Zika-Virus: auf dem Gipfel des Ausnahmezustands

Zika-Virus: auf dem Gipfel des Ausnahmezustands

Valery Loktew
"Science Firsthand" №1 (73), 2017

Zika-Virus-Modell. Glas Luke Gerram Galerie

Über den Autor

Walerij Borisowitsch Loktew – Doktor der biologischen Wissenschaften, Professor, Leiter der Abteilung für Molekulare Virologie der Flaviviren und Virushepatitis, Staatliches Forschungszentrum VB Vektor, Rospotrebnadzor (Koltsovo, Nowosibirsker Gebiet). Autor und Co-Autor von mehr als 500 wissenschaftlichen Arbeiten.

Zweiter Platz unter den wissenschaftlichen Durchbrüchen im Jahr 2016, Experten Wissenschaftsnachrichten gab eine ganze Reihe von Studien über das Virus, das Zika-Fieber verursacht. Die Gefahr hierfür ist im Prinzip eine ausreichend milde Viruserkrankung in ihren Folgen: Mehr als ein Drittel der Schwangeren mit Zika-Fieber hatten Kinder mit Hirnanomalien. Die Einführung des Ausnahmezustands Anfang der letzten Jahre durch die Verbreitung des Zika-Fiebers, das als globale Bedrohung für die Menschheit bezeichnet wurde, ist durch zahlreiche epidemiologische und genetische Studien dieses bisher wenig bekannten Flavivirus angeregt worden, das Hoffnung auf eine Krankheit gibt, die nicht nur von gewöhnlichen Moskitos toleriert werden kann und sexuell übertragbare Infektionen sowie durch Blut und Spender Biomaterialien.

Vor siebzig Jahren wurde bei Rhesus-Affen, die in Versuchsgehegen im Wald von Zika in Uganda leben, ein bisher unbekanntes Fieber verursachendes Virus gefunden. Zuerst dachte man, dass diese Krankheit nur für Affen in den tropischen Wäldern Afrikas charakteristisch sei, aber im Jahr 1954 wurde das Zika-Virus zuerst aus einer menschlichen Probe isoliert. Die Krankheit war ziemlich mild, begleitet von Hautausschlag, Konjunktivitis, Kopf- und Gelenkschmerzen, leichtem Fieber. Und obwohl in den folgenden Jahren Episoden einer Infektion durch dieses Virus von Menschen in vielen Ländern Afrikas und Asiens festgestellt wurden, wurden sie lange Zeit als zufällig und harmlos angesehen.

Zum ersten Mal wurde 2007 über das Zika-Fieber gesprochen, als Ärzte, die auf Yap-Inseln im Pazifischen Ozean arbeiteten, über die Ausbreitung einer neuen mikronesischen Krankheit bei der lokalen Bevölkerung berichteten. Zu dieser Zeit verursachte das Fieber von Zika mindestens 5.000 Menschen (ungefähr 70% der Bevölkerung), aber sie alle erholten sich erfolgreich. Anfang 2013 fegte eine noch größere Epidemie Französisch-Polynesien. Zu dieser Zeit hat das Virus ungefähr 30 tausend Menschen geschlagen.

Seit der Entdeckung des Zika-Virus im Jahr 1947 wurden in Ländern in Afrika und Asien nur vereinzelt Fälle von Infektionen beim Menschen beobachtet, und erst 2007 breitete sich die Zika-Epidemie auf den Inseln Mikronesiens auf 5.000 Menschen aus.Von: (Musso, Gubler, 2016)

Ein Jahr später wurden die ersten Fälle eines unbekannten Fiebers auf dem amerikanischen Kontinent, begleitet von roten Flecken auf dem Körper, von Medizinern aus dem Bundesstaat Bahia im Norden Brasiliens gemeldet. Zur gleichen Zeit wurde ein Paar Zwillinge geboren, von denen einer deutliche Zeichen trug Mikrozephalie – Unterentwicklung des Gehirns. Nachdem die Zahl der Neugeborenen mit Mikrozephalie fast einhundertfünfzig erreicht hatte, erklärte das brasilianische Gesundheitsministerium in mehreren Regionen des Landes den Ausnahmezustand und erkannte das Zika-Virus als Hauptverursacher dieser Hirnpathologie an.

