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Übertragung von Fledermaus-Mensch-Krankheiten: zoonotische Erreger von Wildtierreservoiren auf menschliche Populationen

Fledermäuse gelten als wichtige Reservoire verschiedener Virusfamilien, von denen die meisten als menschliche Krankheitserreger in Erscheinung treten, wie z. B. Ebola- und Marburg-Viren, das Schwere Akute Respiratorische Syndrom (SARS) und die Coronaviren des Mittleren Ostens (MERS). Mehr als 200 Viren wurden mit Fledermäusen in Verbindung gebracht, und bei fast allen handelt es sich um RNA-Viren, wahrscheinlich aufgrund ihrer großen Fähigkeit, sich durch eine höhere genetische Variabilität an veränderte Umweltbedingungen anzupassen.3,9 Tatsächlich haben RNA-Viren im Vergleich zu DNA-Viren höhere Mutationsraten, da den viralen RNA-Polymerasen die Aktivität des Korrekturlesens fehlt. Außerdem haben RNA-Viren mit segmentierten Genomen die Fähigkeit, ihr Genom durch genetisches Reassortment zu verändern (z. B. Orthomyxoviren). Im Folgenden werden einige Beispiele für menschliche Infektionskrankheiten genannt, die mit Fledermausviren in Verbindung gebracht werden.

Rhabdoviridae

Die Rhabdoviridae umfassen sechs Gattungen, darunter Lyssavirus, das wichtigste fledermausassoziierte Virus. Mindestens 14 Arten der Gattung Lyssavirus können in Fledermäusen nachgewiesen werden, die als Vorfahren dieser Viren gelten. Lyssaviren kommen weltweit vor und können anhand verschiedener Kriterien klassifiziert werden, wie z. B. genetischer Abstand, antigene Muster, geografische Verbreitung und Wirtsspektrum.10,11 Das charakteristische kugelförmige Virus, das durch den Biss infizierter Tiere auf den Menschen übertragen wird, verursacht eine akute und häufig tödliche Gehirnkrankheit.

Der erste Bericht über die Übertragung einer Viruserkrankung von Fledermäusen auf den Menschen stammte aus dem Jahr 1911 und bezog sich auf das Tollwutvirus (RABV), das zur Gattung der Lyssaviren gehört.12 Carini12 vermutete einen Zusammenhang zwischen der Tollwutinfektion und hämatophagen Fledermäusen, den so genannten Vampiren, in Mittel- und Südamerika. Einige Jahre später wurde die Tollwut auch bei nicht hämatophagen Fledermausarten nachgewiesen.13 Obwohl das RABV weltweit in verschiedenen terrestrischen Wirten vorkommt, wird es nur in Amerika bei Fledermäusen beobachtet. In Europa sind vier verschiedene Lyssaviren aus Fledermäusen isoliert worden: Europäisches Fledermaus-Lyssavirus Typ 1 (EBLV-1) und Europäisches Fledermaus-Lyssavirus Typ 2 (EBLV-2), Bokeloh-Fledermaus-Lyssavirus (BBLV) und Westkaukasisches Fledermaus-Virus (WCBV).14 Kürzlich wurde in Spanien ein neues mutmaßliches Fledermaus-Lyssavirus mit dem Namen Lleida Bat Lyssavirus (LLBV) entdeckt.15 Bislang wurde keine Exposition des Menschen gegenüber LLBV gemeldet. EBLV-1, mit den Subtypen EBLV-1a und EBLV-1b, ist der in ganz Europa am häufigsten isolierte Typ. Darüber hinaus wurden auch Spillover-Infektionen durch EBLV-1 bei anderen Säugetieren beobachtet.13,14 Der EBLV-Typ 2 gilt als weniger virulent als Typ 113 und wird seltener gefunden, da er nur in wenigen Ländern vorkommt und nur in zwei Fällen über eine Ansteckung des Menschen berichtet wurde.14 Zwei weitere Mitglieder dieser Familie werden bei Fledermäusen gefunden, allerdings deutlich seltener als die vorgenannten: BBLV, das in Deutschland und Frankreich isoliert wurde13,16,17; WCBV, das einmal im Kaukasus isoliert wurde, aber auch in Kenia bei seropositiven Fledermäusen nachgewiesen wurde, was auf eine größere geografische Verbreitung schließen lässt.14,18 Das Australische Fledermaus-Lyssavirus (ABLV) ist das erste endemische Lyssavirus, das in Australien identifiziert wurde, und ist phylogenetisch mit RABV und EBLV1 verwandt.10,19 ABLV wurde bei allen Flughundarten auf der australischen Landmasse identifiziert. Es wurden drei tödliche Infektionen des Menschen durch ABLV gemeldet. Weitere in Fledermäusen nachgewiesene Viren dieser Familie sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Tabelle 1 Überblick über fledermausassoziierte Infektionserreger mit zoonotischem Potenzial

