Virusrebellen: Kleines Viren-ABC

Vorbemerkung Tom Wellbrock:

Während alle Welt davon spricht, Corona „auszulöschen“, zu „eliminieren“ und zu „töten“, möchten wir mit einer kleinen Serie zur Versachlichung beitragen. In verschiedenen Beiträgen wollen wir erklären, womit wir es eigentlich zu tun haben, wenn wir von Viren, Infektionen, Erkrankungen oder Impfstoffen sprechen.

Um eine Positionierung unsererseits geht es in dieser Serie eher nicht. Roberto und ich haben uns in letzter Zeit ja häufig (für manche: zu häufig) zu der ganzen Thematik rund um Corona und Covid-19 geäußert.

Hier geht es also um unaufgeregte kurze Texte, die einen grundlegenden Überblick über den Aufbau, die Wirkungsweise und die Folgen von Virenbefall liefern sollen.

In unserer neuen Serie „Virusrebellen“ stellen wir also verschiedene Virenerkrankungen vor. Wir wälzen aktuelle Statistiken und informieren über die Welt der Viren. Den Start macht eine allgemeine Einführung in die Pathologie.

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Allgemeine Pathologie: Was ist Krankheit?

Krankheiten werden dadurch verursacht, dass die Anpassungsgrenze des individuellen Organismus an die ständig wechselnden Lebensbedingungen überschritten wird. Bei der Entstehung von Erkrankungen unterscheidet man die Begriffe „Ätiologie“ und „Pathogenese“:

• Unter der Ätiologie wird die Lehre der Krankheit-auslösenden Ursache verstanden. Als „Ursache“ versteht man lediglich das unmittelbar auslösende Moment, also beispielsweise Mycobacterium tuberculosis als Tuberkulose-Auslöser.
• Die Pathogenese hingegen meint den Gesamtentstehungsprozess von Erkrankungen. Erkrankungen setzen also mit der Ätiologie ein, die Pathogenese beschreibt auch den Fortgang.

Neben der Einteilung von Krankheitsursachen in innere (endogene) oder äußere (exogene) Ursachen lassen sie sich auch in unbelebte oder belebte Ursachen einteilen. Als unbelebte Ursachen können Gifte, Sonnenbrand, schädigende Gase, Traumata durch mechanische Einwirkungen oder auch eine schwache Konstitution (= individuell erworbene Körperverfassung entgegen einer Disposition = ererbte oder erworbene Krankheitsbereitschaft) Krankheiten verursachen. Als belebte Ursachen kommen Parasiten, Bakterien, Mykoplasmen, Pilze, Parasiten, Prionen oder Viren infrage.

Lassen Sie uns gleich vorweg noch einige Begrifflichkeiten klären:

• Infektion: Als Infektion oder Ansteckung bezeichnet man das Eindringen pathogener Mikroorganismen sowie deren nachfolgende Vermehrung.
• Infektionserkrankung: Löst eine Infektion krankhafte Veränderungen aus, spricht man von Infektionskrankheiten, Infektionserkrankungen oder auch nur Erkrankung.
• Pathogenität: Mit dem Begriff Pathogenität wird die Krankheit-auslösende Eigenschaft eines Mikroorganismus beschrieben.
• Virulenz: Der Begriff leitet sich vom lateinischen „virus“ ab, der für „Gift“ steht, aber auch für Schleim oder Saft. Die Virulenz beschreibt den Grad krankmachender Eigenschaften bestimmter Erreger(stämme) pathogener Mikroorganismen. Bestimmt wird die Virulenz durch die Virulenzfaktoren Invasivität und Toxizität.