Im Januar 2016 wurde der erste Fall von Zika-Fieber in den USA bestätigt. Zu dieser Zeit wurde klar, dass sich die Krankheit bereits in Afrika, Asien und Amerika verbreitet hatte, und am 1. Februar desselben Jahres erklärte die WHO einen Notfall.

Angst Moskitos und Liebe!

Flavivirus-Familie (Flaviviridae), die Zika-Virus enthält, kombiniert mehrere Dutzend Arten von RNA-haltigen Viren, darunter solche berüchtigten wie Hepatitis-C-Viren, Dengue, West-Nil und Gelbfieber, Zecken-und Japanische Enzephalitis, die oft Meningitis und Enzephalitis mit fokalen verursachen Läsionen des zentralen Nervensystems.

Nun besteht kein Zweifel, dass das Zika-Virus bei Neugeborenen eine Mikrozephalie verursacht: Im Gegensatz zu anderen Flaviviren ist es in der Lage, die Plazentaschranke zu überwinden und einen menschlichen Embryo im ersten Trimester der Schwangerschaft zu infizieren. Bei einem Erwachsenen kann das Zika-Virus die Rolle eines "Auslösers" für die Entwicklung spielen Guillain – Barré-Syndrom – neurologische Autoimmunkrankheit, bei der das menschliche Nervensystem durch sein eigenes Immunsystem angegriffen wird, was zu einer Störung der Muskeln, einschließlich der Atmungs- und Herzmuskeln, Funktionen der inneren Organe und sogar zum Tod führt.

Moskitos der Gattung Aedes – der Hauptvektor des Zika-Virus. © Creative Commons

Nach aktuellen Daten, Mücken der Gattung Aedes. Sein natürliches Reservoir sind wilde Primaten und jetzt Menschen. Und obwohl es keine zuverlässigen Informationen über die Existenz von natürlichen Herden dieses Virus bei Vögeln und anderen Säugetieren gibt, impliziert die globale Natur seiner Verbreitung die Existenz einer solchen Möglichkeit. Die Bildung persistenter natürlicher Infektionsherde in neuen Territorien wird die weitere Entwicklung der Zika-Epidemie in der modernen Welt vorbestimmen.

Eine der Hauptvoraussetzungen für den Ausbruch des Zika-Fiebers ist die breiteste und zunehmende Verbreitung von Vektoren der Gattung Aedes. Ihre Fähigkeit, sich an Veränderungen der Umwelt anzupassen, ist enorm: Sie lernen nicht nur in Städten zu leben, sondern sind zusammen mit den Verkehrsströmen aktiv auf der ganzen Welt angesiedelt. Die Eier dieser Moskitos vertragen leicht das Austrocknen, und die Larven entwickeln sich in irgendwelchen Tanks mit frischem Wasser, von Toilettenbehältern bis zu Autoreifen. Moskito-Arten Aedes albopictus sie leben auch in den südlichen Regionen Europas, einschließlich der südwestlichen Regionen Russlands, was die Möglichkeit eröffnet, dort natürliche Herde zu bilden, die die Zirkulation des Zika-Virus auf dem europäischen Kontinent unterstützen.

Interessanterweise führt der Eintritt des Virus in den menschlichen Körper in den meisten Fällen nicht zur Entwicklung der Krankheit: Es wird angenommen, dass nur einer von fünf infizierten Menschen krank wird. Aller Wahrscheinlichkeit nach ist das Virus lange genug in der Lage fortbestehen (d.h. ohne sichtbare Manifestationen der Krankheit zirkulieren) im menschlichen Körper, in Urin und Samen ausgeschieden werden.

Daher nicht nur die Patienten selbst,aber auch klinisch gesunde Menschen können für andere gefährlich sein, was die Einführung von obligatorischen Tests von Blut, Spenderorganen und Spermien für das Vorhandensein des genetischen Materials des Zika-Virus in ihnen erfordert. Da das Virus die Hoden infizieren kann, kann das Virus außerdem sexuell infiziert werden. Heute haben mehr als 13 Länder auf verschiedenen Kontinenten nachgewiesene Fälle von Mensch-zu-Mensch-Übertragung berichtet.

