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20.2: Virusinfektionen der Atemwege - Biologie

20.2: Virusinfektionen der Atemwege - Biologie


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Fähigkeiten zum Entwickeln

  • Identifizieren Sie die häufigsten Viren, die Infektionen der oberen und unteren Atemwege verursachen können
  • Vergleichen Sie die Hauptmerkmale bestimmter Viruserkrankungen der Atemwege

Viren sind die häufigste Ursache von Atemwegsinfektionen. Im Gegensatz zu den bakteriellen Erregern gibt es nur wenige wirksame Therapien zur Bekämpfung von viralen Atemwegsinfektionen. Glücklicherweise sind viele dieser Krankheiten mild und selbstlimitierend. Einige wenige Atemwegsinfektionen manifestieren ihre primären Symptome an anderen Stellen im Körper.

Die Erkältung

Die Erkältung ist ein Oberbegriff für eine Vielzahl von leichten Virusinfektionen der Nasenhöhle. Es sind mehr als 200 verschiedene Viren bekannt, die Erkältungen verursachen. Zu den häufigsten Gruppen von Erkältungsviren gehören Rhinoviren, Coronaviren und Adenoviren. Diese Infektionen sind in der menschlichen Bevölkerung weit verbreitet und werden durch direkten Kontakt und Tröpfchenübertragung übertragen. Husten und Niesen produzieren effizient infektiöse Aerosole, und Rhinoviren sind dafür bekannt, dass sie bis zu einer Woche auf Umweltoberflächen überleben.1

Viraler Kontakt mit der Nasenschleimhaut oder den Augen kann zu einer Infektion führen. Rhinoviren neigen dazu, sich am besten zwischen 33 °C (91,4 °F) und 35 °C (95 °F) zu replizieren, etwas unter der normalen Körpertemperatur (37 °C [98,6 °F]). Als Konsequenz neigen sie dazu, das kühlere Gewebe der Nasenhöhlen zu infizieren. Erkältungen sind durch eine Reizung der Schleimhaut gekennzeichnet, die zu einer Entzündungsreaktion führt. Dies führt zu häufigen Anzeichen und Symptomen wie übermäßiger Nasensekretion (laufende Nase), Verstopfung, Halsschmerzen, Husten und Niesen. Das Fehlen von hohem Fieber wird typischerweise verwendet, um Erkältungen von anderen Virusinfektionen wie Influenza zu unterscheiden. Einige Erkältungen können zu einer Mittelohrentzündung, Pharyngitis oder Laryngitis führen, und die Patienten können auch Kopf- und Gliederschmerzen haben. Die Krankheit ist jedoch selbstlimitierend und klingt in der Regel innerhalb von 1 bis 2 Wochen ab.

Es gibt keine wirksamen antiviralen Behandlungen für die Erkältung und antibakterielle Medikamente sollten nicht verschrieben werden, es sei denn, sekundäre bakterielle Infektionen wurden festgestellt. Viele der Viren, die Erkältungen verursachen, sind verwandt, sodass sich die Immunität ein Leben lang entwickelt. Angesichts der Anzahl von Viren, die Erkältungen verursachen, ist es jedoch wahrscheinlich, dass Einzelpersonen niemals eine Immunität gegen alle Ursachen einer Erkältung entwickeln.

Übung (PageIndex{1})

  1. Wie werden Erkältungen übertragen?
  2. Was ist für die Symptome einer Erkältung verantwortlich?

klinischer Fokus - Teil 3

Da sich eine antibiotische Behandlung als wirkungslos erwiesen hatte, vermutet Johns Arzt, dass ein viraler oder pilzlicher Erreger die Ursache für Johns Lungenentzündung sein könnte. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass John eine antibiotikaresistente bakterielle Infektion hat, die ein anderes Antibiotikum oder eine Kombination von Antibiotika erfordert, um sie zu beseitigen.

Die RIDT-Tests fielen sowohl für die Typ-A- als auch für die Typ-B-Influenza negativ aus. Das diagnostische Labor identifizierte das Sputum-Isolat jedoch als Legionella pneumophila. Der Arzt ordnete Untersuchungen von Johns Urin an und am zweiten Tag nach seiner Aufnahme waren die Ergebnisse eines Enzymimmunoassays (EIA) positiv für die Legionellen Antigen. Johns Arzt fügte seiner Antibiotikatherapie Levofloxacin hinzu und überwachte ihn weiterhin. Der Arzt fing auch an, John zu fragen, wo er sich in den letzten 10 bis 14 Tagen aufgehalten habe.

Übung (PageIndex{1})

  1. Schließen negative RIDT-Ergebnisse ein Influenzavirus als Erreger absolut aus? Warum oder warum nicht?
  2. Wie ist die Prognose von Johannes?

Grippe

Influenza, allgemein als Grippe bekannt, ist eine häufige Viruserkrankung der unteren Atemwege, die durch ein Orthomyxovirus verursacht wird. Influenza ist weltweit weit verbreitet und verursacht in den Vereinigten Staaten jedes Jahr 3.000 bis 50.000 Todesfälle. Die jährliche Sterblichkeitsrate kann je nach Virulenz der für saisonale Epidemien verantwortlichen Stämme stark variieren. 2

Influenza-Infektionen sind am häufigsten durch Fieber, Schüttelfrost und Gliederschmerzen gekennzeichnet. Es folgen Symptome ähnlich einer Erkältung, die eine Woche oder länger andauern können. Tabelle (PageIndex{1}) vergleicht die Anzeichen und Symptome von Grippe und Erkältung.

Tabelle (PageIndex{1}): Vergleich von Erkältung und Grippe
Zeichen/SymptomeErkältungGrippe
FieberNiedrig (37,2 °C [99 °F])Hoch (39 °C [102,2 °F])
KopfschmerzenVerbreitetVerbreitet
Beschwerden und SchmerzenLeichtSchwer
ErmüdungLeichtSchwer
Verstopfte NaseVerbreitetSelten
NiesenVerbreitetSelten

Influenza ist im Allgemeinen selbstlimitierend. Schwere Fälle können jedoch zu einer Lungenentzündung und anderen Komplikationen führen, die tödlich sein können. Solche Fälle treten häufiger bei sehr jungen und älteren Menschen auf; bestimmte Influenzavirusstämme (wie die später in diesem Kapitel besprochene Variante von 1918-1919) sind jedoch für junge Erwachsene tödlicher als für sehr junge oder alte Menschen. Es wird angenommen, dass Stämme, die junge Erwachsene betreffen, einen Zytokinsturm beinhalten – eine positive Rückkopplungsschleife, die sich zwischen Zytokinproduktion und Leukozyten bildet. Dieser Zytokinsturm erzeugt eine akute Entzündungsreaktion, die zu einer schnellen Flüssigkeitsansammlung in der Lunge führt, die in einem Lungenversagen gipfelt. In solchen Fällen ist die Fähigkeit, eine starke Immunantwort aufzubauen, tatsächlich schädlich für den Patienten. Sehr junge und sehr alte Menschen sind für diesen Effekt weniger anfällig, da ihr Immunsystem weniger robust ist.

Eine Komplikation der Influenza, die vor allem bei Kindern und Jugendlichen auftritt, ist das Reye-Syndrom. Diese Folgeerkrankung verursacht eine Schwellung der Leber und des Gehirns und kann zu neurologischen Schäden, Koma oder Tod führen. Das Reye-Syndrom kann anderen Virusinfektionen wie Windpocken folgen und wurde mit der Einnahme von Aspirin in Verbindung gebracht. Aus diesem Grund empfehlen die CDC und andere Behörden, dass Aspirin und Aspirin enthaltende Produkte niemals zur Behandlung von Viruserkrankungen bei Kindern unter 19 Jahren verwendet werden.3

Das Influenzavirus wird hauptsächlich durch direkten Kontakt und Einatmen von Aerosolen übertragen. Das RNA-Genom dieses Virus besteht aus sieben oder acht Segmenten, von denen jedes mit Ribonukleoprotein beschichtet ist und für ein oder zwei spezifische virale Proteine ​​kodiert. Das Influenzavirus ist von einer Lipidmembranhülle umgeben, und zwei der Hauptantigene des Influenzavirus sind die Spike-Proteine ​​Hämagglutinin (H) und Neuraminidase (N), wie in Abbildung (PageIndex{1}) gezeigt. Diese Spike-Proteine ​​spielen eine wichtige Rolle im viralen Infektionszyklus.

Abbildung (PageIndex{1}): Die Abbildung zeigt den Aufbau eines Influenzavirus. Die Virushülle ist mit Kopien der Proteine ​​Neuraminidase und Hämagglutinin besetzt und umgibt die einzelnen sieben oder acht RNA-Genomsegmente. (Kredit: Änderung der Arbeit von Dan Higgins, Centers for Disease Control and Prevention)

Nach der Inhalation verwendet das Influenzavirus das Hämagglutinin-Protein, um an Sialinsäurerezeptoren auf den respiratorischen Epithelzellen des Wirts zu binden. Dies erleichtert die Endozytose des Viruspartikels. Im Inneren der Wirtszelle wird die virale RNA des negativen Strangs von der viralen RNA-Polymerase repliziert, um mRNA zu bilden, die vom Wirt translatiert wird, um virale Proteine ​​zu produzieren. Zusätzliche virale RNA-Moleküle werden transkribiert, um virale genomische RNA zu produzieren, die sich mit viralen Proteinen zu reifen Virionen zusammenfügt. Die Freisetzung der Virionen aus der Wirtszelle wird durch virale Neuraminidase erleichtert, die Sialinsäure-Rezeptoren spaltet, damit nachkommende Viren bei der Knospung aus einer infizierten Zelle einen sauberen Austritt machen können.

Es gibt drei genetisch verwandte Influenzaviren, die als A, B und C bezeichnet werden. Die Influenza-A-Viren haben unterschiedliche Subtypen, basierend auf der Struktur ihrer Hämagglutinin- und Neuraminidase-Proteine. Es gibt derzeit 18 bekannte Subtypen von Hämagglutinin und 11 bekannte Subtypen von Neuraminidase. Influenzaviren werden serologisch durch die Art der H- und N-Proteine ​​charakterisiert, die sie besitzen. Von den fast 200 verschiedenen Kombinationen von H und N werden nur wenige, wie der H1N1-Stamm, mit menschlichen Erkrankungen in Verbindung gebracht. Die Influenzaviren A, B und C bilden drei der fünf Hauptgruppen der Orthomyxoviren. Die Unterschiede zwischen den drei Grippearten sind in Tabelle (PageIndex{2}) zusammengefasst. Die virulenteste Gruppe sind die Influenza-A-Viren, die jedes Jahr saisonale Influenza-Pandemien verursachen. Das Influenza-A-Virus kann eine Vielzahl von Tieren infizieren, darunter Schweine, Pferde, Schweine und sogar Wale und Delfine. Das Influenza-B-Virus ist weniger virulent und wird manchmal mit epidemischen Ausbrüchen in Verbindung gebracht. Das Influenza-C-Virus verursacht im Allgemeinen die leichtesten Krankheitssymptome und wird selten mit Epidemien in Verbindung gebracht. Weder das Influenza-B-Virus noch das Influenza-C-Virus haben bedeutende Tierreservoire.

