Wissenswertes aus der Welt der Viren

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Wissenswertes aus der Welt der Viren

Wie sie arbeiten, wie man sie bekämpft 04/04/20

  • Herkunft
  • Aufbau
  • Abwehr
  • Medikamente

 

Viren können ihren genetischen Code sehr rasch verändern. Infolge der hohen Mutationsrate sind sie in der Lage, sich an veränderte Bedingungen anzupassen. Diese Mutationen lassen Viren auch die Speziesbarriere überspringen. Sie können dadurch immer mehr Wirte erreichen. Vereinen zwei Viren, die normalerweise in verschiedenen Arten parasitieren, ihr Erbmaterial, entsteht durch die Antigenshift ein neues Virus, das noch schneller Infektionen auslösen kann und eine höhere Sterblichkeitsrate besitzt.

1. Herkunft der Viren

Viren existieren schon viel länger als Zellen und damit natürlich auch viel länger als die Menschen. Über ihre Entstehung existieren verschiedene Modelle:

1.1 Degenerations-Modell

Die Viren sind aus Bakterien und anderen einzelligen Organismen entstanden. Im Lauf der Evolution wurde der genetische Code immer mehr reduziert, einige Teile der Erbinformation gingen verloren. Daher benötigen Viren heute andere, lebende Zellen. In diese fügen sie ihren genetischen Code ein und vermehren sich.

1.2 Coevolutions-Modell

Die Viren sind die Nachfolger einfacher Moleküle, die sich durch Verdoppelung vermehren konnten. Durch die Verbindung mehrerer Moleküle konnten diese wie Zellen agieren.

1.3 Wirtszellen-Modell

Aus dem Erbmaterial der Wirtszellen werden Nukleinsäuren herausgetrennt. Diese beginnen, sich unabhängig von der Wirtszelle zu vermehren. Die Viren befallen wie Parasiten weitere Zellen, benötigen das Erbmaterial des Wirtes aber nicht für ihre weitere Vermehrung.

 

2. Aufbau des Virus und Abwehr durch das Immunsystem

Viren bestehen aus einzelnen Partikeln, den Virionen, die von einer Hülle aus Eiweiß, Fetten oder Kohlenhydraten umgeben sind. Im Inneren des Virus befinden sich keine Mitochondrien, daher ist das Virus nicht dazu fähig, Energie über den eigenen Zellstoffwechsel zu gewinnen. Um sich zu vermehren, benötigen die Viren eine lebende Wirtszelle. In diese fügen sie den viruseigenen genetischen Code ein. Die neu entstehende DNA (Desoxyribonukleinsäure) enthält die Erbinformation des Virus.

Um in die Zelle einzudringen, werden verschiedene Faktoren benötigt:

2.1 An der Oberfläche der Viren befinden sich Fortsätze, mit denen sich diese an eine Zelle anheften können.

2.2 Das Pförtner-Molekül in der Zellkernmembran wird aktiviert.

2.3 Das Motor-Protein, das den Transport von Stoffen in Richtung Zellkern ermöglicht, wird aktiviert.

2.4 Der Virus bindet sich an das Motor-Protein und verliert dabei seine Hülle.

2.5 Durch das aktivierte Motor-Protein reißt die Zellpore auf und vergrößert sich.

2.6 Die DNA des Virus wird in den Zellkern eingeschleust, die Reproduktion startet.

2.7 Die Zelle repariert die beschädigte Pore in der Zellmembran.

Die in der Zelle neu entstandenen Viruspartikel verlassen die Zelle und befallen benachbarte Zellen. Sobald eine Zelle mit einem Virus infiziert ist, kommt die erste Abwehr auf Zellebene in Gang. Zytokine werden ausgeschüttet und aktivieren die Produktion von Makrophagen (Fresszellen). Im Gegensatz zu Bakterien, werden die Viren durch die Makrophagen nicht abgetötet, sondern vermehren sich im Inneren der großen Zelle weiter. Als zweiter Schritt wird die humorale Abwehr aktiviert. Das Immunsystem beginnt, Antikörper zu produzieren. Diese heften sich an die Viren an und machen sie unschädlich. Einige Viren sind in der Lage sich zu maskieren und viele Jahre in einem Schlafzustand im Organismus zu überleben.

1938 konnte zum ersten Mal ein Virus, das Maul- und Klauenseuche-Virus, identifiziert werden. Seither werden immer mehr Viren, die eine Größe von 20 bis 300 Nanometer besitzen, mit dem Elektronenmikroskop entdeckt. Größere Viren, Riesenviren, besitzen mehr Erbmaterial als normale Viren.

 

Die Einteilung der Krankheitserreger erfolgt nach verschiedenen Kriterien:

1. Vorhandensein einer Hülle

2. Art des Genmaterials (RNA, DNA, einsträngige oder doppelsträngige Erbinformation)

3. Größe

4. Art des befallenen Wirtes (Pflanzen, Einzeller, Pilze, Algen, Wirbeltiere, Wirbellose)

 

3. Woher die Viren kommen, die Menschen und Haustiere infizieren

 

1. Übertragung durch Kontakt mit einem infizierten, kranken Tier oder Mensch.