Damit es zu einer Infektion kommen kann, muss es dem Mikroorganismus gelingen, eine Eintrittspforte in den Makroorganismus zu finden. Diese Infektionswege sind gängig:

• Kutaninfektion: Als Eintrittspforte fungiert das Epithel der äußeren Haut, auch Drüsenführungsgänge werden als Eintritt genutzt.
• Konjunktivalinfektion: Erreger dringen über die Konjunktiven (Konjunktive = Bindehaut, die den Augapfel mit den Augenlidern verbindet) in den Makroorganismus ein.
• Alimentärinfektion: Über den Magen-Darm-Trakt (oft über die Lymphfollikel) treten Erreger in den Körper ein.
• Aerogene Infektion: Erreger gelangen mit der Luft in Tröpfchen- oder Staubform in den Respirationstrakt.
• Urogene Infektion: Über die harnableitenden Wege gelangt die Infektion ins Körperinnere.
• Koitalinfektion: Die Infektion erfolgt über die Schleimhaut des Genitalapparats.
• Diaplazentare Infektion: Über die Plazenta von der Mutter werden die Erreger auf den Embryo/ Fötus übertragen.
• Germinative Infektion: Die Erreger werden über die Geschlechtszellen, beispielsweise von den Eierstöcken zu den Oozyten, den weiblichen Keimzellen, übertragen.
• Wundinfektion: Bei geschädigtem Gewebe und eröffnetem Blutgefäßsystem haben Erreger leichtes Spiel.

Viren als Krankheitserreger

Neben den Prionen (winzige Glykoproteine im menschlichen und tierischen Organismus) sind Viren die kleinsten Krankheitserreger. Bei ihnen von „belebten Ursachen“ zu sprechen, ist verwirrend, denn Viren haben keinen eigenen Stoffwechsel – streng genommen sind sie keine „Lebewesen“ und doch werden sie als belebte Krankheitsursachen klassifiziert.

Viren sind sehr einfach in ihrem Aufbau. Ein Virion, also ein einzelnes Viruspartikel, enthält als Träger der genetischen Information eine oder verschiedene Nukleinsäuren – entweder DNA oder RNA. Verpackt sind diese Nukleinsäuren in einem Partikel, das aus Proteinen (Eiweiße), zu Teilen auch aus Lipiden (Fette) besteht.

Zur Reproduktion sind Viren auf stoffwechselaktive Zellen des Wirtsorganismus angewiesen; außerhalb der Wirtszelle können sie sich nicht vermehren. Hat ein Virus an die Wirtszelle angekoppelt, so kann es den Stoffwechsel ebendieser Zelle verändern – nicht umsonst werden Viren als obligate Zellparasiten bezeichnet. Die Veränderungen an der Wirtszelle können so massiv sein, dass es zum Zelltod kommen kann (DNA-Viren). Oft jedoch leben Viren (RNA-Viren) in einem Gleichgewicht mit ihren Wirtszellen. Gucken wir uns das genau an:

Dem einfachen Aufbau von Viren ist es geschuldet, dass komplexe Strukturelemente anderer Zellen (Zellkern, Mitochondrien, Möglichkeit der Enzymproduktion zum Aufbau des eigenen Stoffwechsels, etc.) fehlen. Das Virus nutzt die Arbeitsweise infizierter Wirtszellen zum Produzieren neuer Proteine sowie zum Replizieren der DNA (bei DNA-Viren), sodass komplette Viruspartikel entstehen. Dieses Viruspartikel benötigt ein Virus zum Übertragen von Zelle zu Zelle, aber auch von einem bereits infizierten Wirt zu einem nichtinfizierten. Einige Viren jedoch (z. B. Herpes- oder Retroviren) können in bestimmten Zellen ohne Viruspartikelbildung persistieren – dieser Zustand wird als Latenz bezeichnet.

Es gibt Viren (einige Herpes-, aber auch Onkorna- oder Adenoviren) mit onkogenen Eigenschaften, sodass sich Tumoren entwickeln können. Hemmen sich Viren gegenseitig, so spricht man von Interferenz. Durch virale Infektionen kann es zu lokalen Erscheinungen beispielsweise im Respirationstrakt kommen, Viren können jedoch auch generalisierte Erkrankungen – oft mit letalem Verlauf – auslösen.