Tabelle (PageIndex{2}): Die drei Hauptgruppen von Influenzaviren
Influenza-A-VirusInfluenza-B-VirusInfluenza-C-Virus
SchwereSchwerMäßigLeicht
TierreservoirJawohlNeinNein
Genomsegmente887
BevölkerungsverteilungEpidemie und PandemieEpidemieSporadisch
AntigenvariationVerschieben/driftenDriftDrift

Influenzavirus-Infektionen lösen eine starke Immunantwort aus, insbesondere gegen das Hämagglutinin-Protein, die das Individuum schützen würde, wenn es auf das gleiche Virus stößt. Leider ändern sich die antigenen Eigenschaften des Virus relativ schnell, so dass sich neue Stämme entwickeln, die zuvor durch das Influenzavirus angegriffene Immunsysteme nicht erkennen können. Wenn ein Influenzavirus einen neuen Hämagglutinin- oder Neuraminidase-Typ gewinnt, kann es der Immunantwort des Wirts entgehen und erfolgreich übertragen werden, was oft zu einer Epidemie führt.

Es gibt zwei Mechanismen, durch die diese evolutionären Veränderungen auftreten können. Die Mechanismen der Antigendrift und Antigenverschiebung für das Influenzavirus wurden in Virulence Factors of Bacterial and Viral Pathogens beschrieben. Von diesen beiden genetischen Prozessen sind es Viren, die durch Antigenverschiebung produziert werden, die das Potenzial haben, extrem virulent zu sein, da Individuen, die zuvor mit anderen Stämmen infiziert wurden, wahrscheinlich keine schützende Immunantwort gegen diese neuen Varianten erzeugen.

Die tödlichste Grippepandemie in der aufgezeichneten Geschichte ereignete sich von 1918 bis 1919. Gegen Ende des Ersten Weltkriegs wird angenommen, dass eine Antigenverschiebung, die die Rekombination von Vogel- und Humanviren beinhaltet, ein neues H1N1-Virus produziert hat. Diese Sorte verbreitete sich schnell weltweit und es wird allgemein behauptet, dass sie 40 bis 50 Millionen Menschen getötet hat – mehr als doppelt so viele wie im Krieg. Obwohl als Spanische Grippe bezeichnet, wird angenommen, dass diese Krankheit ihren Ursprung in den Vereinigten Staaten hat. Unabhängig von ihrer Quelle trugen die Bedingungen des Ersten Weltkriegs stark zur Verbreitung dieser Krankheit bei. Gedränge, schlechte sanitäre Einrichtungen und die schnelle Mobilisierung einer großen Anzahl von Personal und Tieren erleichterten die Verbreitung des neuen Virus, sobald es auftauchte.

Mehrere der wichtigsten Influenza-Pandemien der Neuzeit wurden mit Antigenverschiebungen in Verbindung gebracht. Einige davon sind in Tabelle (PageIndex{3}) zusammengefasst.

Tabelle (PageIndex{3}): Historische Grippeausbrüche
JahreGemeinsamen NamenSerotypGeschätzte Zahl der Todesfälle
1918–1919spanische GrippeH1N120,000,000–40,000,000
1957–1958Asiatische GrippeN2N21,000,000–2,000,000
1968–1969Hongkong-GrippeH3N21,000,000–3,000,000
2009–2010SchweinegrippeH1N1/09152,000–575,000

Die Labordiagnostik der Influenza wird typischerweise mit einer Vielzahl von RIDTs durchgeführt. Diese Tests werden vom Point-of-Care-Personal geimpft und liefern innerhalb von 15–20 Minuten Ergebnisse. Leider haben diese Tests eine unterschiedliche Sensitivität und führen häufig zu falsch-negativen Ergebnissen. Andere Tests umfassen die Hämagglutination von Erythrozyten (aufgrund der Hämagglutinin-Wirkung) oder die Komplementfixierung. Auch in Blutproben lassen sich Antikörper im Patientenserum gegen Influenzaviren nachweisen. Da Influenza eine selbstlimitierende Krankheit ist, wird die Diagnose durch diese zeitaufwändigeren und teureren Methoden normalerweise nicht verwendet.

Es stehen drei Medikamente zur Hemmung der Influenza-Neuraminidase-Aktivität zur Verfügung: inhalatives Zanamivir, orales Oseltamivir und intravenöses Peramivir. Wenn diese Medikamente zu Beginn der Symptome eingenommen werden, können sie den Krankheitsverlauf verkürzen. Es wird angenommen, dass diese Medikamente die Fähigkeit des Virus beeinträchtigen, infizierte Wirtszellen effizient zu verlassen. Ein wirksameres Mittel zur Bekämpfung von Influenza-Ausbrüchen ist jedoch die Impfung. Jedes Jahr werden neue Grippeimpfstoffe entwickelt, die gegen die voraussichtlich vorherrschenden Stämme wirksam sind. Dies wird im Februar durch eine Überprüfung der weltweit vorherrschenden Stämme von einem Netzwerk von Meldeseiten festgestellt; aus ihren Berichten wird eine Empfehlung für die Impfstoffkombination für den folgenden Winter auf der Nordhalbkugel erstellt. Im September wird eine ähnliche Empfehlung für den Winter auf der Südhalbkugel ausgesprochen.7 Diese Empfehlungen werden von Impfstoffherstellern verwendet, um jedes Jahr den Impfstoff zu formulieren. In den meisten Fällen werden drei oder vier Viren ausgewählt – die beiden häufigsten Influenza-A-Stämme und ein oder zwei Influenza-B-Stämme. Die ausgewählten Stämme werden typischerweise in Eiern kultiviert und verwendet, um entweder einen inaktivierten oder einen attenuierten Lebendimpfstoff (z. B. FluMist) herzustellen. Für Personen ab 18 Jahren mit einer Allergie gegen Eiprodukte steht ein rekombinanter eifreier trivalenter Impfstoff zur Verfügung. Die meisten Grippeimpfstoffe der letzten zehn Jahre hatten eine Wirksamkeit von etwa 50 %.8

GRIPPE PANDEMIE

Im Frühjahr 2013 wurde in China ein neuer Stamm der H7N9-Grippe gemeldet. Insgesamt waren 132 Menschen infiziert. Von den Infizierten starben 44 (33%). Eine genetische Analyse des Virus deutete darauf hin, dass dieser Stamm aus der Neumischung von drei verschiedenen Influenzaviren entstand: einem H7N3-Virus von Hausenten, einem H7N9-Virus von Wildvögeln und einem H9N2-Virus von Hausgeflügel. Das Virus wurde in den chinesischen Hausvogelherden nachgewiesen und der Kontakt mit diesem Reservoir gilt als Hauptinfektionsquelle. Dieser Influenza-Stamm konnte nicht von Mensch zu Mensch übertragen werden. Daher wurde die Krankheit nicht zu einem globalen Problem. Dieser Fall veranschaulicht jedoch die potenzielle Bedrohung, die die Influenza immer noch darstellt. Wenn ein Stamm wie das H7N9-Virus eine weitere Antigenverschiebung durchmachen würde, könnte er auf die menschliche Bevölkerung übertragbarer werden. Bei einer Sterblichkeitsrate von 33% wäre eine solche Pandemie katastrophal. Aus diesem Grund überwachen Organisationen wie die Weltgesundheitsorganisation und die Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten alle bekannten Grippeausbrüche ständig.

Übung (PageIndex{2})

  1. Vergleichen Sie den Schweregrad der drei Arten von Influenzaviren.
  2. Warum müssen jedes Jahr neue Grippeimpfstoffe entwickelt werden?

Viren verursachen weniger Fälle von Lungenentzündung als Bakterien; mehrere Viren können jedoch bei Kindern und älteren Menschen zu einer Lungenentzündung führen. Die häufigsten Quellen einer viralen Pneumonie sind Adenoviren, Influenzaviren, Parainfluenzaviren und respiratorische Synzytialviren. Die von diesen Viren hervorgerufenen Anzeichen und Symptome können von leichten erkältungsähnlichen Symptomen bis hin zu schweren Lungenentzündungen reichen, abhängig von der Virulenz des Virusstamms und der Stärke der Wirtsabwehr des infizierten Individuums. Gelegentlich können Infektionen zu einer Mittelohrentzündung führen.

Infektionen mit dem Respiratory Syncytial Virus (RSV) sind bei Säuglingen ziemlich häufig; Die meisten Menschen haben sich im Alter von 2 Jahren infiziert. Während der Infektion verursacht ein virales Oberflächenprotein die Verschmelzung der Wirtszellen und bildet mehrkernige Riesenzellen, die Syncytien genannt werden. Es gibt keine spezifischen antiviralen Therapien oder Impfstoffe für virale Lungenentzündung. Bei Erwachsenen sind diese Infektionen selbstlimitierend, ähneln einer Erkältung und neigen dazu, innerhalb von 1 oder 2 Wochen ereignislos abzuklingen. Infektionen bei Säuglingen können jedoch lebensbedrohlich sein. RSV ist hoch ansteckend und kann durch Atemtröpfchen beim Husten und Niesen übertragen werden. RSV kann auch auf Umweltoberflächen lange überleben und somit indirekt über Erreger übertragen werden.

Übung (PageIndex{3})

  • Wer erkrankt am ehesten an einer viralen Lungenentzündung?
  • Was ist die empfohlene Behandlung für virale Lungenentzündung?

SARS und MERS

Das schwere akute Atemwegssyndrom (SARS) und das Atemwegssyndrom im Nahen Osten (MERS) sind zwei akute Atemwegsinfektionen, die durch Coronaviren verursacht werden. In beiden Fällen handelt es sich vermutlich um zoonotische Infektionen. Es wird angenommen, dass Fledermäuse und Zibetkatzen die Reservoirs für SARS waren; Kamele scheinen das Reservoir für MERS zu sein.

SARS entstand im Winter 2002 in Südchina und breitete sich schnell in 37 Ländern aus. Innerhalb von etwa einem Jahr erlitten mehr als 8.000 Menschen grippeähnliche Symptome und fast 800 Menschen starben. Die schnelle Ausbreitung und Schwere dieser Infektionen gab damals große Besorgnis. Der Ausbruch wurde jedoch 2003 unter Kontrolle gebracht und seit 2004 wurden keine weiteren Fälle von SARS mehr registriert.9 Anzeichen und Symptome von SARS sind hohes Fieber, Kopfschmerzen, Gliederschmerzen und Husten, und die meisten Patienten entwickeln eine Lungenentzündung.