Eine moderne Karte der Verbreitung und Zirkulation des Zika-Virus, das sich von einem lokalen lokalen Erreger zu einer globalen Bedrohung entwickelt hat. Von: (Fauci & Morens, 2016)

Identifizieren und neutralisieren

Umfassende wissenschaftliche Studien über das Zika-Virus begannen tatsächlich mit dem Eindringen des Virus in den amerikanischen Kontinent, als Annahmen über seine Rolle bei der Entwicklung von Mikrozephalie und Guillain-Barré-Syndrom gemacht wurden. Die Analyse von mehr als 150 vollständigen Nukleotidsequenzen des Zika-Virus ermöglichte es, die Akkumulation von Mutationen in seinem Genom zu verfolgen, den Zeitpunkt ihres Auftretens abzuschätzen und das Auftreten von Mutationen mit den geographischen Merkmalen der Ausbreitung des Virus zu verknüpfen.

Es wurden mehrere Komplexe von "kritischen" Mutationen identifiziert, die zu einer Erhöhung der Pathogenität des Virus und dessen Resistenz gegenüber ungünstigen Bedingungen führten.Diese Faktoren, zusammen mit der Modifikation der Rezeptorregionen des Viruspartikels, stellen die Penetration des Virus in die Zellen des infizierten Organismus sicher, ermöglichten ihm eine schnelle Expansion und führten gleichzeitig zu seiner Fähigkeit, schwere neurologische Komplikationen und Schäden am menschlichen Embryo zu verursachen.

Es ist auch nicht auszuschließen, dass die Tatsache, dass das menschliche Immunsystem unter bestimmten Bedingungen die Entwicklung einer Infektion verstärken kann, eine Rolle bei diesen Prozessen gespielt hat und dass einige Menschen eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber dem Zika-Virus und einigen anderen Flavivirus-Infektionen haben.

Das Auftauchen neuer genetischer Varianten des Virus Zika stimulierte die aktive Entwicklung von diagnostischen Instrumenten, Immunprophylaxe und Behandlung der Krankheit. Im Hinblick auf die Diagnose verursacht die Infektion mit dem Zika-Virus beim Menschen die Bildung spezifischer Antikörper, die durch Labortestsysteme leicht nachgewiesen werden können. Viele Länder, einschließlich Russland, haben erklärt, dass sie diagnostische Kits zum Nachweis des Zika-Virus haben. Zum Beispiel wurden am Vek Vector Institute (Koltsovo, Nowosibirsker Gebiet) zwei experimentelle Labortestsysteme entwickelt. Polymerase-Kettenreaktion (PCR), die im Gegensatz zu Tests für spezifische Antikörper eine Krankheit (insbesondere das Vorhandensein von RNA-Virus) bereits in den frühen Stadien der Krankheit diagnostizieren kann. Die meisten dieser Testsysteme haben noch experimentellen Status oder sind in der Phase der staatlichen Registrierung.

Auf dem dreidimensionalen Modell des Oberflächenprotein-Antigens des Zika-Virus in rot Bereiche, die mit ähnlichen Fragmenten des Oberflächenproteins des Dengue-Virus übereinstimmen, wurden identifiziert, was die Diagnose erschwert. Bild mit freundlicher Genehmigung von b. n A. Yu. Bakulina (NSU, Nowosibirsk)

Antivirale Medikamente für die spezifische Behandlung von Zika-Fieber noch, obwohl Sie herkömmliche antivirale Medikamente verwenden können. Es gibt positive Ergebnisse bei der Verwendung von Arzneimitteln, die das Enzym RNA-Polymerase des Hepatitis-C-Virus inhibieren.

Alle Impfstoffe gegen Zika-Fieber sind im experimentellen Zustand, aber es ist bereits klar, dass inaktivierter gereinigter Impfstoff eine vollständige Immunität gegen alle Genovarianten des Zika-Virus bilden sollte, da seine genetische Variabilität relativ gering ist. Und natürlich sollte der Impfstoff angesichts der geringen Pathogenität des Virus für den Menschen so sicher wie möglich sein.

