Fallzahl Standort Koblenz: 2 (Warnstufe Gelb bis 30.04.2021) Maßnahmenkonzept

SARS-CoV-2 und COVID-19

Informationen rund um COVID-19 und SARS-CoV-2 

 

Vorliegend geht es uns darum, einige rein fachliche Informationen aus Sicht des Infektionsbiologen oder Zoologen bzw. Parasitologen zu präsentieren, die relevant sein können (im Sinne des Wissensmanagements). 
Die umfangreiche und detailreiche Seite wurde im Dezember 2020 mit dem Transfer auf einen anderen Server als eigenständige Seite umkonzipiert: www.coviduptodate.de
Ausgewählte Inhalte (v.a. zoologische Schwerpunkte) verbleiben auf dieser Seite. und werden laufend aktualisiert

 

 

 

Wenn nicht von uns, von wem sonst?

Die Arbeitsgruppe „Parasitologie und Infektionsbiologie“ ist eine Arbeitsgruppe, die sich aus den Disziplinen „Humanparasitologie (Medizinische Parasitologie)“, „Ökologische Parasitologie“, „Vektorbiologie“ und „Infektionsbiologie“ zusammensetzt. 

Bakterien, Viren und andere Mikroorganismen werden in der Disziplin „Infektionsbiologie“ behandelt, einem grundlagenwissenschaftlichen Zweig der Infektiologie. Beide Disziplinen, die Humanparasitologie wie die Infektionsbiologie, sind interdisziplinäre Wissenschaften der biomedizinischen Forschung. Die Erforschung von Infektionsprozessen und die Ableitung von geeigneten Gegenmaßnahmen bieten realitätsnahe und interessante Aspekte, die jeden selbst betreffen (können).

COVID-19 ist Infektionskrankheit, die Mensch und Tier auf unserem Planeten betrifft.

 

 

Neu auftretende und wiederkehrende Krankheiten (emerging and re-emerging diseases) sind immer eine Herausforderung für das öffentliche Gesundheitswesen (Public Health-Relevanz). Insbesondere in denjenigen Gebieten unserer Erde, wo die Hygienebedingungen, die klimatischen Bedingungen und oft auch die sozio-ökonomischen Bedingungen schlecht sind, hat das Auftreten von Infektionserregern in epidemischem oder pandemischem Ausmaß schwerwiegende Folgen

Wo ist nun die Verbindung von SARS-CoV-2 Viren und der Parasitologie? Wir haben einmal versucht den Zusammenhang zu skizzieren (siehe auch Souza 2020):

  • Parasitosen gehören ebenfalls zu den Infektionserkrankungen. SARS-CoV-2 interagiert gelegentlich heftig mit dem Immunsystem des Menschen. Dies schafft ideale Voraussetzungen für Ko-Infektionen mit anderen Viren, Bakterien, Pilzen oder eben Parasiten. Daher ist eine Infektionskrankheit aus zahlreichen Blickwinkeln zu betrachten – insbesondere für die Gebiete mit anderen endemischen parasitären Infektionskrankheiten wie Malaria, Schlafkrankheit, Chagas-Erkrankung, Toxoplasmose etc. 
  • Einige Viren infizieren auch Pilze und Parasiten (Helminthen und Protozoen). Dies ist von den Trypanosomen, Giardien, Trichomonaden, Freilebenden Amöben (FLA) und Kryptosporidien bekannt.
  • Zudem ist noch herauszufinden, ob die Viren nicht (auch) Vektor-gebunden übertragen werden können, d.h. von ektoparasitären Arthropoden. Derzeit gibt es jedoch keine belastbaren Hinweise, dass SARS-CoV-2 etwa von Stechmücken übertragen werden könnte. Huang et al. 2020 haben in Studien mit Aedes aegypti, Aedes albopictus und Culex quinquefasciatus nachweisen können, dass sich SARS-CoV-2 in den Culicidae nicht vermehrt und daher eine Übertragung durch diese ektoparasitären Diptera von einem „virämischen Patienten“ auf einen anderen Menschen nicht möglich ist (siehe: https://www.nature.com/articles/s41598-020-68882-7). Die Ergebnisse der Studie lassen natürlich keine generellen Rückschlüsse zur Vektor-assoziierten Übertragung von SARS-CoV-2 zu, da lediglich drei Stechmückenarten in die Studie einbezogen wurden. Da die drei für die Studie ausgewählten Stechmückenarten in China endemisch sind, haben die Ergebnisse jedoch eine deutliche Aussagekraft.
  • Unabhängig von der Spezialisierung der Wissenschaftler werden Infektiologen, Infektionsbiologen et al. mit Fragen konfrontiert, die von ihnen (wissenschaftlich!) zu beantworten sind. Dies betrifft eben auch Parasitologen, sind doch die SARS-CoV-2 Viren intrazelluläre Krankheitserreger ARS-CoV-2, die analog zu zahlreichen Parasiten mit Rezeptoren auf der Oberfläche von Säugetierzellen interagieren. Viren gelangen zudem durch ähnliche bzw. analoge Mechanismen in die Zielzellen hinein, wie sie auch von parasitischen Pro- und Eukaryonten genutzt werden (beispielsweise Toxoplasma gondii). Sie interagieren auch ähnlich mit ihren Wirtszellen bzw. deren Strukturen und Organellen, um die Bedingungen für die intrazelluläre Proliferation zu schaffen. Die fertigen, assemblierten Viruspartikel werden dann wieder freigesetzt. All diese Vorgänge/Schritte ähneln denen bei intrazellulären parasitischen Protozoen. Und die Erforschung von Interaktionen von Wirt und parasitärem Infektionserreger ist immer schon ein Hauptforschungsgebiet der Parasitologie gewesen.