MERS wurde erstmals 2013 in Saudi-Arabien gemeldet. Obwohl einige infizierte Personen asymptomatisch sind oder leichte erkältungsähnliche Symptome haben, entwickeln die meisten hohes Fieber, Schmerzen, Husten und eine schwere Atemwegsinfektion, die zu einer Lungenentzündung führen kann. Bis 2015 haben sich über 1.300 Menschen in 27 Ländern infiziert. Etwa 500 Menschen sind gestorben. Es gibt keine spezifischen Behandlungen für MERS oder SARS. Außerdem sind derzeit keine Impfstoffe verfügbar. Es werden jedoch mehrere rekombinante Impfstoffe entwickelt.

Übung (PageIndex{4})

  1. Was ist die Ursache von SARS?
  2. Was sind die Anzeichen und Symptome von MERS?

Virale Atemwegserkrankungen, die Hautausschläge verursachen

Masern, Röteln (deutsche Masern) und Windpocken sind drei wichtige Viruserkrankungen, die häufig mit Hautausschlägen einhergehen. Ihre Symptome sind jedoch systemisch, und da ihre Eintrittspforte die Atemwege ist, können sie als Atemwegsinfektionen angesehen werden.

Masern (Rubeola)

Das Masernvirus (MeV) verursacht die hochansteckende Krankheit Masern, auch bekannt als Röteln, die weltweit eine der Hauptursachen für die Kindersterblichkeit ist. Obwohl Impfbemühungen die Maserninzidenz in weiten Teilen der Welt stark reduziert haben, sind Epidemien in bestimmten Ländern bei ungeimpften Bevölkerungsgruppen immer noch weit verbreitet.10

Das Masernvirus ist ein einzelsträngiges Negativstrang-RNA-Virus und besitzt wie das Influenzavirus eine Hülle mit eingebetteten Hämagglutininspitzen. Die Infektion wird durch direkten Kontakt mit infektiösen Sekreten oder durch Einatmen von Tröpfchen aus der Luft übertragen, die durch Atmen, Husten oder Niesen verbreitet werden. Masern sind zunächst durch hohes Fieber, Konjunktivitis und Halsschmerzen gekennzeichnet. Das Virus wandert dann systemisch durch den Blutkreislauf und verursacht einen charakteristischen Hautausschlag.Der Masernausschlag bildet sich zunächst im Gesicht und breitet sich später auf die Extremitäten aus. Der rote, erhabene Makulaausschlag wird schließlich konfluieren und kann mehrere Tage andauern. Gleichzeitig kann es zu extrem hohem Fieber (über 40,6 °C [105 °F]) kommen. Ein weiteres diagnostisches Zeichen für eine Maserninfektion sind Koplik-Flecken, weiße Flecken, die sich auf der Innenseite des entzündeten Wangengewebes bilden (Abbildung (PageIndex{2})).

Abbildung (PageIndex{2}): (a) Masern zeigen sich typischerweise als erhabener Makulaausschlag, der im Gesicht beginnt und sich bis zu den Extremitäten ausbreitet. (b) Koplik-Flecken auf der Mundschleimhaut sind ebenfalls charakteristisch für Masern. (c) Eine Dünnschnitt-Transmissionselektronenmikroskopie eines Masern-Virions. (Kredit a, b, c: Änderung der Arbeit der Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten)

Obwohl Masern normalerweise selbstlimitierend sind, können sie zu Lungenentzündung, Enzephalitis und zum Tod führen. Darüber hinaus prädisponiert die Hemmung von Zellen des Immunsystems durch das Masernvirus die Patienten für Sekundärinfektionen. Bei schweren Infektionen mit hochvirulenten Stämmen kann die Sterblichkeitsrate bei Masern zwischen 10 und 15 % liegen. Im Jahr 2013 gab es weltweit mehr als 145.000 Todesfälle durch Masern (meist Kleinkinder).11

Die vorläufige Diagnose von Masern basiert typischerweise auf dem Auftreten des Hautausschlags und der Koplik-Flecken. Hämagglutinationshemmungstests und serologische Tests können verwendet werden, um Maserninfektionen in Situationen mit niedriger Prävalenz zu bestätigen.

Es gibt keine wirksamen Behandlungsmethoden für Masern. Die Impfung ist in Industrieländern als Teil der Masern-Mumps-Röteln-Impfung (MMR) weit verbreitet. Infolgedessen gibt es in den Vereinigten Staaten in der Regel weniger als 200 Masernfälle pro Jahr.12 Wenn es gesehen wird, wird es oft mit Kindern in Verbindung gebracht, die nicht geimpft wurden.

VERMEIDBARE MASERNAUSBRÜCHE

Im Dezember 2014 begann im südkalifornischen Disneyland eine Masernepidemie. Innerhalb von nur 4 Monaten waren 134 Menschen in 24 Staaten von diesem Ausbruch betroffen.13 Die Charakterisierung des Virus deutet darauf hin, dass eine nicht identifizierte infizierte Person die Krankheit von den Philippinen in die Vereinigten Staaten brachte, wo ein ähnliches Virus mehr als 58.000 Menschen erkrankte und 110 tötete.14 Masern sind hochgradig übertragbar, und ihre Ausbreitung in Disneyland könnte durch die niedrige Impfrate in einigen Gemeinden in Kalifornien erleichtert worden sein.15

Mehrere Faktoren könnten zu einem starken Comeback der Masern in den USA führen. Masern sind weltweit an vielen Orten noch immer eine Epidemie. Flugreisen ermöglichen es infizierten Personen, diese Infektionen schnell weltweit zu übertragen. Erschwerend kommt dieses Problem hinzu, dass niedrige Impfraten in einigen lokalen Gebieten in den Vereinigten Staaten (wie in Amish-Gemeinschaften) Populationen anfälliger Wirte für die Etablierung des Virus bieten. Schließlich sind Masern in den USA seit einiger Zeit eine Infektion mit geringer Prävalenz. Dies hat zur Folge, dass Ärzte die ersten Symptome nicht so wahrscheinlich erkennen und genaue Diagnosen stellen. Bis die Impfraten hoch genug sind, um eine Herdenimmunität zu gewährleisten, werden Masern in den Vereinigten Staaten wahrscheinlich ein anhaltendes Problem sein.

Röteln (Deutsche Masern)

Röteln oder die deutschen Masern sind eine relativ leichte Viruserkrankung, die einen Ausschlag ähnlich dem durch die Masern verursachten verursacht, obwohl die beiden Krankheiten nicht miteinander verwandt sind. Das Rötelnvirus ist ein behülltes RNA-Virus, das in den Atemwegen vorkommt. Es wird von Mensch zu Mensch in Aerosolen übertragen, die beim Husten oder Niesen entstehen. Fast die Hälfte aller Infizierten bleibt asymptomatisch. Das Virus wird jedoch von asymptomatischen Trägern ausgeschieden und verbreitet. Röteln beginnt wie Röteln mit einem Gesichtsausschlag, der sich auf die Extremitäten ausbreitet (Abbildung (PageIndex{3})). Der Hautausschlag ist jedoch weniger intensiv, von kürzerer Dauer (2–3 Tage), nicht mit Koplik-Flecken verbunden und das resultierende Fieber ist niedriger (101 ° F [38,3 ° C]).

Das kongenitale Rötelnsyndrom ist die schwerste klinische Komplikation der deutschen Masern. Dies tritt auf, wenn eine Frau während der Schwangerschaft mit Röteln infiziert ist. Das Rötelnvirus ist teratogen, d. h. es kann zu Entwicklungsstörungen führen, wenn es während der Schwangerschaft die Plazenta passiert. Es gibt eine sehr hohe Inzidenz von Totgeburten, Spontanaborten oder angeborenen Geburtsfehlern, wenn die Mutter vor der 11. Schwangerschaftswoche infiziert wird, und 35 %, wenn sie zwischen der 13. und 16. Woche infiziert wird; nach dieser Zeit ist die Inzidenz gering.16 Aus diesem Grund wird in den USA häufig ein pränatales Screening auf Röteln durchgeführt. Postnatale Infektionen sind in der Regel selbstlimitierend und verursachen selten schwere Komplikationen.

Wie bei Masern basiert die vorläufige Diagnose von Röteln auf der Anamnese des Patienten, den Impfunterlagen und dem Auftreten des Hautausschlags. Die Diagnose kann durch Hämagglutinin-Hemmtests und eine Vielzahl anderer immunologischer Techniken bestätigt werden. Es gibt keine antiviralen Therapien gegen Röteln, aber ein wirksamer Impfstoff (MMR) ist weit verbreitet. Impfbemühungen haben Röteln in den Vereinigten Staaten im Wesentlichen eliminiert; In einem typischen Jahr werden weniger als ein Dutzend Fälle gemeldet.

Abbildung (PageIndex{3}): (a) Dieses Foto zeigt das Auftreten des deutschen Masern (Röteln)-Ausschlags. Beachten Sie, dass dies weniger intensiv ist als der Ausschlag von Masern und die Läsionen nicht konfluieren. (b) Diese Transmissionselektronenmikroskop-Aufnahme zeigt Rötelnvirus-Virionen, die gerade aus einer Wirtszelle knospen. (Kredit a, b: Änderung der Arbeit von Centers for Disease Control and Prevention)

Windpocken und Gürtelrose

Windpocken, auch Varizellen genannt, waren früher eine häufige virale Kinderkrankheit. Der Erreger der Windpocken, das Varicella-Zoster-Virus, gehört zur Familie der Herpesviren. Bei Kindern ist die Krankheit mild und selbstlimitierend und wird leicht durch direkten Kontakt oder Inhalation von Material aus den Hautläsionen übertragen. Bei Erwachsenen können Windpocken-Infektionen jedoch viel schwerer verlaufen und bei infizierten Schwangeren zu Lungenentzündungen und Geburtsfehlern führen. Das weiter oben in diesem Kapitel erwähnte Reye-Syndrom ist ebenfalls eine schwerwiegende Komplikation im Zusammenhang mit Windpocken, im Allgemeinen bei Kindern.

Nach der Infektion erwerben die meisten Menschen eine lebenslange Immunität gegen zukünftige Windpockenausbrüche. Aus diesem Grund veranstalteten Eltern einst „Windpocken-Partys“ für ihre Kinder. Bei diesen Veranstaltungen wurden nicht infizierte Kinder absichtlich einer infizierten Person ausgesetzt, damit sie sich früher im Leben mit der Krankheit infizieren, wenn die Häufigkeit von Komplikationen sehr gering ist, anstatt später eine schwerere Infektion zu riskieren.

Nach der anfänglichen Virusexposition hat Windpocken eine Inkubationszeit von etwa 2 Wochen. Die Erstinfektion der Atemwege führt zu einer Virämie und führt schließlich zu Fieber und Schüttelfrost. Ein pustulöser Hautausschlag entwickelt sich dann im Gesicht, schreitet zum Rumpf und dann zu den Extremitäten fort, obwohl sich die meisten am Rumpf bilden (Abbildung (PageIndex{4})). Schließlich platzen die Läsionen und bilden einen krustigen Schorf. Personen mit Windpocken sind ab etwa 2 Tagen vor dem Ausbruch des Hautausschlags ansteckend, bis alle Läsionen abgestorben sind.