Paramyxoviridae

Paramyxoviridae bilden eine große Virusfamilie, die Erreger für Mensch und Tier umfasst. Mehrere von Fledermäusen übertragene Paramyxoviren sind bekannt, darunter das Parainfluenzavirus Typ 2, das Mapuera-, das Menangle- und das Tioman-Virus sowie zwei Erreger neu auftretender Krankheiten wie das Nipah- und das Hendra-Virus.20 Nipah- und Hendra-Viren, die zur Gattung der Henipaviren gehören, können beim Menschen schwere, potenziell tödliche Krankheiten verursachen. Fruchtfledermäuse der Gattung Pteropus sind die üblichen Reservoirwirte der Nipah- und Hendra-Viren.20

Das Nipah-Virus (NiV) tauchte erstmals 1998 in Malaysia auf und verursachte einen Ausbruch von Atemwegserkrankungen und Enzephalitis bei Schweinen.21 Die Übertragung des Nipah-Virus von Schwein zu Mensch – verbunden mit schwerer fiebriger Enzephalitis – wurde beschrieben, und es wurde angenommen, dass sie durch engen Kontakt mit infizierten Tieren erfolgt. Obwohl selten, wurde auch eine Übertragung des Virus von Mensch zu Mensch beschrieben.21 Bei zwei weiteren Ausbrüchen in Bangladesch und Indien wurde kein tierischer Zwischenwirt identifiziert, was auf eine Übertragung von Fledermäusen auf den Menschen und von Mensch zu Mensch hindeutet.

Das Hendra-Virus (HeV) verursacht eine tödliche Atemwegserkrankung sowohl bei Menschen als auch bei Pferden.20,22 In Australien gab es mehrere Ausbrüche von HeV. Das Pferd ist der Zwischenwirt, und das Virus wird wahrscheinlich über die Aufnahme von Futter, Weideland oder Wasser übertragen, das mit Urin, Speichel und Kot infizierter Fledermäuse verunreinigt ist. Die Übertragung vom Pferd auf den Menschen erfolgt bei engem Kontakt mit erkrankten Tieren.20 Bislang wurde keine Übertragung von Mensch zu Mensch beobachtet.

Coronaviridae

Coronaviren (CoVs) waren vor dem Ausbruch von SARS nur als zweithäufigste Erreger von Erkältungskrankheiten nach Rhinoviren bekannt. Mindestens vier verschiedene Arten können beim Menschen leichte, selbstlimitierende Infektionen der oberen Atemwege verursachen: die Alphacoronaviren HCoV-229E und HCoV-NL63 sowie die Betacoronaviren HCoV-HKU1 und HCoV-OC43. In jüngerer Zeit wurden zwei weitere pathogene Human-CoV identifiziert: Das Coronavirus des Schweren Akuten Respiratorischen Syndroms (SARS-CoV) und das Coronavirus des Mittleren Ostens (MERS-CoV).23 SARS-CoV wurde erstmals im Februar 2003 in China identifiziert, und vier Monate später wurden >8000 Fälle mit etwa 800 Todesfällen in 27 verschiedenen Ländern weltweit gemeldet.24 SARS-CoV hat ein breites Wirtsspektrum und wird mit der Wildfleischindustrie in Verbindung gebracht. Die natürliche Geschichte des Virus umfasst Fledermäuse als Primärwirte, die das Virus dann auf Zwischenwirte übertragen, die es verstärken – wie z. B. Zibetmakis und Marderhunde -, die es dann auf den Menschen übertragen können.23,25 Es folgt die Übertragung von Mensch zu Mensch, die zu einer großen Zahl infizierter Patienten führen kann und als Hauptübertragungsweg bei großflächigen Epidemien gilt.9

