Stellungnahmen des WAI

Vorläufige Kommentare zum Ausbruch
der "Schweinegrippe" H1N1 in Mexiko 2009*
*Ergänzt am 30.04.2009 um 16:57:00 Uhr betreffend öffentlicher Zugang zur GISAID Datenbank


(Peter Petermann für das WAI 28.04.2009)

Vorbemerkung
Seit dem 18. März 2009 wird in Mexiko City eine Zunahme von Fällen von Atemwegserkrankungen (Lungenentzündung) beobachtet, die in beunruhigend vielen Fällen zum Tode führte. Die Ursache ist bis heute nicht sicher geklärt. Bis zum 23. April wurde das Geschehen weltweit und auch in Mexiko selbst praktisch nicht zur Kenntnis genommen.


Mexiko City erlebte im März eine anhaltende Trockenperiode, bei der die relative Luftfeuchtigkeit bis auf 16 % fiel, wodurch Atemwegserkrankungen begünstigt werden können. Eine ähnliche intensive Trockenzeit wurde seit Jahren nicht registriert.


Ab Ende März wurden unabhängig davon in Kalifornien und Texas isolierte Fälle einer leichten Grippeinfektion festgestellt, dessen Erreger, ein Grippevirenstamm des Subtyps H1N1 bis dahin nur von Hausschweinen bekannt war, bei denen er offenbar keine schweren Infektionen auslöst. Wie die Patienten in den USA sich infizierten konnte nicht geklärt werden. Die Infizierten hatten keinen Kontakt zu Schweinen und waren nicht in Mexiko.


Erst ab dem 23. April konnte dasselbe H1N1-Virus bei einer Anzahl (etwa 20) der Fälle von Lungenentzündung in Mexiko-City nachgewiesen werden, darunter auch bei 7 tödlich verlaufenen. Erst danach wurden die Viren wiederholt in anderen Ländern (USA, Kanada, Neuseeland, Schottland, Spanien) bei aus Mexiko ankommenden Reisenden gefunden. Eine Weiterverbreitung in diesen Ländern ist bisher aber anscheinend nicht beobachtet worden (Informationen nach PromedMail und WHO).
In den ersten Tagen gab es irreführende Informationen über die genetischen Merkmale des "neuen" H1N1-Virus, die weite Verbreitung fanden, von allen Medien aufgegriffen und von einigen Experten (z.B. dem Friedrich-Loeffler-Institut) offenbar ohne kritische Prüfung weitergesponnen wurden. Wie die US-Seuchenbehörde CDC inzwischen klargestellt hat, sind die Viren tatsächlich reine "Schweine-Influenzaviren". Eine Mischung von Humangrippe-, Vogelgrippe- und Schweinegrippeviren, wie behauptet wurde, hat es definitiv nicht gegeben.


Die Erbsubstanz dieser "neuen" H1N1-Viren, die in Form von 8 separaten Gensegmenten vorliegt, wird seit Jahren in Influenzaviren in Schweinen in Nordamerika gefunden. Zwei Gensegmente ähneln zwar Virengenen, die häufig in europäischen Hausschweinen nachgewiesen wurden, doch sind direkte Vorläufer dieser Virengene bereits vor Jahren ebenfalls in Viren von Hausschweinen in den USA gefunden worden.
Schweinebestände in Amerika und speziell in Mexiko werden nur selten auf Influenzaviren untersucht, obwohl bekannt ist, dass diese Viren weit verbreitet sind. Es ist deswegen nicht überraschend, dass dieser Virenstamm, der jetzt zu Besorgnis Anlass gibt, seit Jahren nicht nachgewiesen wurde.
Das WAI hatte diese Zusammenhänge bereits vor der Richtigstellung durch das CDC recherchiert. Die Details werden im folgenden dargestellt.

Ist das H1N1-Virus aus Mexiko eine genetisch völlig neue Kombination?

NEIN. Schweinegrippe-Virenstämme, die als direkte Vorläufer in Frage kommen wurden bereits vor Jahren in den USA nachgewiesen (siehe unten!). Alle 8 Segmente, aus denen sich die Erbsubstanz der Influenza-A-Viren zusammensetzt ist, deuten auf eine nahe Verwandschaft mit Influenzaviren, wie sie in Hausschweinen seit Jahrzehnten zirkulieren.


Aus Mexiko liegen leider keine vergleichbaren Genuntersuchungen von Schweinegrippeviren vor (Tab. 4).
Wahrscheinlich enthält das neue Virus Gensegmente von zwei verwandten Schweineinfluenza-Virenstämmen (H1N2, H1N1), aber auch das ist nicht sicher belegbar, da zu wenige Genanalysen von Schweinegrippeviren veröffentlicht sind.

Waren die Vorläufer-Viren der "mexikanischen" H1N1-Schweinegrippeviren besonders gefährlich?


Es gibt keine Hinweise darauf, dass diese Virenlinien der H1N1-Schweinegrippe besonders aggressiv sind. Alle gut dokumentierten Infektionen mit dem "mexikanischen" H1N1 außerhalb Mexikos verliefen anscheinend sehr milde.