Abbildung (PageIndex{4}): (a) Das charakteristische Erscheinungsbild des pustulösen Windpockenausschlags konzentriert sich auf die Rumpfregion. (b) Diese Transmissionselektronenmikroskopie zeigt ein Viroid des humanen Herpesvirus 3, das Virus, das bei Kindern Windpocken und bei Erwachsenen Gürtelrose verursacht, wenn es reaktiviert wird. (Kredit b: Änderung der Arbeit der Centers for Disease Control and Prevention)

Wie andere Herpesviren kann auch das Varicella-Zoster-Virus in Nervenzellen ruhen. Während sich die Pustelbläschen entwickeln, wandert das Virus entlang der Sinnesnerven zu den Spinalganglien im Rückenmark. Dort kann das Varicella-Zoster-Virus jahrzehntelang latent bleiben. Diese ruhenden Viren können später im Leben durch eine Vielzahl von Stimuli, einschließlich Stress, Alterung und Immunsuppression, reaktiviert werden. Nach der Reaktivierung wandert das Virus entlang der sensorischen Nerven zur Haut des Gesichts oder des Rumpfes. Dies führt zur Bildung der schmerzhaften Läsionen in einem Zustand, der als Gürtelrose bekannt ist (Abbildung (PageIndex{5})). Diese Symptome dauern in der Regel 2–6 Wochen an und können mehr als einmal auftreten. Auch eine postzosterische Neuralgie, also Schmerzsignale, die von geschädigten Nerven gesendet werden, lange nachdem die anderen Symptome abgeklungen sind, ist möglich. Darüber hinaus kann sich das Virus bei immungeschwächten Personen auf andere Organe ausbreiten. Eine Person mit Gürtelrose-Läsionen kann das Virus auf einen nicht-immunen Kontakt übertragen, und die neu infizierte Person würde Windpocken als Primärinfektion entwickeln. Gürtelrose kann nicht von einer Person auf eine andere übertragen werden.

Die primäre Diagnose von Windpocken bei Kindern basiert hauptsächlich auf dem Vorliegen eines pustulösen Hautausschlags am Rumpf. Zur Bestätigung der Erstdiagnose stehen serologische und PCR-basierte Tests zur Verfügung. Eine Behandlung von Windpockeninfektionen bei Kindern ist normalerweise nicht erforderlich. Bei Patienten mit Gürtelrose kann die Behandlung mit Aciclovir häufig die Schwere und Dauer der Symptome verringern und das Risiko einer postzosterischen Neuralgie verringern. Gegen Windpocken gibt es jetzt einen wirksamen Impfstoff. Auch für Erwachsene über 60 Jahre, die sich in ihrer Jugend mit Windpocken infiziert haben, steht ein Impfstoff zur Verfügung. Dieser Impfstoff verringert die Wahrscheinlichkeit eines Gürtelrose-Ausbruchs, indem er die Immunabwehr stärkt, die die latente Infektion in Schach hält und eine Reaktivierung verhindert.

Abbildung (PageIndex{5}): (a) Eine Person, die an Gürtelrose leidet. (b) Der Ausschlag entsteht durch die Reaktivierung einer Varicella-Zoster-Infektion, die ursprünglich in der Kindheit zugezogen wurde. (Kredit a: Änderung der Arbeit des National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID); Kredit b: Änderung der Arbeit der Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten)

Übung (PageIndex{5})

  1. Warum führen Masern oft zu Sekundärinfektionen?
  2. Welche Anzeichen oder Symptome würden Röteln und Masern unterscheiden?
  3. Warum können Windpocken später im Leben zu Gürtelrose führen?

SMALLPOX LAGERSTÄBE

Pocken haben wahrscheinlich mehr Menschen getötet als jede andere Infektionskrankheit, mit Ausnahme der Tuberkulose. Diese durch das Variola-Major-Virus verursachte Krankheit wird durch Inhalation von Viruspartikeln übertragen, die aus Läsionen im Rachenraum ausgeschieden werden. Das Pockenvirus verbreitet sich systemisch im Blutkreislauf und erzeugt einen pustulösen Hautausschlag. Historische Pockenepidemien hatten in anfälligen Bevölkerungsgruppen eine Sterblichkeitsrate von 50 % oder mehr. Durch konzertierte weltweite Impfbemühungen wurden die Pocken 1977 in der Allgemeinbevölkerung ausgerottet. Dies war die erste mikrobielle Krankheit in der Geschichte, die ausgerottet wurde, weil das einzige Reservoir für das Pockenvirus der infizierte Mensch ist.

Obwohl das Virus in freier Wildbahn nicht mehr vorhanden ist, gibt es in den USA und Russland noch Laborproben des Virus.17 Die Frage ist, warum gibt es diese Muster noch? Einige behaupten, dass diese Bestände zu Forschungszwecken gehalten werden sollten. Sollte das Pockenvirus jemals wieder auftauchen, würden wir Zugang zu solchen Beständen brauchen, um Impfstoffe und Behandlungen zu entwickeln. Die Sorge vor einem erneuten Auftreten des Virus ist nicht ganz unbegründet. Obwohl es keine lebenden Reservoirs des Virus gibt, besteht immer die Möglichkeit, dass Pocken aus mumifizierten menschlichen Körpern oder im Permafrost konservierten menschlichen Überresten wieder auftauchen. Es ist auch möglich, dass es an anderen Orten der Welt noch unentdeckte Proben des Virus gibt. Ein Beispiel für solche "verlorenen" Proben wurde in einer Schublade in einem Labor der Food and Drug Administration in Maryland entdeckt.18 Sollte es zu einem Ausbruch aus einer solchen Quelle kommen, könnte es zu unkontrollierten Epidemien kommen, da die Bevölkerung heute weitgehend ungeimpft ist.

Kritiker dieses Arguments, darunter viele Forscher und die Weltgesundheitsorganisation, behaupten, es gebe kein rationales Argument mehr für die Aufbewahrung der Proben. Sie betrachten die „Wiederaufstiegsszenarien“ als dünn verhüllten Vorwand, biologische Waffen zu beherbergen. Diese Szenarien seien weniger wahrscheinlich als eine absichtliche Wiedereinführung des Virus aus militarisierten Beständen durch den Menschen. Darüber hinaus weisen sie darauf hin, dass wir das Virus aus seiner DNA-Sequenz rekonstruieren könnten, wenn wir in Zukunft die Pocken erforschen müssten.

Was denken Sie? Gibt es legitime Argumente für die Aufrechterhaltung von Pockenbeständen oder sollten alle Formen dieser tödlichen Krankheit ausgerottet werden?

Schlüsselkonzepte und Zusammenfassung

  • Viren verursachen häufiger Infektionen der Atemwege als Bakterien, und die meisten Virusinfektionen führen zu leichten Symptomen.
  • Die Erkältung kann durch mehr als 200 Viren verursacht werden, typischerweise Rhinoviren, Coronaviren und Adenoviren, die durch direkten Kontakt, Aerosole oder Umweltoberflächen übertragen werden.
  • Aufgrund seiner Fähigkeit zur schnellen Mutation durch Antigendrift und Antigenverschiebung, Grippe bleibt eine bedeutende Bedrohung für die menschliche Gesundheit. Jährlich werden zwei neue Grippeimpfstoffe entwickelt.
  • Mehrere Virusinfektionen, einschließlich Atemwege synchron Virus Infektionen, die häufig bei sehr jungen Menschen auftreten, können mit leichten Symptomen beginnen, bevor sie zu einer viralen Lungenentzündung fortschreiten.
  • SARS und MERS sind akute Atemwegsinfektionen, die durch Coronaviren verursacht werden, und beide scheinen von Tieren zu stammen. SARS wurde seit 2004 nicht mehr in der menschlichen Bevölkerung beobachtet, hatte aber während seines Ausbruchs eine hohe Sterblichkeitsrate. MERS hat auch eine hohe Sterblichkeitsrate und tritt weiterhin in der menschlichen Bevölkerung auf.
  • Masern, Röteln, und Windpocken sind hoch ansteckende, systemische Infektionen, die über die Atemwege eindringen und Hautausschläge und Fieber verursachen. Für alle drei gibt es Impfstoffe. Masern sind die schwersten der drei und sind weltweit für eine erhebliche Sterblichkeit verantwortlich. Windpocken verursachen bei Kindern typischerweise leichte Infektionen, aber das Virus kann reaktivieren, um schmerzhafte Fälle von zu verursachen Gürtelrose später im Leben.

Mehrfachauswahl

Welcher der folgenden Viren wird nicht häufig mit einer Erkältung in Verbindung gebracht?

A. Coronavirus
B. Adenovirus
C. Rhinovirus
D. Varicella-Zoster-Virus

D

Welche der folgenden Viruserkrankungen wurde weltweit aus der Allgemeinbevölkerung eliminiert?

A. Pocken
B. Masern
C. Deutsche Masern
D. Grippe

EIN

Welcher Begriff bezieht sich auf mehrkernige Zellen, die sich bilden, wenn viele Wirtszellen während einer Infektion miteinander verschmelzen?

A. Ghon-Elemente
B. Reye-Syndrom
C. Kopliks Flecken
D. Syncytien

D

Welche der folgenden Krankheiten ist nicht mit einer Coronavirus-Infektion verbunden?

A. Atemwegssyndrom im Nahen Osten
B. Deutsche Masern
C. Erkältung
D. schweres akutes respiratorisches Syndrom

B

Welches dieser Viren verursacht Gürtelrose?

A. Rötelnvirus
B. Masernvirus
C. Varicella-Zoster-Virus
D. variola major-Virus

C

Fülle die Lücke aus

Das _______ Virus ist für die deutschen Masern verantwortlich.

Röteln

A(n) _______ ist eine unkontrollierte positive Rückkopplungsschleife zwischen Zytokinen und Leukozyten.

Zytokinsturm

Bei Gürtelrose kann das antivirale Medikament _______ verschrieben werden.

Aciclovir

Die langsame Anhäufung genetischer Veränderungen eines Influenzavirus im Laufe der Zeit wird als _______ bezeichnet.

Antigendrift

Der _______ Impfstoff ist wirksam bei der Bekämpfung von Masern und Röteln.

MMR

Kurze Antwort

Da wir alle in unserem Leben viele Erkältungen erlebt haben, warum sind wir dann nicht resistent gegen zukünftige Infektionen?

Kritisches Denken

Welche Rolle spielt die Erkältung bei der Zunahme antibiotikaresistenter Bakterienstämme in den USA?

Warum ist es höchst unwahrscheinlich, dass das Influenza-A-Virus wie das Pockenvirus jemals ausgerottet wird?