MERS-CoV ist phylogenetisch mit SARS-CoV verwandt und hat mit SARS-CoV den Ursprung in Fledermäusen gemeinsam.23,26,27 Mehrere CoV wurden bei insekten- und frugivoren Fledermausarten in verschiedenen Ländern identifiziert, was darauf hindeutet, dass Fledermäuse ein wichtiges Reservoir für diese Viren darstellen könnten.23 MERS-CoV wurde erstmals 2012 in Saudi-Arabien identifiziert und verbreitete sich dann in andere Länder, wo es zu Hunderten von Todesfällen kam.26,28 Die klinischen Merkmale von MERS-CoV ähneln denen von SARS-CoV, obwohl dieses Virus auch mit mehreren extrapulmonalen Manifestationen wie schweren Nierenkomplikationen in Verbindung gebracht wurde. Jüngste Studien deuten darauf hin, dass Dromedarkamele als Zwischenwirte und potenzielle Quelle des Virus für den Menschen in Frage kommen.26,29 Darüber hinaus wurde die erste experimentelle Infektion von Fledermäusen mit MERS-CoV beschrieben. Das Virus ist weiterhin in der Lage, sich im Wirt ohne klinische Krankheitsanzeichen zu vermehren, was die allgemeine Hypothese stützt, dass Fledermäuse das angestammte Reservoir für MERS-CoV sind.30 Es wurde auch über eine Übertragung von Mensch zu Mensch berichtet. Auf der Grundlage epidemiologischer Daten wird davon ausgegangen, dass sowohl die Übertragung von Tier zu Mensch als auch die Übertragung von Mensch zu Mensch wichtige Elemente beim Ausbruch von MERS sind.26

Filoviridae

Ebolavirus und Marburgvirus sind zwei Gattungen der Familie Filoviridae, die für schwere, oft tödliche hämorrhagische Fiebererkrankungen bei Menschen und anderen Primaten verantwortlich sind.31 Der erste Bericht über das Marburgvirus stammt aus dem Jahr 196732 und betrifft deutsche Laboranten in Marburg, die sich über aus Uganda eingeführte afrikanische Affen mit dem Virus infizierten. Im Jahr 1976 wurde ein Virus mit ähnlichen Merkmalen, aber immunologisch anders, in der nördlichen Demokratischen Republik Kongo isoliert und als Ebolavirus bezeichnet.32 Beide Viren haben in den vergangenen Jahren mehrere Epidemien ausgelöst.31 Vor kurzem, im Jahr 2014, begann die größte jemals registrierte Ebola-Epidemie in Westafrika und hat mehrere Länder mit >10 000 bestätigten Fällen und Tausenden von Todesfällen betroffen (Quelle CDC Atlanta, USA: 2014 Ebola outbreak in West Africa, aktualisiert am 22. September 2015). Die natürlichen Reservoire für das Marburgvirus und das Ebolavirus sind sowohl frucht- als auch insektenfressende Fledermausarten, was darauf hindeutet, dass es sich bei diesen Filoviren um Multihost-Parasiten handelt.31,33 Das Virus wird durch Kontakt mit Körperflüssigkeiten – hauptsächlich Blut und Kot – und toten Körpern infizierter Fledermäuse auf den Menschen übertragen. Auch andere Tiere wie Affen und Menschenaffen können an der Krankheit erkranken und sie ihrerseits auf den Menschen übertragen. Epidemien sind in der Regel eine Folge der Übertragung des Virus von Mensch zu Mensch (Abbildung 3).

Abbildung 3
Abbildung3

Schematische Darstellung der Ebola-Virusübertragung. Fledermäuse sind die potenzielle Quelle des Virus. Infizierte Fledermäuse können die Infektion direkt oder über Zwischenwirte auf den Menschen übertragen. Die Übertragung von Mensch zu Mensch kann dann zu Epidemien führen.

Eine dritte Filovirus-Spezies der neuen Cuevavirus-Gattung, das Lloviu-Virus, wurde kürzlich bei insektenfressenden Fledermäusen in Spanien nachgewiesen.34 Das Lloviu-Virus, das sich genetisch von den anderen unterscheidet, ist das erste in Europa nachgewiesene Filovirus, das nicht aus Afrika eingeführt wurde. Im Gegensatz zu den beiden anderen Arten kann dieses Virus bei Fledermäusen virulent sein.34 Da dieses Virus noch nicht isoliert wurde, muss seine Fähigkeit, andere Säugetierzellen zu infizieren oder Krankheiten beim Menschen zu verursachen, noch ermittelt werden.

