dem 30. Lebensjahr kann ein zytologisches Screening alle 3 Jahre oder ein kombiniertes Screening (zytologisch und HPV-PCR) alle 5 Jahre durchgeführt werden. In einer Metaanalyse von Studien, die HPV-PCR-Testungen und zytologische Untersuchungen miteinander verglichen haben, zeigte sich die höhere Sensitivität der HPV-PCR eine CIN3-Läsion zu diagnostizieren gerade bei Frauen älter als 30 Jahre [39]. Zusätzlich hatte eine negative HPV-PCR einen hohen prädiktiven Wert für eine ebenfalls unauffällige Screeninguntersuchung zum nächsten routinemäßig angesetzten Untersuchungszeitpunkt. Ab einem Alter von 65 Jahren wird bei Frauen, die ein adäquates Zervixkarzinomscreening durchlaufen haben und kein erhöhtes Risiko aufweisen, keinerlei Screening mehr empfohlen. In einer schwedischen prospektiven Studie [40] konnte gezeigt werden, dass Frauen, bei denen zwischen 1999 und 2001 im Rahmen des HPV-Screeningverfahrens ein Zervixkarzinom diagnostiziert wurde, eine bessere Heilungsrate aufwiesen, als Frauen, die nicht innerhalb des Screeningprogramms diagnostiziert wurden. Dieser signifikante Unterschied blieb auch bestehen, nachdem die Daten für das Stadium des diagnostizierten Zervixkarzinoms bereinigt wurden. In Deutschland wird die HPV-PCR in erster Linie zur Abklärung auffälliger zytologischer Untersuchungen durchgeführt, wobei auch hier diskutiert wird die Screeninguntersuchungen neu zu strukturieren (S2 Leitlinien: Prävention, Diagnostik und Therapie der HPV-Infektion und präinvasiver Läsionen der weiblichen Genitale (Leitlinien-Register Nr. 015/027.)

Abbildung 6

Empfohlenes Zervixkarzinomscreening in den USA.

Neben dem HPV-assoziierten Zervixkarzinom gewinnen die anderen HPV-assoziierten Karzinome in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung (Peniskarzinom, Analkarzinome, Karzinome im oropharyngealen Bereich). Beide zugelassenen HPV-Impfungen sind hocheffizient in der Verhinderung von Infektionen durch HPV16 und HPV18. Die HPV-Impfung von Jungen ist medizinisch sinnvoll und kann helfen HPV-assoziierte Erkrankungen zu verhindern. Die HPV-PCR wird zunehmend wichtiger werden bei der Diagnose von CIN2- und CIN3-Läsionen, besonders bei Frauen, die älter als 30 Jahre sind.

Neue Aspekte der Hepatitis E Virus (HEV) Infektion

Das Hepatitis-E-Virus gehört zu der Virusfamilie Hepeviridae. Es handelt sich um ein unbehülltes Virus mit einem +-Strang RNA Genom, bei dem vier Genotypen unterschieden werden. HEV repliziert in der Leber und wird fäkal-oral übertragen. HEV ist häufig bereits vor Symptombeginn für 1–2 Wochen im Blut nachweisbar. Die Ausscheidung im Stuhl beginnt etwas versetzt zu der Virämie und ist für 3–4 Wochen nachweisbar. Mit dem Abklingen des Ikterus und der Normalisierung der Transaminasen ist meistens kein Virus mehr nachweisbar. HEV-spezifische Antikörper werden in den meisten Fällen kurz nach dem Symptombeginn positiv [41, 42].

HEV wurde erstmals in den 1970er Jahren des letzten Jahrhunderts bei einem Ausbruch von akuten Hepatitiden in Indien beschrieben, die fäkal-oral übertragen wurden, ohne dass eine Hepatitis-A-Virus-Infektion nachgewiesen werden konnte (Abbildung 7). Hepatitis-A-Viren und Hepatitis-E-Viren haben den gleichen Übertragungsweg und zeigen beide in erster Linie den klinischen Verlauf einer akuten Hepatitis. Die Inkubationszeit von 6–7 Wochen bei HEV ist gefolgt von einer uncharakteristischen prä-ikterischen Phase mit Fieber, Übelkeit und Erbrechen. Die ikterische Phase unterscheidet sich nicht von den ikterischen Phasen der anderen Virushepatitiden und bildet sich innerhalb von Wochen wieder zurück [43]. Im Gegensatz zu den häufig milden oder sogar asymptomatischen Krankheitsverläufen, die bei immunkompetenten Menschen beobachtet werden, kann die HEV-Infektion bei Schwangeren, insbesondere im letzten Trimenon, auch tödlich verlaufen. Die schweren Komplikationen einer HEV-Infektion in der Schwangerschaft wurden bereits bei dem frühesten nachgewiesenen Ausbruch von HEV-Infektionen im Jahr 1955 dokumentiert. Es wird geschätzt, dass weltweit bis zu 70.000 Todesfälle jährlich auf HEV-Infektionen zurückzuführen sind [44].