Fußnoten

  1. 1 AG L’Huillier et al. „Überleben von Rhinoviren an menschlichen Fingern.“ Klinische Mikrobiologie und Infektion 21, nein. 4 (2015): 381–385.
  2. 2 Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten. „Schätzung saisonaler Influenza-assoziierter Todesfälle in den USA: CDC-Studie bestätigt Variabilität der Grippe.“ 2016. http://www.cdc.gov/flu/about/disease...ted_deaths.htm. Zugriff am 6. Juli 2016.
  3. 3 ED-Belay et al. "Reye-Syndrom in den Vereinigten Staaten von 1981 bis 1997." New England Journal of Medicine 340 Nr. 18 (1999):1377–1382.
  4. 4 CE Mills et al. "Übertragbarkeit der Influenza-Pandemie 1918." Natur 432, Nr. 7019 (2004): 904–906.
  5. 5 E. Tognotti. "Influenza-Pandemien: Ein historischer Rückblick." Journal of Infection in Developing Countries 3, nein. 5 (2009):331–334.
  6. 6 FS Dawood et al. „Geschätzte globale Sterblichkeit im Zusammenhang mit den ersten 12 Monaten der 2009-Pandemie Influenza A H1N1 Viruszirkulation: Eine Modellierungsstudie.“ Die Lancet-Infektionskrankheiten 12, nein. 9 (2012): 687–695.
  7. 7 Weltgesundheitsorganisation. „WHO-Bericht über die globale Überwachung epidemischer Infektionskrankheiten.“ 2000. http://www.who.int/csr/resources/pub.../Influenza.pdf. Zugriff am 6. Juli 2016.
  8. 8 Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten. "Wirksamkeit des Impfstoffs - Wie gut funktioniert der Grippeimpfstoff?" 2016. http://www.cdc.gov/flu/about/qa/vaccineeffect.htm. Zugriff am 6. Juli 2016.
  9. 9 Y. Huang. „Die SARS-Epidemie und ihre Folgen in China: Eine politische Perspektive.“ In Von SARS lernen: Vorbereitung auf den nächsten Krankheitsausbruch. Herausgegeben von S. Knobler et al. Washington, DC: National Academies Press; 2004. Verfügbar unter: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK92479/
  10. 10 Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten. "Globale Gesundheit - Masern, Röteln und CRS, Eliminierung von Masern, Röteln und dem angeborenen Rötelnsyndrom (CRS) weltweit." 2015. http://www.cdc.gov/globalhealth/measles/. Aufgerufen am 7. Juli 2016.
  11. 11 Weltgesundheitsorganisation. „Masern-Informationsblatt.“ 2016. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs286/en/. Aufgerufen am 7. Juli 2016.
  12. 12 Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten. "Masernfälle und -ausbrüche." 2016. http://www.cdc.gov/measles/cases-outbreaks.html. Aufgerufen am 7. Juli 2016.
  13. 13 Ebd.
  14. 14 Weltgesundheitsorganisation. „Masern-Röteln-Bulletin.“ Manila, Philippinen; Erweitertes Impfprogramm Regionalbüro der Weltgesundheitsorganisation Westpazifik; 9 Nr. 1 (2015). http://www.wpro.who.int/immunization...vol9issue1.pdf
  15. 15 M. Bloch et al. „Impfraten für jeden Kindergartenkind in Kalifornien.“ Die New York Times 6. Februar 2015. http://www.nytimes.com/interactive/2...-map.html?_r=1. Aufgerufen am 7. Juli 2016.
  16. 16 E. Miller et al. "Folgen der bestätigten Röteln der Mutter in aufeinanderfolgenden Phasen der Schwangerschaft." Die Lanzette 320, Nr. 8302 (1982): 781–784.
  17. 17 Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten. „CDC-Medienerklärung zu neu entdeckten Pocken-Proben.“ 8. Juli 2014. http://www.cdc.gov/media/releases/2014/s0708-nih.html. Zugriff am 7. Juli 2016.
  18. 18 Ebd.

Mitwirkender

  • Nina Parker (Shenandoah University), Mark Schneegurt (Wichita State University), Anh-Hue Thi Tu (Georgia Southwestern State University), Philip Lister (Central New Mexico Community College) und Brian M.Forster (Saint Joseph’s University) mit vielen beitragenden Autoren. Originalinhalt über Openstax (CC BY 4.0; Zugang kostenlos unter https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction)


Die Erkältung ist ein Oberbegriff für eine Vielzahl von leichten Virusinfektionen der Nasenhöhle. Es sind mehr als 200 verschiedene Viren bekannt, die Erkältungen verursachen. Zu den häufigsten Gruppen von Erkältungsviren gehören Rhinoviren, Coronaviren und Adenoviren. Diese Infektionen sind in der menschlichen Bevölkerung weit verbreitet und werden durch direkten Kontakt und Tröpfchenübertragung übertragen. Husten und Niesen produzieren effizient infektiöse Aerosole, und Rhinoviren sind dafür bekannt, dass sie bis zu einer Woche auf Umweltoberflächen überleben. [1]

Viraler Kontakt mit der Nasenschleimhaut oder den Augen kann zu einer Infektion führen. Rhinoviren neigen dazu, sich am besten zwischen 33 °C (91,4 °F) und 35 °C (95 °F) zu replizieren, etwas unter der normalen Körpertemperatur (37 °C [98,6 °F]). Als Konsequenz neigen sie dazu, das kühlere Gewebe der Nasenhöhlen zu infizieren. Erkältungen sind durch eine Reizung der Schleimhaut gekennzeichnet, die zu einer Entzündungsreaktion führt. Dies führt zu häufigen Anzeichen und Symptomen wie übermäßiger Nasensekretion (laufende Nase), Verstopfung, Halsschmerzen, Husten und Niesen. Das Fehlen von hohem Fieber wird typischerweise verwendet, um Erkältungen von anderen Virusinfektionen wie Influenza zu unterscheiden. Einige Erkältungen können zu einer Mittelohrentzündung, Pharyngitis oder Laryngitis führen, und die Patienten können auch Kopf- und Gliederschmerzen haben. Die Krankheit ist jedoch selbstlimitierend und klingt in der Regel innerhalb von 1 bis 2 Wochen ab.

Es gibt keine wirksamen antiviralen Behandlungen für die Erkältung und antibakterielle Medikamente sollten nicht verschrieben werden, es sei denn, sekundäre bakterielle Infektionen wurden festgestellt. Viele der Viren, die Erkältungen verursachen, sind verwandt, sodass sich die Immunität ein Leben lang entwickelt. Angesichts der Anzahl von Viren, die Erkältungen verursachen, ist es jedoch wahrscheinlich, dass Einzelpersonen niemals eine Immunität gegen alle Ursachen einer Erkältung entwickeln.


Viruspneumonie

Viren verursachen weniger Fälle von Lungenentzündung als Bakterien, jedoch können mehrere Viren bei Kindern und älteren Menschen zu Lungenentzündungen führen. Die häufigsten Quellen für virale Lungenentzündung sind Adenoviren, Grippeviren, Parainfluenza-Viren, und respiratorische Syncytial-Viren. Die von diesen Viren hervorgerufenen Anzeichen und Symptome können von leichten erkältungsähnlichen Symptomen bis hin zu schweren Lungenentzündungen reichen, abhängig von der Virulenz des Virusstamms und der Stärke der Wirtsabwehr des infizierten Individuums. Gelegentlich können Infektionen zu einer Mittelohrentzündung führen.

Infektionen mit dem Respiratory Syncytial Virus (RSV) sind bei Säuglingen ziemlich häufig, die meisten Menschen haben sich im Alter von 2 Jahren infiziert. Während der Infektion führt ein virales Oberflächenprotein dazu, dass die Wirtszellen verschmelzen und mehrkernige Riesenzellen bilden, die als bezeichnet werden Synzytie. Es gibt keine spezifischen antiviralen Therapien oder Impfstoffe für virale Lungenentzündung. Bei Erwachsenen sind diese Infektionen selbstlimitierend, ähneln einer Erkältung und neigen dazu, innerhalb von 1 oder 2 Wochen ereignislos abzuklingen. Infektionen bei Säuglingen können jedoch lebensbedrohlich sein. RSV ist hoch ansteckend und kann durch Atemtröpfchen beim Husten und Niesen übertragen werden. RSV kann auch auf Umweltoberflächen lange überleben und somit indirekt über Erreger übertragen werden.

Denk darüber nach

  • Wer erkrankt am ehesten an einer viralen Lungenentzündung?
  • Was ist die empfohlene Behandlung für virale Lungenentzündung?

FALL IN POINT: Grippepandemie

Im Frühjahr 2013 wurde in China ein neuer Stamm der H7N9-Grippe gemeldet. Insgesamt waren 132 Menschen infiziert. Von den Infizierten starben 44 (33%). Eine genetische Analyse des Virus deutete darauf hin, dass dieser Stamm aus der Neumischung von drei verschiedenen Influenzaviren entstand: einem H7N3-Virus von Hausenten, einem H7N9-Virus von Wildvögeln und einem H9N2-Virus von Hausgeflügel. Das Virus wurde in den chinesischen Hausvogelherden nachgewiesen und der Kontakt mit diesem Reservoir gilt als Hauptinfektionsquelle. Dieser Influenza-Stamm konnte nicht von Mensch zu Mensch übertragen werden. Daher wurde die Krankheit nicht zu einem globalen Problem. Dieser Fall veranschaulicht jedoch die potenzielle Bedrohung, die die Influenza immer noch darstellt. Wenn ein Stamm wie das H7N9-Virus eine weitere Antigenverschiebung durchmachen würde, könnte er auf die menschliche Bevölkerung übertragbarer werden. Bei einer Sterblichkeitsrate von 33% wäre eine solche Pandemie katastrophal. Aus diesem Grund überwachen Organisationen wie die Weltgesundheitsorganisation und die Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten alle bekannten Grippeausbrüche ständig.

  • Vergleichen Sie den Schweregrad der drei Arten von Influenzaviren.
  • Warum müssen jedes Jahr neue Grippeimpfstoffe entwickelt werden?

4. Überlebensstrategien für Viren in der Wirtszelle

Die Viren sind opportunistische Pathogene, die verschiedene Strategien entwickeln können, um zwei Barrieren eines Wirts zu entkommen, nämlich die endosomale Barriere und die Immunbarriere [ 65 ]. Sie zeigen die inhärente Fähigkeit, Strategien unter Stressbedingungen anzupassen, um um ihr Überleben zu kämpfen. Diese adaptiven Strategien ermöglichen es ihnen, dem Immunsystem des Wirts einen überlegenen Schutz zu verleihen und dadurch das Überleben zu verlängern. Sowohl behüllte als auch unbehüllte Viren entwickeln mehrere Überlebenstaktiken Membranfusion und Porenbildung sind vorherrschend [ 66 , 67 ]. In den folgenden Unterabschnitten werden mehrere Strategien veranschaulicht, die von Atemwegsviren entwickelt wurden, um zu überleben und der endosomalen Aufnahme oder dem Immunsystem zu entkommen. Die Überlebensstrategien, an dem Prozess beteiligten Moleküle und antiviralen Mittel zur Behandlungstherapie wirken auf den spezifischen Überlebensweg, sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Tisch 3

Überlebensstrategien, beteiligte Moleküle und antivirale Mittel, die auf die spezifische Strategie von Atemwegsviren wirken.