Souza 2020

 

 

Charakteristisch für alle Coronaviren sind Spikes auf der Oberfläche, die den Erregern den  namensgebenden 'Kranz' (oder die 'Krone') verleihen. / Foto: CDC/Alissa Eckert, Dan Higgins
Charakteristisch für alle Coronaviren sind Spikes auf der Oberfläche, die den Erregern den namensgebenden 'Kranz' (oder die 'Krone') verleihen. / Foto: CDC/Alissa Eckert, Dan Higgins

 

 

 

 

Neu auftretende und wiederkehrende Krankheiten (emerging and re-emerging diseases) sind eine immer größer werdende Herausforderung für das öffentliche Gesundheitswesen (Public Health), nicht nur in denjenigen Gebieten unserer Erde, wo die sozio-ökonomischen, klimatischen oder hygienischen Bedingungen schlecht sind, sondern auch in den industrialisierten Ländern.

Dorthin können sich Infektionserreger nämlich unter den heutigen Bedingungen der engen wirtschaftlichen Vernetzung sowie des damit verbundenen Reise- und Transportverkehrs sehr rasch ausbreiten. Überall dort, wo sich wirksame Übertragungsmechanismen ausbilden können, besteht dann die Gefahr von Ausbrüchen. Hinzu kommt, dass der Mensch bei stetig wachsender Erdbevölkerung immer mehr in die natürlichen Lebensräume von Tieren eindringt, die ein riesiges Reservoir für Infektionserreger darstellen.

Dieses Vordringen des Menschen erhöht das Risiko, dass tierische Infektionserreger die Speziesbarriere überspringen und den Menschen als neuen Wirt zu nutzen. Neue Influenzavirus-Subtypen, das Ebola-Virus, das SARS-Coronavirus von 2002/3 oder das MERS-Coronavirus sind nur einige Beispiele für das Entstehen neuer Infektionserreger des Menschen durch die Weiterentwicklung ehemals tierischer Erreger. Kommt es dann zu einer effizienten Mensch-zu-Mensch-Übertragung, können sich Infektketten ausbilden, die binnen Wochen bis Monaten zu einer Verbreitung des Erregers in die ganze Welt führen können. Dann bestimmen dessen Pathogenität und Virulenz sowie die Letalität der beim Menschen hervorgerufenen Erkrankung das mögliche Schadenausmaß. Das Risiko von Pandemien durch gefährliche Infektionserreger steigt daher stetig an und erfordert vom Öffentlichen Gesundheitswesen der Industrieländer eine entsprechende „Preparedness“. Die durch das neue SARS-Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) hervorgerufene Erkrankung, die als COVID-19 bezeichnet wird, konnte sich aufgrund der effizienten Mensch-zu-Mensch-Übertragung, der besonderen krankmachenden Eigenschaften des Erregers und der vergleichsweise hohen Todesfallrate innerhalb kurzer Zeit zu einer Pandemie entwickeln, die das Gesundheitssystem zahlreicher Länder zu überfordern droht. Sie dominiert seit Anfang des Jahres 2020 das medizinische, gesellschaftliche und ökonomische Leben in nahezu allen Ländern der Erde.

 

Die Seite wurde im Dezember 2020 auf einen anderen Server als eigenständige Seite umkonzipiert: www.coviduptodate.de.

Vorliegend wird jedoch der Fokus auf zoonotische Schwerpunkte gelegt. Dieses Seiten werden laufend aktualisiert.