2. Übertragung durch einen Virusverbreiter, der selbst keine Symptome aufweist.

3. Ansteckung mit einem Virus, das sich in einem natürlichen Virusreservoir befindet.

Als Beispiel für die Ansteckung aus einem natürlichen Virusreservoir kann das SARS-CoV-2 herangezogen werden. Das natürliche Virusreservoir für dieses Coronavirus sind Schuppentiere, Flughunde und Fledermäuse. Diese Tierarten tragen das Virus in sich und erkranken selbst nicht. Werden die Tiere gefangen und auf Wildtiermärkten für den Verzehr gekauft, können sich auch Menschen durch den engen Kontakt anstecken. Durch eine Mutation passt sich der Virus an den Menschen an und wird von da an durch Kontakt zwischen Menschen übertragen.

Diese Form der Seuchenausbreitung ist auch bei Ebolafieber bekannt. Das natürliche Virusreservoir bilden Affen. Durch den Verzehr von Buschfleisch oder den Kontakt mit verendeten Tieren werden Menschen infiziert. Das Blut der erkrankten Personen und andere Sekrete sind für Personen, die mit den Kranken Kontakt haben, besonders ansteckend.

Bei der echten Grippe (Influenza) sind Schweine und Geflügel die Virusreservoire. Leben Menschen in engem Kontakt mit den infizierten Tieren, können sie sich mit den Viren anstecken. Die animalen Grippeviren verschmelzen mit den humanen Grippeviren. Ein neues Virus mit veränderter Hülle, das sehr infektiös ist, ist entstanden. Dieses kann sich nun schnell innerhalb der menschlichen Gemeinschaft ausbreiten. Da bei Grippeviren diese Mutationen und Verschmelzungen sehr häufig stattfinden, müssen ständig neue Impfstoffe entwickelt werden, die alle möglichen Komponenten von A/H1N1 bis A/H2N3 enthalten.

 

4. Die Bekämpfung mit Medikamenten

Es ist nicht möglich, Viren ebenso wie Bakterien direkt mit Medikamenten abzutöten. Zur Erinnerung: die Viren sind keine eigenen Zellen, sie nutzen die Zellen des Körpers, um sich zu vermehren. Werden die Körperzellen abgetötet, stirbt das Individuum. Daher werden vor allem Medikamente, die die Vermehrung oder den Stoffwechsel der Viren beeinflussen, eingesetzt.

Viruspartikel, die im Inneren der Zelle gebildet wurden, werden von den Medikamenten daran gehindert, die Zelle zu verlassen. Bei der Anwendung dieser Virostatika treten schwere Nebenwirkungen auf, die durchaus mit einer Chemotherapie zu vergleichen sind. Da die Erbinformation der Viren sich schnell durch Mutationen verändert, entwickeln die Viren rasch Resistenzen gegen die eingesetzten Medikamente. Diese müssen daher ständig an die neue Virusstruktur angepasst werden.

 

Können Viren auch nützlich sein?

 

Im Körper jedes Menschen befinden sich Viren, auch wenn dieser nicht erkrankt ist. Durchschnittlich parasitieren bis zu fünf verschiedene Viren in einem Organismus. Viren sind also nicht nur schädlich. Sie können sich neutral verhalten oder sogar zum Nutzen des Menschen und der Tiere eingesetzt werden.

1. Impfstoffe: Impfstoffe enthalten abgeschwächte oder abgetötet Teile von Viren. Bei einer Impfung erhält das Immunsystem die komplette Information über den Virus und kann, im Fall einer Ansteckung, schneller und gezielter auf den Krankheitserreger reagieren.

2. Medikamententransport in die Zellen: Viren können dabei behilflich sein, Medikamente direkt in die Zellen zu transportieren. Der Wirkstoff heftet sich dabei, gemeinsam mit dem Erbmaterial des Virus, an das Motorprotein der Zelle an und wird über die Mikrotubuli in das Zellinnere transportiert.

3. Gentherapie: Viren helfen, neues Genmaterial direkt in die Zellen einzuschleusen. Defekte Genanteile können so ausgetauscht werden.

4. Pflanzenschutzmittel: die Viren helfen, bestimmte Pflanzenschädlinge zu bekämpfen.

 

Zusammenfassung

 

Viren werden immer unser und das Leben unserer Tiere begleiten. Durch intensive Forschung können wir versuchen zu verhindern, dass die Viren großen Schaden anrichten. Trotzdem werden immer wieder Epidemien und Pandemien auftreten. Da wir den Feind, mit wenigen Ausnahmen, nicht ausrotten können, sollten wir ihn zu unserem Nutzen einsetzen.

Konsequente Impfprogramme bieten Schutz.