ÜberlebensstrategieAtemwegsvirenBeteiligte MoleküleAntivirale WirkstoffeVerweise
Fusion in der endosomalen MembranInfluenza-A-VirusHALj001, arbidol[ 67 , 74 ]
PorenbildungRhinovirusKapsidprotein VP4, ICAM-1Pleconaril, Vapendavir[ 75 , 76 ]
Enzymatische ModifikationenGrippe, SARS-CoV-2Neuraminidase, ACE-2, APNNeuraminidase-Hemmer, N-(2-Aminoethyl)-1aziridinethanamin (NAAE)[ 69 , 77 ]
Proteolytische Spaltung durch endosomale EnzymeGrippe, SARS-CoV-2, SARS-Cov & MERS-CovCathepsin B und L, Elastase, Trypsin und Thermolysin, TMPRSS2, TMPRSS11a und HAT[ 78 ]
Antigendrift und -verschiebungGrippe, SARS-CoV-2, HPIVHA & NA, Spike-GlykoproteinNAAE[ 73 , 79 ]

4.1. Fusion mit endosomaler Membran

Die Viren haben sich mit Fusionspeptiden entwickelt, die sich an die endosomale Membran anlagern und ihre Destabilisierung bewirken. Die fusogenen Peptide bestehen aus einer kurzen Peptiddomäne von 20� Aminosäuren [67]. Die Membranfusion ist ein entscheidender Prozess bei der zellulären Endozytose und beim Transport. Die Mehrheit der umhüllten Viren weist einzelne fundamentale Membranpeptide auf, die bei einem Auslöser wie einer pH-Änderung Konformationsänderungen erfahren. Bei einem sauren pH-Wert durchläuft das fusogene Peptid strukturelle Veränderungen von einer hydrophilen Spirale zu einer hydrophoben Helix [ 50 ]. Diese neumodische α-helikale Konformation führt zur Fusion der Virusmembran mit der Zellmembran, was zur Zerstörung der Membran und zum Transport ihres Genoms in das Zytoplasma führt. Hämagglutinin zum Beispiel ist ein Peptid der Influenzavirus-Hülle, zeigt fusogene Aktivität [ 63 ].

4.2. Porenbildung

Der andere Ansatz, den Viren verwenden, um der endosomalen Barriere zu entkommen, ist die Porenbildung. Die Bildung einer Pore erfolgt durch die Wechselbeziehung zwischen einer Linienspannung, die die Pore verschließt, und einer Membranspannung, die die Pore erweitert. Einige Viruspeptide haben eine hohe Affinität zum Porenrand. Das Anbringen des Peptids am Rand verringert die Linienspannung, was zu einer Instabilität im Porenradius führt und eine erneute Versiegelung nicht ermöglicht. In einer sauren Umgebung führt die Protonierung der Aminosäuregruppe des fusogenen Peptids zu Konformationsänderungen [ 66 ]. Als Ergebnis haften die Peptide und ordnen sich innerhalb der Phospholipidmembran in aufrechter Ausrichtung zur Membranebene selbst an, wodurch Poren entstehen. Das �rrel-Stave’-Modell demonstrierte die Anheftung von Peptiden an die Membranen von Endosomen und ihre langsame Diffusion in die Phospholipidschicht. Die Atemwegsviren, die diese Strategie nutzen, um in die Zellen einzudringen, sind humane Rhinoviren [ 68 ]. Andere Viren, die diesen Mechanismus nutzen, sind das vp1-Coxsackie-Virus und das Poliovirus [67].

4.3. Enzymatische Modifikationen

Viren haben eine Taktik entwickelt, um die Membran von Endosomen durch die enzymatische Wirkung von entweder Viren oder vom Wirt kodierten Enzymen zu transformieren, um die Flucht zu erleichtern. Das Influenza-A-Virus weist ein Neuraminidase-Protein auf, das direkt an die Lysosomen-assoziierten Membranproteine ​​(LAMPs) bindet, was zur Glykosylierung von LAMPs, zur Unterbrechung der Lysosomenintegrität und schließlich zum Zelltod führt [ 69 ]. Das SARS-CoV-2-Virus verwendet auch Enzyme des Wirts als Rezeptor zur Internalisierung, beispielsweise Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE2) und Aminopeptidase N (APN). Das ACE-2 ist eine Mono-Carboxypeptidase, die Angiotensin II hydrolysiert und in großen Mengen auf der Lungenoberfläche vorhanden ist. Die Substitution einer Aminosäuresequenz mit Resten zwischen 505 und 323 durch eine Kette einer SARS-CoV-Rezeptor-Bindungsdomäne weist die Nutzung des humanen ACE2-Rezeptors zu [69]. Mehrere Coronavirus-Spezies wie CCoV, FCoV und HCoV-229E nutzen alle das Protein Aminopeptidase N des Wirts als Rezeptor [ 70 ].

4.4. Proteolytische Spaltung durch endosomale Enzyme

Darüber hinaus wenden einige Atemwegsviren andere Strategien an, um in die Wirtszelle einzudringen. Ein niedriger saurer pH-Wert reicht nicht aus, um in die Zellmembran einzudringen. Wesentlich ist aber auch, dass die endosomalen Proteasen die Fusion des Virus mit der Membran auslösen [71]. Zum Beispiel ist das Coronavirus auf Proteasen (Cathepsin B und L) angewiesen, um in die Zelle einzudringen. Studien berichteten auch, dass andere Proteasen Elastase, Trypsin und Thermolysin den produktiven Eintritt in vitro verbessern. Auch die exogenen Proteasen Transmembran-Protease Serin 2 (TMPRSS2), Transmembran-Serin-Protease 11A (TMPRSS11a) und Histon-Acetyltransferasen (HAT) lösen die Fusion von SARS-CoV-2 an die Zellmembran aus. Die Studie zeigte auch, dass der MERS-COV-Tropismus durch die proteolytische Verarbeitung zunahm und zu einer Zunahme des Transports des Virus durch die Zellmembran führte. Beim Influenza-A-Virus aktiviert die proteolytische Spaltung durch Proteasen (TMPRSS2 & HAT) das Fusionsglykoprotein HA und löst die Membranfusion aus [ 72 ].

4.5. Antigendrift und -verschiebung

Um der Erkennung durch das Virus des Wirtsimmunsystems zu entgehen, entwickeln Sie eine andere Strategie, die durch kontinuierliche Mutation des Oberflächen-Glykoproteins, bekannt als Antigendrift, oder durch Schaffung neuer Subtypen dieser Glykoproteine, die als Antigenverschiebung bezeichnet wird, besteht [72]. Beispielsweise entwickelte sich das Influenza-A-Virus mit den antigenen Glykoproteinen Hämagglutinin (HA) und Neuraminidase (NA) (Antigendrift), während auch über die Entwicklung neuer Subtypen von Hämagglutinin berichtet wird (Antigenverschiebung). Darüber hinaus zeigte das neu entstandene SARS-CoV-2 auch modifizierte Spike-Proteine ​​auf seiner Oberfläche und eine bemerkenswerte Abweichung in der Rezeptorbindungsdomäne des S-Glykoproteins. Sowohl Antigenverschiebung als auch Drift sind die Hauptursache für epidemische Ausbrüche und auch die größte Hürde bei der Entwicklung von Impfungen gegen diese Viren [ 73 ].


Infektionen und Asthma

Neuroinflammatorische Mechanismen

Virale Atemwegsinfektionen können durch Mechanismen, an denen neuronale Mechanismen beteiligt sind, eine Entzündung induzieren. Diese Reaktionen sind beim Menschen schwer zu untersuchen, aber Studien an Tiermodellen haben Erkenntnisse geliefert. Beispielsweise führt eine RSV-Infektion bei Nagetieren zu einer Überproduktion des Nervenwachstumsfaktors 69, der eine Entzündung der Atemwege fördert. Diese Beobachtung wurde auch in Studien an Babys mit RSV-Bronchiolitis bestätigt. 70 In einem Meerschweinchenmodell verursacht eine Virusinfektion eine Dysfunktion der M2-Muskarinrezeptoren auf parasympathischen Nerven, was zu einer Überproduktion von Acetylcholin und einer Überempfindlichkeit der Atemwege führt. Diese Antworten scheinen von Virus-induzierten Akute-Phase-Zytokinen wie IL-1&bgr; und TNF-&agr; angetrieben zu werden. 71


Bakterielle Pneumonie

Pneumonie ist ein allgemeiner Begriff für Infektionen der Lunge, die zu einer Entzündung und Ansammlung von Flüssigkeit und weißen Blutkörperchen in den Alveolen führen. Lungenentzündung kann durch Bakterien, Viren, Pilze und andere Organismen verursacht werden, obwohl die überwiegende Mehrheit der Lungenentzündungen bakteriellen Ursprungs ist. Bakterielle Lungenentzündung ist eine weit verbreitete, potenziell schwerwiegende Infektion, die 2014 in den Vereinigten Staaten zu mehr 50.000 Todesfällen führte.Abbildung 17.8). Darüber hinaus kann eine Lungenentzündung zu einer Pleuritis führen, einer Infektion der die Lunge umgebenden Pleuramembran, die das Atmen sehr schmerzhaft machen kann. Obwohl viele verschiedene Bakterien unter den richtigen Umständen eine Lungenentzündung verursachen können, verursachen drei Bakterienarten die meisten klinischen Fälle: Streptococcus pneumoniae, h. Grippe, und Mykoplasmen Lungenentzündung. Darüber hinaus werden wir auch einige der weniger häufigen Ursachen von Lungenentzündungen untersuchen.

Abbildung 17.8 Eine Röntgenaufnahme des Thorax eines Patienten mit Lungenentzündung zeigt die Konsolidierungen (Läsionen) als undurchsichtige Flecken. (Kredit: Änderung der Arbeit der Centers for Disease Control and Prevention)

Pneumokokken-Pneumonie

Die häufigste Ursache einer ambulant erworbenen bakteriellen Lungenentzündung ist Streptococcus pneumoniae. Dieser grampositive, alpha-hämolytische Streptokokken wird häufig als Teil der normalen Mikrobiota der menschlichen Atemwege gefunden. Die Zellen neigen dazu, etwas lanzettförmig zu sein und erscheinen typischerweise als Paare (Abbildung 17.9). Die Pneumokokken besiedeln zunächst die Bronchiolen der Lunge. Schließlich breitet sich die Infektion auf die Alveolen aus, wo die Polysaccharidkapsel der Mikrobe die phagozytische Clearance stört. Andere Virulenzfaktoren umfassen Autolysine wie Lyt A, die die mikrobielle Zellwand abbauen, was zur Zelllyse und zur Freisetzung von zytoplasmatischen Virulenzfaktoren führt. Einer dieser Faktoren, Pneumolysin O, ist wichtig für das Fortschreiten der Krankheit. Dieses porenbildende Protein schädigt die Wirtszellen, fördert die bakterielle Adhärenz und erhöht die entzündungsfördernde Zytokinproduktion. Die resultierende Entzündungsreaktion führt dazu, dass sich die Alveolen mit Exsudat füllen, das reich an Neutrophilen und roten Blutkörperchen ist. Als Folge entwickeln infizierte Personen einen produktiven Husten mit blutigem Auswurf.