Sind genetische Bestandteile von Humangrippeviren und Vogelgrippeviren beteiligt, wie behauptet wird?


NEIN. Ähnliche Gensegmente von Influenzaviren wurden zwar gelegentlich auch bei Menschen, bei Nutzgeflügel oder sogar Wildvögeln gefunden, aber es gibt keinen Grund, im Fall der mexikanischen H1N1-Viren eine andere Herkunft anzunehmen als die naheliegendste aus Hausschweinen.

Warum ist dieser spezielle H1N1-Virenstamm dann in den letzten Jahren nicht nachgewiesen worden?


Seit dem Jahr 2000 sind aus Nordamerika (USA und Kanada) insgesamt Gensequenzen von nur 14 H1N1-Viren und 38 H1N2-Viren aus Schweinen veröffentlicht worden (GenBank; Tab. 4). Aus Mittel- und Südamerika, einschließlich Mexiko, liegen keine vergleichbaren Genanalysen vor.
In den USA allein werden etwa 6,5 Millionen Hausschweine gehalten. Influenzaviren, die für Schweine (und Menschen) im allgemeinen ungefährlich sind, sollen in diesen Beständen weit verbreitet sein. Das Friedrich-Loeffler-Institut (FLI) erwähnt, dass in einigen Regionen der USA mehr als 50% der Hausschweine Antikörper allein gegen Grippeviren vom Subtyp H1N1 tragen. Unklar ist jedoch, wieviele dieser Fälle auf Impfungen beruhen (siehe FLI website: http://www.fli.bund.de/). Angesichts der geringen Zahl der analysierten Schweine-Influenzaviren und der großen Zahl der Wirtstiere ist es keine Überraschung, wenn bestimmte Virenstämme jahrelang nicht bemerkt werden.
Welche Influenza-Virenstämme in mexikanischen Hausschweinen zirkulieren ist unbekannt.

Wie lässt sich belegen, dass das aktuelle H1N1-Virus aus früheren Virenstämmen hervorgegangen ist?


Die Erbsubstanz der Influenzaviren verändert sich durch zufällige Mutationen kontinuierlich (Gendrift). Dabei werden die "Buchstaben" des genetischen Codes, die Nukleotide, in einer Rate von 0,1% bis 0,7% pro Jahr ausgetauscht (KRASNITZ et al. 2008). Dies hat in der Regel keine Folgen für die Struktur und Eigenschaften der Viren ("synonyme" Mutationen).


Von den aktuellen H1N1-Viren aus den USA sind die Gensequenzen vor wenigen Tagen in der GISAID-Datenbank dokumentiert worden (Registrierung unter: http://platform.gisaid.org/dante-cms/live/struktur.jdante?aid=1131). Auch in der für alle
offenen GenBank-Datenbank sind sie teilweise veröffentlicht (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/FLU/Database/select.cgi).


Sucht man für die einzelnen 8 Gensegmente der H1N1-Viren nach ähnlichen Gensequenzen in diesen Datenbanken, dann stößt man auf ältere Schweine-Influenzaviren, die unter Berücksichtigung der Mutationsrate die direkten Vorläufer sein können.
Die folgenden Tabellen zeigen für die 8 Gensegmente des H1N1-Virengenoms die Ähnlichkeit zu bestimmten Schweine-Influenzaviren (aus GenBank und der GISAID-Datenbank; Accession numbers siehe unten!).


Verwendet wurden die Gensequenzen von Viren von einem 10-jährigen Jungen aus Kalifornien (A/California/04/2009). Von anderen Viren sind die Gensequenzen nicht von allen acht Gensegmenten verfügbar; teilweise zeigen die Gensegmente dieser Viren jedoch eine noch größere Ähnlichkeit mit den Vorläuferviren.

Tab. 1 zeigt, dass das H1N1 "Mexiko-Virus" mit dem H1N2-Virus "A/swine/Indiana/P12439/00" (2000 aus einem Hausschwein im US-Bundesstaat Indiana isoliert) in 6 der 8 Gensegmente zu 95,3% bis 96,7% übereinstimmt, nicht aber in den Genen der Neuraminidase (NA) und des Matrixproteins (MP).
Das ist nicht überraschend, da es sich bei H1N2 um einen Viren-Subtyp mit anderer Neuraminidase handelt. Dagegen haben zwei H1N1-Viren aus Hausschweinen aus Virginia eine relativ gute Übereinstimmung in diesen zwei Gensegmenten mit H1N1 "Mexiko", aber nicht in den anderen.
Daraus könnte man schließen, dass H1N1 "Mexiko" aus Gensegmenten dieser beiden Virenstämme entstanden ist durch eine genetische Rekombination. Es wäre aber auch denkbar, dass die Kombination von H1N1 "Mexiko" schon länger existiert hat, und nur zufällig nicht entdeckt wurde.
Tab. 1 zeigt, dass Influenzaviren mit ähnlichen Gensequenzen auch bei Hausschweinen in England aufgetaucht sind. In der Tat ist dieser Virenstamm in Europa weit verbreitet nachgewiesen worden (auch bei anderen Wirtsorganismen).