Orthomyxoviridae

Orthomyxoviridae sind umhüllte segmentierte RNA-Viren, zu denen fünf Gattungen gehören, von denen das Influenza-A-Virus der häufigste Erreger beim Menschen ist. Es verursacht Infektionen der Atemwege, die zu mittelschweren bis schweren Erkrankungen und gelegentlich zum Tod führen. Influenza-A-Viren werden auf der Grundlage von zwei Oberflächenglykoproteinen, nämlich Hämagglutinin (H) und Neuraminidase (N), in Subtypen unterteilt. Das Influenza-A-Virus ist ein seltenes promiskuitives Virus mit einem breiten Wirtsspektrum, einschließlich Menschen, Schweinen und Vögeln. Kürzlich wurden zwei neue Subtypen, die sich evolutionär von allen anderen unterscheiden – H17N10 und H18N11 – bei verschiedenen Flughundarten in Mittel- und Südamerika nachgewiesen.35,36 Es wurde beobachtet, dass der Subtyp H17N10 zwar phylogenetisch von allen anderen Subtypen getrennt ist, das Virusgenom aber mit dem genetischen Austausch mit menschlichen Influenza-A-Viren kompatibel ist, was auf eine potenzielle Reassortierungsfähigkeit zwischen den Subtypen und die daraus resultierende Fähigkeit zur Erzeugung hochpathogener Hybridformen hindeutet.35 In jüngerer Zeit wurden serologische Nachweise anderer Influenza-A-Virus-Subtypen als H17N10 und H18N11 bei afrikanischen, frugivoren Fledermäusen gemeldet.37 Insbesondere wurde eine Antikörper-Nachweisrate von etwa 30 % gegen den aviären H9-Subtyp festgestellt, von dem bekannt ist, dass er weltweit Infektionen beim Menschen verursacht.38 Diese – wenn auch vorläufigen – Daten deuten darauf hin, dass Fledermäuse asymptomatische Säugetierträger von Influenza-A-Viren sein könnten.37 Somit könnten Fledermäuse, ähnlich wie andere Krankheitserreger, ein beträchtliches Reservoir für diese Viren darstellen.

Bunyaviridae

Die Gattung der Hantaviren (aus dem Hantan-Fluss in Südkorea) besteht aus mehreren neu entstehenden segmentierten RNA-Viren, die Infektionen beim Menschen verursachen können, einschließlich schwerer und tödlicher Krankheiten wie hämorrhagisches Fieber mit Nierensyndrom und kardiopulmonales Hantavirus-Syndrom.39,40 Nagetiere galten lange Zeit als primäres Reservoir für Hantaviren; es wurde jedoch über ein breiteres Spektrum von Säugetierwirten, einschließlich insektenfressender Fledermäuse, berichtet.39,40 Die Evolutionsgeschichte dieser Gattung ist durch eine relativ häufige artenübergreifende Übertragung gekennzeichnet, die auch als eine wichtige Triebkraft für ihre Entwicklung angesehen wird. Das erste Hantavirus, das aus Fledermäusen isoliert wurde, war das Hantaan-Virus, der Erreger des hämorrhagischen Fiebers mit Nierensyndrom.41 In der Folge wurden Hantaviren in anderen Fledermausarten identifiziert, aber bis heute wurde keine Übertragung von Hantaviren von Fledermaus zu Mensch beobachtet.39

Reoviridae

Säugetier-Orthoreoviren der Gattung Orthoreovirus können leichte Atemwegs- oder Magen-Darm-Erkrankungen bis hin zu schweren Erkrankungen, einschließlich Enzephalitis und Durchfall, verursachen. Das Virus kommt weltweit in verschiedenen Serotypen vor und wurde von mehreren Säugetieren, einschließlich des Menschen, isoliert.42 Orthoreoviren von Säugetieren wurden auch bei mehreren Fledermausarten isoliert, was auf eine weite Verbreitung des Virus bei diesen Tieren hindeutet.42,43,44 Mehrere Hinweise deuten darauf hin, dass Fledermäuse als natürliches Reservoir dieser Viren fungieren könnten.42 Obwohl Orthoreoviren von Fledermäusen bei menschlichen Patienten isoliert wurden, ist das zoonotische Potenzial dieser Viren noch unklar.43,44,45

Andere Viren

Einige andere Säugetierviren wurden in Fledermäusen nachgewiesen, deren zoonotisches Potenzial oder Wirtsspektrum unklar ist.9,46-48 Ein Beispiel sind Poxviren – wichtige Infektionserreger sowohl für Menschen als auch für Tiere, die in der Lage sind, mehrere Wirtsarten zu infizieren und artenübergreifende Infektionen auszulösen, und die kürzlich auch in Fledermäusen nachgewiesen wurden.49 Ein weiteres Beispiel ist das Dengue-Virus, ein von Gliederfüßern übertragenes Virus, das zur Gattung der Flaviviren (Flaviviridae) gehört, zu der mehrere für den Menschen relevante Krankheitserreger gehören, die mit Enzephalitis und hämorrhagischen Fiebern einhergehen. Obwohl die Flaviviridae die zweithäufigsten Viren sind, die in Fledermäusen vorkommen, und das Dengue-Virus in mehreren Fledermausarten weltweit beschrieben wurde, ist die Rolle dieser Tiere bei der Dynamik der Virusausbreitung nach wie vor unzureichend verstanden.50