Abbildung 17.9 (a) Diese mikroskopische Aufnahme von Streptococcus pneumoniae aus einer Blutkultur gezüchtet, zeigt die charakteristische lanzettförmige Diplokokken-Morphologie. (b) Eine kolorierte rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von S. pneumoniae. (Kredit a: Änderung der Arbeit von Centers for Disease Control and Prevention Credit b: Änderung der Arbeit von Janice Carr, Centers for Disease Control and Prevention)

Pneumokokken können vermutlich durch ihre charakteristische grampositive, lanzettförmige Zellmorphologie und Diplokokkenanordnung identifiziert werden. In Blutagarkulturen weist der Organismus alpha-hämolytische Kolonien auf, die nach 24 bis 48 Stunden autolytisch sind. Zusätzlich, S. pneumoniae ist extrem empfindlich gegenüber Optochin und Kolonien werden durch Zugabe von 10 % Natriumdesoxycholat-Lösung schnell zerstört. Alle klinischen Pneumokokken-Isolate werden unter Verwendung der Quellung-Reaktion mit Typisierungs-Antiseren, die von der CDC produziert werden, serotypisiert. Positive Quellungsreaktionen gelten als definitive Identifizierung von Pneumokokken.

Antibiotika bleiben die wichtigste Behandlung von Pneumokokken. β-Lactame wie Penicillin sind die Medikamente der ersten Wahl, aber die Resistenz gegen β-Lactame ist ein wachsendes Problem. Wenn eine β-Lactam-Resistenz ein Problem darstellt, können Makrolide und Fluorchinolone verschrieben werden. Jedoch, S. pneumoniae Auch die Resistenz gegen Makrolide und Fluorchinolone nimmt zu, was die therapeutischen Möglichkeiten bei einigen Infektionen einschränkt. Derzeit stehen zwei Pneumokokken-Impfstoffe zur Verfügung: Pneumokokken-Konjugatimpfstoff (PCV13) und Pneumokokken-Polysaccharid-Impfstoff (PPSV23). Diese werden im Allgemeinen an die am stärksten gefährdeten Personengruppen vergeben: Kinder unter 2 Jahren und Erwachsene über 65 Jahre.

HämophilusLungenentzündung

Eingekapselte Stämme von Haemophilus influenzae sind dafür bekannt, Meningitis zu verursachen, aber nicht verkapselte Stämme sind wichtige Ursachen für Lungenentzündung. Dieser kleine, gramnegative Coccobacillus kommt bei den meisten gesunden Kindern im Rachenraum vor. Hämophilus Lungenentzündung wird hauptsächlich bei älteren Menschen beobachtet. Wie andere Krankheitserreger, die eine Lungenentzündung verursachen, H. Influenzae wird durch Tröpfchen und Aerosole verbreitet, die beim Husten entstehen. Ein anspruchsvoller Organismus, H. Grippe wächst nur auf Medien mit verfügbarem Faktor X (Hämin) und Faktor V (NAD), wie Schokoladenagar (Abbildung 17.10). Eine Serotypisierung muss durchgeführt werden, um die Identität von . zu bestätigen H. Influenzae isoliert.

Infektionen der Alveolen durch H. Influenzae zu Entzündungen und Flüssigkeitsansammlungen führen. Die zunehmende Resistenz gegen β-Lactame, Makrolide und Tetracycline stellt die Behandlung von Hämophilus Lungenentzündung. Resistenzen gegen die Fluorchinolone sind bei Isolaten von selten H. Influenzae wurde aber beobachtet. Wie für AOM diskutiert, ein Impfstoff, der gegen nicht verkapselte H. influenzae, wenn es entwickelt würde, würde es vor einer durch diesen Erreger verursachten Lungenentzündung schützen.

Abbildung 17.10 Kultur von Haemophilus influenzae auf einer Schokoladen-Agar-Platte. (Kredit: Änderung der Arbeit der Centers for Disease Control and Prevention)

MykoplasmenLungenentzündung (Laufpneumonie)

Primäre atypische Pneumonie wird verursacht durch Mycoplasma pneumoniae. Dieses Bakterium gehört nicht zur normalen Mikrobiota der Atemwege und kann epidemische Krankheitsausbrüche verursachen. Auch bekannt als gehende Lungenentzündung, MykoplasmenLungenentzündung Infektionen sind in überfüllten Umgebungen wie Universitätscampus und Militärstützpunkten häufig. Es wird durch Aerosole verbreitet, die beim Husten oder Niesen entstehen. Die Krankheit verläuft oft mild, mit niedrigem Fieber und anhaltendem Husten. Diese Bakterien, die keine Zellwände haben, verwenden eine spezielle Anheftungsorganelle, um an Flimmerzellen zu binden. Dabei werden Epithelzellen geschädigt und die Funktion der Flimmerhärchen behindert (Abbildung 17.11).

Fall in Punkt

Warum ich?

Tracy ist eine 6-jährige, die einen schweren Husten entwickelt hat, der nicht wegzugehen scheint. Nach 2 Wochen machten sich ihre Eltern Sorgen und brachten sie zum Kinderarzt, der eine bakterielle Lungenentzündung vermutete. Tests bestätigten, dass Haemophilus influenzae die Ursache war. Glücklicherweise sprach Tracy gut auf die Antibiotikabehandlung an und erholte sich schließlich vollständig.

Da es in Tracys Grundschule mehrere andere Fälle von bakterieller Lungenentzündung gegeben hatte, forderten die örtlichen Gesundheitsbehörden die Eltern auf, ihre Kinder untersuchen zu lassen. Von den untersuchten Kindern wurde festgestellt, dass mehr als 50% H.Influenza in ihren Nasenhöhlen, doch alle bis auf zwei waren asymptomatisch.

Warum erkranken manche Menschen ernsthaft an bakteriellen Infektionen, die auf andere wenig oder gar keine Wirkung zu haben scheinen? Die Pathogenität eines Organismus – seine Fähigkeit, dem Wirt Schaden zuzufügen – ist nicht allein eine Eigenschaft des Mikroorganismus. Vielmehr ist es das Produkt einer komplexen Beziehung zwischen den Virulenzfaktoren der Mikrobe und der Immunabwehr des Individuums. Vorerkrankungen und Umweltfaktoren, wie Passivrauchen, können manche Personen anfälliger für Infektionen machen, indem sie Bedingungen schaffen, die das mikrobielle Wachstum begünstigen oder das Immunsystem beeinträchtigen. Darüber hinaus können Personen genetisch bedingte Immunfaktoren aufweisen, die sie vor bestimmten Erregerstämmen schützen oder nicht. Die Wechselwirkungen zwischen diesen Wirtsfaktoren und den vom Mikroorganismus produzierten Pathogenitätsfaktoren bestimmen letztendlich den Ausgang der Infektion. Ein klareres Verständnis dieser Wechselwirkungen kann in Zukunft eine bessere Identifizierung von Risikopersonen und prophylaktische Interventionen ermöglichen.

Mykoplasmen wachsen sehr langsam, wenn sie kultiviert werden. Daher werden Penicillin und Thalliumacetat dem Agar zugesetzt, um das Überwachsen durch schneller wachsende potenzielle Verunreinigungen zu verhindern. Schon seit M. pneumoniae besitzt keine Zellwand, ist gegen diese Stoffe resistent. Ohne Zellwand erscheinen die mikrobiellen Zellen pleomorph. M. pneumoniae Infektionen neigen dazu, selbstlimitierend zu sein, können aber auch gut auf eine Makrolid-Antibiotikatherapie ansprechen. β-Lactame, die auf die Zellwandsynthese abzielen, sind zur Behandlung von Infektionen mit diesem Erreger nicht indiziert.

Abbildung 17.11 Die mikroskopische Aufnahme zeigt Mycoplasma pneumoniae verwenden ihre spezialisierten Rezeptoren, um sich an Epithelzellen in der Luftröhre eines infizierten Hamsters anzuheften. (Kredit: Änderung der Arbeit der American Society for Microbiology)

  • Welche drei Erreger sind für die häufigsten bakteriellen Lungenentzündungen verantwortlich?
  • Welche Ursache einer Lungenentzündung betrifft am ehesten junge Menschen?

Einführung

Der Ausbruch der mit dem neuartigen Coronavirus (SARS-CoV-2) assoziierten Atemwegsinfektionskrankheit (COVID-19) begann Ende 2019 in Wuhan, China.1𠄳 Anschließend stieg die Zahl der Fälle und Länder, die bestätigte Fälle meldeten, rapide an. Am 30. Januar 2020 erklärte die WHO den Ausbruch zu einem Gesundheitsnotstand von internationaler Tragweite. Bis Ende Oktober 2020 wurden weltweit mehr als 43 Millionen bestätigte Fälle gemeldet.4

Echtzeit-RT-PCR (rRT-PCR) wird häufig verwendet, um Proben von Patienten mit Verdacht auf COVID-19 zu testen und Informationen über das klinische Management und die Ausbruchskontrolle zu liefern.5𠄷 Proben für SARS-CoV-2-rRT-PCR können aus den oberen (Nasopharyngeal-/oropharyngealen Abstrichen, Nasenaspirat, Nasenspülung oder Speichel) oder unteren Atemwegen (Sputum oder Trachealaspirat oder bronchoalveoläre Lavage) entnommen werden

Der Zyklusschwellenwert (Ct) der rRT-PCR der Atemwegsprobe spiegelt die Menge an viraler Nukleinsäure im Respirationstrakt wider. Insbesondere zeigen niedrige Ct-Werte reichlich virale Nukleinsäure an. Mehrere Studien zeigen, dass die Ct-Werte invers mit dem Vorhandensein des infektiösen SARS-CoV-2-Virus in Proben korreliert sind.9� Da die Empfindlichkeit zwischen den rRT-PCR-Testsystemen aufgrund von Unterschieden in Primer-/Sondensätzen, Reaktionsbedingungen usw. variiert, 12 Es ist wichtig zu bedenken, dass es möglicherweise nicht möglich ist, die Korrelation zwischen dem Ct-Wert und dem Vorhandensein infektiöser Viren auf andere Laborumgebungen zu übertragen. In Japan basiert die landesweite rRT-PCR-Methode zur SARS-CoV-2-Labordiagnostik auf den N- und N2-Primer/Sonden-Sets.13 Das N2-Set ist für den SARS-CoV-2-Nachweis hochwirksam.13 Derzeit ist jedoch die Korrelation zwischen den Ergebnissen der N2-Set-rRT-PCR und dem Vorhandensein von infektiösem Virus in den Proben bleibt unklar.