Abbildung 7

Verbreitung der Hepatitis E Virusinfektionen.

Quelle: http://www.cdc.gov/hepatitis/HEV/HEVfaq.htm.

In Europa und Nordamerika wurde die HEV-Infektion lange als Reiseerkrankung wahrgenommen, die häufig auf verunreinigtes Trinkwasser zurückzuführen war. Dieses stimmt jedoch in dieser Form nur für HEV-Infektionen mit dem Genotyp 1 und Genotyp 2, die nur menschliche Infektionen verursachen und in vielen Regionen der Welt mit eingeschränkten hygienischen Bedingungen endemisch vorkommen. Im Gegensatz dazu ist der HEV-Genotyp-3 eine Zoonose und kommt in Europa und Nordamerika häufig bei Schweinen, Wild, Schalentieren und Nagetieren vor, die HEV über ihre Ausscheidungen auf den Menschen übertragen können [43]. Es gibt zudem mehrere Fallberichte, bei denen es aufgrund des Verzehrs von rohem Wildfleisch, Schweineleber oder Schweinefleischwurst zu einer HEV-Übertragung auf den Menschen gekommen ist. Jeweils eine von 7986 bzw. 4525 Plasmaspenden in Schweden bzw. Deutschland war positiv für HEV [45]. Da bis zu 3500 Plasmaspenden für einen Plasmapool verwendet werden, ist eine Kontamination von 10% der Plasmapools nicht überraschend.

Hinzu kommt, dass seit 2008 bekannt ist, dass HEV bei immunsupprimierten Menschen nicht nur Ursache für eine akute Hepatitis ohne Reiseanamnese sein kann, sondern auch zu einer chronischen Infektion führen kann. So muss heute bei Transaminase-Erhöhungen gerade beim immunsupprimierten Patienten HEV als Differentialdiagnose mit abgeklärt werden. Am aussagekräftigsten ist der Nachweis von HEV-RNA im Blut zur Diagnose der HEV-Infektion. Der serologische Nachweis von IgM-Antikörpern kann im günstigsten Fall bereits 3–4 Tage nach Auftreten des Ikterus erfolgen und für mehrere Monate positiv bleiben. IgG-Antikörper treten bereits kurz nach den IgM-Antikörpern auf [41]. Die Seroprävalenz von IgG-Antikörpern in Europa schwankt zwischen 0,3% und 52,5%, wobei Griechenland, Niederlande, Italien und Nord-Frankreich eine niedrige Seroprävalenz zeigten und England, Dänemark, Moldawien und Südwest-Frankreich eine hohe Prävalenz. In einer kürzlich veröffentlichen Studie zeigte sich jedoch, dass die HEV-IgG-Seroprävalenz in erster Linie von dem verwendeten Test in den Studien abhing [46]. Es wurden 200 gesunde Mitarbeiter aus dem Gesundheitswesen und 30 Patienten mit laborchemisch gesicherter akuter HEV Infektion mit drei HEV-IgG-Assays untersucht. In der ersten Gruppe fand sich eine Seroprävalenz von 4,5%, 18,0% bzw. 29,5% und in der zweiten Gruppe wurde bei 83,3%, 96,7% bzw. 100% IgG-Antikörper nachgewiesen. Interessanterweise korrelierte die Seroprävalenz von HEV-IgG in den europäischen Studien sehr gut mit der Performanz des spezifischen Assays in dieser Studie. Dieses zeigt die Notwendigkeit, die serologischen Assays im Hinblick auf gesicherte HEV-Genotyp 1- und Genotyp 3-Infektionen zu validieren.

HEV-Infektionen stellen weltweit eine große gesundheitspolitische Herausforderung dar. Obwohl wissenschaftliche Erkenntnisse über Risikogruppen und Übertragungswege seit langem vorliegen, gibt es immer noch eine erhebliche Anzahl an jährlichen HEV-Infektionen und HEV-assoziierten Todesfällen. In Europa und Nordamerika muss HEV nicht nur als Reiseerkrankung wahrgenommen werden, sondern auch als Zoonose, die gerade bei immunsupprimierten Patienten auch mit dem klinischen Bild einer Hepatitis einhergehen kann (akut oder chronisch). Die diagnostischen Limitationen, die im Moment noch bestehen, sollten zum überlegten Einsatz von serologischen Markern und der HEV-PCR bei der Abklärung von Transaminasenerhöhungen beim immunsupprimierten Patienten führen.