Auch wenn die Gensequenzen der englischen Schweinegrippeviren H1N1 "Mexiko" etwas ähnlicher ist als die älteren Viren aus Virginia, beweist dies keinesfalls, dass H1N1 "Mexiko" durch einen Genaustausch zwischen Viren aus Europa und den USA zustande gekommen ist. Berücksichtigt man den größeren zeitlichen Abstand, dann sind die "Virginia-Viren" der wahrscheinlichere Kandidat als Vorläufer der H1N1 "Mexiko-Viren". Auch hier ist nach dem "parsimony"-Prinzip die naheliegendere Erklärung vorzuziehen, dass dieser Virenstamm in Nordamerika auch nach 1987 zirkulierte.

Tab. 1 Unterschiede (% abweichende Nukleotide) zwischen Gensequenzen von aktuellen H1N1-Influenza-Viren aus den USA (A/California/04/2009) und Influenzaviren aus Hausschweinen in den USA und England (rot = geringe Unterschiede, die auf Verwandschaft deuten)

Die Mutationsrate beträgt bei Influenzaviren etwa 0,1% bis 0,7% Nukleotidersetzungen pro Jahr. Die möglichen Vorläuferviren von H1N1 "Mexiko" sind in allen Fällen bereits vor Jahren nachgewiesen worden, und müßten sich entsprechend deutlich unterscheiden. Entsprechen die beobachteten Unterschiede der Erwartung?

Um diese Frage zu klären wurde der erwartete Unterschied zwischen H1N1 "Mexiko" und seinen Vorläufern bei mittleren Mutationsraten von 0,3% bzw. 0,5% Nukleotidersetzungen/Jahr errechnet und mit den beobachteten Unterschieden verglichen (Tab. 2 und 3).

Ergebnis: Die beobachteten Unterschiede entsprechen erstaunlich genau einer mittleren Mutationsrate zwischen 0,3% und 0,5%, was bedeutet, dass die Viren " A/swine/Indiana/P12439/00" und "A/swine/Virginia/670/1987" oder nahe verwandte Viren als unmittelbare Vorläufer von H1N1 "Mexiko" in Frage kommen.

Tab. 2 Mutationsraten der möglichen Vorläufer-Gensegmente. Abweichung vom Erwartungswert bei einer mittleren jährlichen Mutationsrate von 0,3% Nukleotidersetzungen/Jahr. In rot wird angegeben, wenn die beobachtete Mutationsrate höher ist als die erwartete, in grün, wenn sie geringer ist.

Tab. 3 Mutationsraten der möglichen Vorläufer-Gensegmente. Abweichung vom Erwartungswert bei einer mittleren jährlichen Mutationsrate von 0,5% Nukleotidersetzungen/Jahr. In rot wird angegeben, wenn die beobachtete Mutationsrate höher ist als die erwartete, in grün, wenn sie geringer ist.

 

Tab. 4 Gensequenzen von Influenzaviren aus Schweinen in GenBank ab dem Jahr 2000 (Stand 7.4.2009)

Anmerkung: die H1N1-Viren aus deutschen Hausschweinen sind Humangrippeviren, wie sie häufig auch bei Schweinen zu finden sind.

 

© 2009 WAI – Wissenschaftsforum Aviäre Influenza

Quellen:

KRASNITZ, M., LEVINE, A.J., RABADAN, R. (2008): Anomalies in the Influenza Virus Genome Database: New Biology or Laboratory Errors?- J. Virology 82(17): 8947-8950

Verwendete Gensequenzen:
GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/FLU/Database/select.cgi) Accession Numbers:
A/Swine/Iowa/533/99 (H3N2) AAG01767 - AAG01775
A/Swine/Indiana/P12439/00 (H1N2) AAL87870, AAL87878, AAL87886, AAL87894, AAL87907, AAL87908, AAL87918, AAL87926, AAL87934
A/swine/Virginia/670/1987(H1N1) ABV29590 - ABV29600
A/swine/Virginia/671/1987(H1N1) ABS49943 - ABS49953
A/swine/England/WVL7/1992(H1N1) ACO25129 - ACO25139

GISAID-Datenbank
A/California/04/2009 (H1N1)
EpiFlu Isolate ID: EPI_ISL_29573; EPI176470-EPI176472, EPI176482-EPI176486
Isolate submitter : Rebecca Garten (Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta)

 

Humanfälle

Weltweiter Rückgang von H5N1 Humanfällen - auch 2009

Weltweit immer weniger "Vogelgrippe"-Infektionen bei Menschen

Die Zahl der offiziell von der WHO bestätigten Fälle von Vogelgrippe (Aviäre Influenza H5N1-Asia) ist 2008 so niedrig gewesen wie zuletzt 2004. 2008 wurden insgesamt 44 Fälle gemeldet, von denen 33 (75,0%) tödlich verliefen. Seit dem Höchststand der gemeldeten Infektionen 2006 (115 Fälle, davon 79 [68,7%] tödlich) wird ein Rückgang beobachtet (alle Informationen nach PromedMail, WHO, OIE).

Weiterlesen: Weltweiter Rückgang von H5N1 Humanfällen