Die Virusisolierung mittels Zellkultur ist der zuverlässigste Labortest zur Diagnose einer Virusinfektion, und dieser Ansatz liefert auch Ersatzinformationen zur Virusübertragung. Jüngste Arbeiten zeigten, dass Transmembranprotease, Serin 2 (TMPRSS2)-exprimierende Vero E6-Zellen (VeroE6/TMPRSS2) für die Isolierung von SARS-CoV-2 aus Atemwegsproben nützlich sind.14 Das Auftreten eines zytopathischen Effekts (CPE), der Abrundung und Ablösung einschließt in VeroE6/TMPRSS2-Zellen, die mit Proben beimpft wurden, ist ein zuverlässiger Indikator für das Vorhandensein von infektiösem SARS-CoV-2. Beim Virusisolationsassay ist es jedoch notwendig, blinde Zellpassagen durchzuführen, bis Viren effizient wachsen. Es ist nicht klar, ob das Auftreten von CPE verzögert wird, wenn SARS-CoV-2 schlecht wächst oder ob für den SARS-CoV-2-Isolationstest eine Blindpassage erforderlich ist. In dieser Studie haben wir ein Protokoll zur Isolierung von SARS-CoV-2 aus Atemwegsproben mit VeroE6/TMPRSS2-Zellen ohne die Notwendigkeit von blinden Zellpassagen erstellt. Darüber hinaus zeigten wir eine Korrelation zwischen der Isolierung von SARS-CoV-2 aus Proben und der Viruslast, die durch rRT-PCR unter Verwendung des N2-Sets nachgewiesen wurde.


Infektionen des Atmungssystems

Krankheit/Krankheit Organismus(en) Ziel der Infektion Übertragung
Streptokokken-Pharyngitis (Streptokokken) Gruppe A Streptokokken Rachen Nasen- oder Speichelsekrete persönlicher Kontakt
Scharlach Streptococcus pyogenes Rachen, Zunge Direkter Kontakt mit infizierten Personen, die Nasentropfen bilden, wie zum Beispiel gemeinsame Trinkgläser
Arzneimittelresistent Streptococcus pneumoniae Krankheit (DRSP) Streptococcus pneumoniae Rachen, Lunge, Alveolen Persönlicher Kontakt
Mykoplasmenpneumonie Mycoplasma pneumoniae Lungenschleimhäute Nasensekret bei Menschen in überfüllten Umgebungen
Chlamydien-Pneumonie Chlamydia pneumoniae Lunge Einatmen von Atemtröpfchen
Keuchhusten (Keuchhusten) Bordetella pertussis Luftröhre – Flimmerepithelzellen Einatmen von Atemtröpfchen
Tuberkulose Mycobacterium tuberculosis Lunge Einatmen von Atemtröpfchen
Staphylokokken-Pneumonie Staphylococcus aureus S. pneumoniae Lunge Nosokomiale Komplikation nach Influenza
Hämophilus Infektionen Haemophilus influenzae Rachen, Bronchien, Lunge Einatmen von Atemtröpfchen
Klebsiella Lungenentzündung Klebsiella pneumoniae Lunge Nosokomial
Diphtherie Corynebacterium diphtheriae Atmungsmembranen Einatmen von Atemtröpfchen
Legionellose Legionella pneumophila Lunge Einatmen von kontaminiertem Wassernebel
Psittakose („Papageienfieber“) Chlamydia psittaci Lunge Einatmen von getrockneten Vogelkot oder -sekreten
Inhalationsmilzbrand Bacillus anthracis Lunge Einatmen von Sporen
Q-Fieber Coxiella burnetii Lunge Einatmen kontaminierter Tröpfchen, die von infizierten Tieren ausgeschieden werden

Streptokokken-Infektionen

Streptokokken (Streptokokken-Pharyngitis)

Komplikationen von Streptokokken (Rheumatisches Fieber)

Scharlach

Scharlach ist eine Erkrankung der oberen Atemwege, die auch durch eine Infektion mit einem β-hämolytischen Streptokokken der Gruppe A verursacht wird (Streptococcus pyogenes) (Abbildung 11.2) und war einst eine schwere Kinderkrankheit, ist aber heute allgemein behandelbar. Die Inkubationszeit beträgt 1 bis 2 Tage und beginnt typischerweise mit Fieber und Halsschmerzen, kann aber auch Schüttelfrost, Erbrechen, Bauchschmerzen und Unwohlsein aufweisen. Das von den Bakterien produzierte Exotoxin ist für die „Erdbeerzunge“ (Abb. 11.3) sowie den charakteristischen feinen Ausschlag an Brust, Hals, Leistengegend und Oberschenkeln verantwortlich. Die Behandlung von Scharlach ist dieselbe antibiotische Behandlung wie bei einer Streptokokken-Infektion, und Komplikationen bei entsprechender Behandlung sind selten.

Streptococcus pneumoniae

Streptococcus pneumoniae ist ein grampositiver, verkapselter α-hämolytischer Diplococcus (Abb. 11.4), auch bekannt als Pneumokokken, und ist eine häufige Ursache für leichte Atemwegserkrankungen, aber auch eine Hauptursache für Lungenentzündungen. Außer einer Lungenentzündung kann der Organismus auch Pharyngitis, Sinusitis, Mittelohrentzündung, Meningitis, Osteomyelitis, septische Arthritis, Endokarditis, Peritonitis, Perikarditis, Cellulitis und Hirnabszess verursachen. S. pneumoniae ist ein häufiger Bewohner des Nasopharynx gesunder Menschen, kann aber auch Krankheitsursachen sein, wenn der Organismus andere Bereiche wie die Eustachische Röhre, die Nasennebenhöhlen und die Lunge erreicht. Darüber hinaus ist der Organismus in größerer Zahl in Umgebungen zu finden, in denen sich Menschen viel Zeit in unmittelbarer Nähe aufhalten, und kann durch Kontakt von Mensch zu Mensch oder durch Inhalation übertragen werden. Wird der Organismus eingeatmet und nicht von der Ziliarrolltreppe abtransportiert (wie bei Rauchern, bei denen die Flimmerhärchen geschädigt oder degeneriert sind) oder sind die Schleimhäute durch eine Virusinfektion geschädigt, können die Bakterien an der Schleimhaut anhaften oder sogar eindringen. Sobald es dem Organismus gelingt, eine Stelle zu erreichen, an der er normalerweise nicht gefunden wird, stimuliert er das Immunsystem des Wirts, was zur Anziehung von Leukozyten führt (siehe Kapitel 20, Das Immunsystem). Die Kapsel von S. pneumoniae ist resistent gegen Phagozytose und wenn keine Immunität vorhanden ist, sind die Alveolarmakrophagen nicht in der Lage, Pneumokokken zu zerstören. In diesem Fall breitet sich das Bakterium in den Blutkreislauf aus, wo es höchstwahrscheinlich eine Bakteriämie verursacht. Der Organismus kann dann in andere Bereiche des Körpers vordringen und die oben erwähnten Zustände verursachen. Die Virulenz von S. pneumoniae ist ein direktes Ergebnis seiner Kapsel und die eingekapselten (glatten) Stämme sind diejenigen, die Krankheiten verursachen, während die nicht eingekapselten (rauen) Stämme avirulent sind.


ABBILDUNG 11.4 Streptococcus pneumoniae.
Streptococcus pneumoniae ist eine grampositive Kokke, die Kokken sind meist paarweise angeordnet (Diplokokken). Bei einem Großteil der Bevölkerung gehört dieser Organismus zur normalen Mund- und Rachenflora, kann jedoch Lungenentzündungen verursachen. EIN, Dunkelfeldbild, das die diplo- oder gepaarte Anordnung vieler Zellen zeigt. B, Kapselfärbung, die die Anordnung der Zellen und die sie umgebende dicke Kapsel veranschaulicht.

Arzneimittelresistent Streptococcus pneumoniae

Arzneimittelresistent Streptococcus pneumoniae Krankheit

Andere häufige Infektionen

Mykoplasmatische Pneumonie

Mycoplasma pneumoniae, ein kleines Bakterium ohne Zellwand (Abb. 11.5), ist die Ursache der primären atypischen Pneumonie, einer relativ milden Pneumonie, von der in der Regel Menschen unter 40 Jahren betroffen sind. Die Übertragung erfolgt durch Atemtröpfchen durch Inhalation oder Kontakt von Mensch zu Mensch. Die Inkubationszeit dauert 10 bis 14 Tage und es kann zu Epidemien kommen, insbesondere in überfüllten Gegenden wie in Schulen, bei Militärpersonal, in Obdachlosenunterkünften und innerhalb einer Familie. Die Symptome können 1 bis 3 Wochen andauern und beginnen mit Müdigkeit, Halsschmerzen und trockenem Husten. Es ähnelt zu Beginn einer Grippe, gefolgt von einer Verschlimmerung des Hustens, der schließlich Auswurf produziert. Obwohl es sich normalerweise um einen milden Zustand handelt und sich die meisten Menschen ohne Behandlung erholen, erfordern schwere Fälle eine Antibiotikabehandlung. Es sollte beachtet werden, dass diese Organismen aufgrund des Fehlens einer Zellwand resistent gegen Penicillin und andere β-Lactam-Antibiotika sind (siehe Kapitel 22, Antimikrobielle Medikamente), die wirken, indem sie die Bildung von Peptidoglycan-Quervernetzungen bakterieller Zellwände unterbrechen.

Chlamydien-Pneumonie

Keuchhusten (Keuchhusten)

Keuchhusten, auch bekannt als Keuchhusten, ist eine hochansteckende Krankheit, die durch Bordetella pertussis, ein extrem kleiner, aerober, gramnegativer Coccobacillus (Abbildung 11.6). Es ist eine schwere Krankheit, die zu einer dauerhaften Behinderung und sogar zum Tod führen kann. Pertussis wird leicht von Mensch zu Mensch durch Tröpfchen aus der Luft übertragen, die von den Schleimhäuten infizierter Personen abgegeben werden. Erste Symptome treten etwa eine Woche nach der Exposition auf und ähneln denen einer Erkältung. Die starken Hustenanfälle beginnen etwa 10 bis 12 Tage später und diese Anfälle können zu Erbrechen führen. Das Husten endet oft mit einem „Keuch“-Geräusch, das entsteht, wenn der Patient versucht, Luft zu holen. Trotz der Verfügbarkeit und der hohen Abdeckung mit Impfstoffen ist Keuchhusten weltweit eine der Hauptursachen für durch Impfung vermeidbare Todesfälle. Neunzig Prozent aller Fälle treten in den unterentwickelten Ländern auf, und die meisten Todesfälle betreffen Säuglinge, die entweder nicht oder nur unvollständig geimpft sind. Die Behandlung mit wirksamen Antibiotika verkürzt bei frühzeitiger Behandlung die Infektionsperiode, verändert jedoch in der Regel nicht den Krankheitsverlauf.


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