Infektionsverlauf

Virusinfektionen können apparent, also mit klinischen Symptomen, oder aber inapparent verlaufen. Einzelne Virusarten unterscheiden sich hier:

• Masern sind in aller Regel apparent,
• Influenza- oder Mumps-Infektionen verlaufen etwa zur Hälfte apparent,
• die Primärinfektion mit Herpes-simplex-Viren verläuft nur zu 5 – 10 Prozent der Fälle apparent.

Warum eine Infektion bei einem Patienten apparent oder inapparent verläuft, ist meist unklar. Eine immunologische Toleranz, gute Konstitution und günstige Disposition tragen neben weiteren Faktoren sicherlich dazu bei. Je nach Virus verläuft auch die Ausbreitung im Wirtsorganismus verschieden: Unterscheiden lassen sich akute, persistierende und latente Virusinfektionen.

Akute Virusinfektionen

Akute Infektionen können klinisch apparent oder inapparent verlaufen. Es kommt sowohl zur Virusvermehrung als auch zur Virenausscheidung. Es ist möglich, dass sich die Infektion wie eine Lokalinfektion verhält, also auf Eintrittspforte und deren Umgebung beschränkt bleibt – etwa wie beim Schnupfen. Es ist aber auch möglich, dass sich Viren im gesamten Organismus ausbreiten und eine generalisierte, in verschiedenen Phasen verlaufende Infektionskrankheit hervorruft – wie bei den Masern. Das Immunsystem reagiert auf beide Möglichkeiten und bildet mit Antikörpern, zytotoxischen T- sowie Gedächtniszellen eine Immunität. Ist die Erkrankung beendet, finden sich im Wirtsorganismus keine infektiösen Viren – das betreffende Virus ist eliminiert.

Persistierende Virusinfektionen

Bei persistierenden Infektionen bleibt das Virus über lange Zeit, zum Teil lebenslang, nachweisbar – der Körper kann das Virus nicht eliminieren. In Makroorganismen mit persistierender Infektion kommt es permanent zur Vermehrung der Viren, sodass diese entsprechend verbreitet werden können. Betroffene weisen häufig in der ersten Zeit schwache oder keinerlei Krankheitssymptome auf. Zu Symptomen kommt es erst, wenn durch die (jahrelange) Virusreplikation ausgeprägte Organschäden entstanden sind. Hepatitis-B-, -C- und HI-Viren sind Beispiele.

Latente Virusinfektionen

Bei der latenten Virusinfektion bleibt der Organismus lebenslang infiziert – ohne klinische Symptome und ohne Nachweisbarkeit des Virus. Man könnte sagen, das Virus ist „abgetaucht“. Ein Beispiel: die Herpes-simplex-Virusinfektion, die sich in die Ganglien der Hirnnerven verlegt. Wo liegt der Unterschied zur persistierenden Infektion? Über lange Zeit findet keine aktive Virusreplikation statt, es werden keine neuen Viruspartikel gebildet. Stattdessen begnügt sich das Virus damit, eine sehr geringe Menge an Proteinen zu bilden, sodass es sein Genom in der latent infizierten Zelle erhalten kann.

Das Immunsystem ist nicht unwichtig für den Erhalt dieses latenten Zustands. Gelegentlich wird das latente Stadium von einem Rezidiv unterbrochen. Neben dem Herpes recidivans (Herpes-simplex-Virus) ist auch die Gürtelrose (Varicella-Zoster-Virus) ein klassisches Beispiel dafür. Bedingt durch verschiedene Einflüsse wie etwa hormonelle Schwankungen oder UV-Expositionen erfolgt ein Reaktivieren des Virus, welches dann in infektionstüchtiger Form gebildet wird.

Virusrebellen: Ein Ausblick

Im kommenden Beitrag werfen wir einen Blick auf Lebend-, Tod- und RNA-Impfstoffe, bevor es konkret mit der Beschreibung verschiedener Viren losgeht.