Das Bild des Virions selbst mit den gleichen Proteinen auf der Oberfläche (Farbe hervorheben unterstreicht nur die Struktur). Zur Verfügung gestellt von k. B. n A. Yu. Bakulina (NSU, Nowosibirsk)

Die wirksamste Methode zur Verhinderung des Zika-Fiebers ist heute der Kampf gegen Mücken – Infektionsträger. Angesichts der Möglichkeit, das Zika-Fieber in Regionen, in denen viele Menschen krank sind, von Mensch zu Mensch, auch durch Geschlechtsverkehr, zu übertragen, müssen jedoch besondere Maßnahmen ergriffen werden. Unter ihnen sind obligatorische Tests von Blut, Spenderorganen und Spermien auf das Vorhandensein von Zika-Virus-Genmaterial in ihnen, Überwachung von medizinischen Manipulationen, Überwachung von Schwangeren usw. Um die Möglichkeit der Verbreitung von Zika-Fieber auszuschließen, sollte die Bevölkerung für Planungsprobleme verantwortlich sein Schwangerschaft, Geschlechtsverkehr. Gefahr und injiziert Drogenkonsum.

Jetzt hat sich das Zika-Virus weit verbreitet und zirkuliert aktiv in menschlichen Populationen in Afrika, Asien, Süd- und Mittelamerika mit einem warmen tropischen Klima.Aber seine Expansion geht weiter, und die Fähigkeit, einen menschlichen Embryo zu infizieren und das Guillain-Barré-Syndrom zu verursachen, macht diese Infektion extrem gefährlich, und seine Forschung ist besonders relevant.

Experten zufolge leben in den für das Zika-Fieber endemischen Gebieten heute mehr als 2 Milliarden Menschen. Infolge der Penetration des Zika-Virus auf den amerikanischen Kontinent im Jahr 2016 erkrankten mindestens 4 Millionen Menschen. Insgesamt wurden Fälle von Zika-Fieber in 76 Ländern gemeldet, und in 29 von ihnen wurden mehr als 2600 Fälle von Mikrozephalie des Neugeborenen, die mit diesem Virus in Verbindung gebracht wurden, festgestellt. In vielen Ländern wurden Fälle von Importen der Krankheit gemeldet: So wurden in 21 europäischen Ländern mehr als 2 Tausend solcher Episoden registriert. Russland war keine Ausnahme, wo die ersten Fälle der Einführung des Zika-Fiebers aus den Feriengebieten Indiens und der Dominikanischen Republik beschrieben werden.

In Anbetracht der Tatsache, dass das Virus bis vor kurzem kaum untersucht wurde, wurde in dem Jahr, das seit der Einführung des Notfalls vergangen ist, viel getan. Eine Studie über die Epidemiologie des Zika-Fiebers ergab die Hauptursachen für die Entstehung und Ausbreitung einer globalen Epidemie, wie die weit verbreitete Verbreitung von Moskitos, hohe Verstädterung und das Vorhandensein globaler Transportsysteme.Die Erlangung eines breiten Spektrums grundlegender Kenntnisse der Biologie des Zika-Virus und die Entwicklung diagnostischer Werkzeuge für diese Infektion ermöglichten die Überwachung der Infektion in vielen Ländern der Welt. Es bleibt zu hoffen, dass das Zika-Fieber dank der Bemühungen von Wissenschaftlern und Ärzten in naher Zukunft zuverlässig unter Kontrolle gebracht wird.

Das Labor für Strukturelle Bioinformatik und Molekulare Modellierung der Staatlichen Universität Novosibirsk hat an der Arbeit einer russischen Firma teilgenommen Visuelle Wissenschaft durch Konstruktion des ersten detaillierten, atomaren 3D-Modells des Zika-Virus.

Literatur
1. Pettersson J. H., Eldholm V., Seligman S. J. et al. Wie ist der Zika-Virus entstanden? // Mbio 2016. V. 7. N. 5., pii: e01239-16.
2. Musso D., Gubler D.J. Zika Virus // Clin Mikrobiologie Rev 2016. V. 29. N. 3. P. 487-524.
3. Petersen L. R., Jamieson D.J., Powers A. M. et al. Zika-Virus // N Engl J Med. 2016. V. 374. N. 16. P. 1552-1563.


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