 

 

Die Familie der Coronaviren (Coronaviridae) wird in vier Gattungen (Genera) unterteilt, wovon α- und β-Coronaviren in der Lage sind Säugetiere zu infizieren, während γ- und δ-Coronaviren vorrangig Vögel befallen. Die bereits seit den 1960er Jahren bekannten humanpathogenen Coronaviren verursachen vorwiegend milde Erkältungskrankheiten, können aber mitunter schwere Lungenentzündungen hervorrufen. In der Gruppe der β-Coronaviren gibt es mehrere humanpathogene Viren, wovon HCoV-HKU1 und HCoV-OC43 Erkältungssymptome auslösen. Zu den humanpathogenen β-Coronaviren gehören darüber hinaus das SARS-CoV (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus) sowie das MERS-CoV (Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus). Diese beiden Spezies können schwere, potentiell tödliche, Atemwegsinfektionen hervorrufen. Die Bezeichnung Coronaviren resultiert aus der Morphologie der Viruspartikel, die sich mittels Elektronenmikroskop darstellen lässt und an eine Krone oder einen Kranz erinnert (aus dem Lateinischen: corona = Kranz, Krone).

SARS-CoV-2 (Severe acute respiratory syndrome coronavirus type 2) wurde im Dezember 2019 identifiziert und vorübergehend als „neuartiges Coronavirus“ (2019-nCoV) bezeichnet. Am 11. Februar 2020 führte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) die derzeit gültige Bezeichnung SARS-CoV-2 ein. Die durch dieses Virus ausgelöste Erkrankung wird beim Menschen als COVID-19 (Corona Virus Disease 2019) bezeichnet.

SARS-CoV-2 wird taxonomisch ebenso wie SARS-CoV dem Subgenus Sarbecovirus (SARS-related betacoronaviruses) im Genus β-Coronavirus (Unterfamilie der Orthocoronavirinae, Familie der Coronaviridae, Ordnung Nidovirales) zugeordnet. Es handelt sich um behüllte, nicht-segmentierte RNA-Viren.

Das neue SARS-CoV-2 weist eine hohe Ähnlichkeit zu einem in Fledertieren (Hufeisennasen, Fam. Rhinolophidae) gefundenen Coronavirus auf. Mit diesem teilt es 96,2 % seines Genoms, mit dem humanpathogenen SARS-CoV der SARS-Epidemie von 2002/2003 hingegen nur 79,6 %, mit dem MERS-CoV 50 %. Deswegen werden Fledertiere (Ordnung Chiroptera) als ursprünglicher Wirt des SARS-CoV-2 angenommen. Allerdings ist es wahrscheinlich, dass das Virus vor dem Übergang auf den Menschen noch eine weitere Wirtsspezies nutzte, in der es sich phylogenetisch weiterentwickeln konnte. Als mögliche Zwischenwirte wurde das Schuppentier (Pangolin; Ordnung: Pholidota) oder der Marderhund in Betracht gezogen (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32169119/).

Die Virionen von SARS-CoV-2 zeigen eine kugelförmige Morphologie bei einem Durchmesser von 60 bis 140nm. Im Elektronenmikroskop lassen sich die 9 bis 12nm langen Spikes erkennen. Im Genom von SARS-CoV-2 sind zwei Polyproteine (pp1a, pp1ab) und 16 nicht-strukturelle Proteine (NSPs) sowie vier essentielle Strukturproteine kodiert. Bei letzteren handelt es sich um das sogenannte S-Glykoprotein (Spike-Protein), das E-Protein (Hüll-[Envelope-]Protein), das M-Protein (Membranprotein; Matrix-Protein) und das N-Protein (Nukleokapsid-Protein). Von besonderer Bedeutung ist das S-Glykoprotein, welches an den ACE-2-(Angiotensin Converting Enzyme 2)-Rezeptor binden kann und das Einschleusen des Virus in die Wirtszelle vermittelt. Das S-Protein wird in die S1-Domäne (enthält die Rezeptor-Bindungsdomäne und ist zuständig für die Bindung an den Oberflächenrezeptor der Wirtszelle) und die S2-Domäne (zuständig für die Fusion mit der Zellmembran) unterteilt. Eine hohe ACE-2-Dichte besteht im Atemwegstrakt, sowie im Darm, in Gefäßendothelzellen, in der Niere, im Herzmuskel und in anderen Organen der Wirte. Zielzellen sind demzufolge vor allem das respiratorische Epithel des Nasen-Rachenraums sowie Lungenepithelzellen. Die Probennahme zum Erreger-Nachweis zielt daher in erster Linie auf den Atemwegstrakt ab. Die Bindungsaffinität des SARS-CoV-2 zum ACE-2-Rezeptor ist etwa 10-20x so stark wie die des SARS-CoV, welches ebenfalls über diesen Mechanismus die Wirtszellen befällt. Das M-Protein ist an der Morphogenese des Virus beteiligt sowie verantwortlich für die Ausschleusung der neu gebildeten Viruspartikel aus der Zelle. N- und E-Protein sind Struktur-Proteine des Virus.

 Abb.1-Aufbau-SARS

Abb. 1: Aufbau von SARS-CoV-2; scientific animations.com, free use

 

Die Bezeichnung "Coronaviren" resultiert aus der Morphologie der Virionen im Elektronenmikroskop. So lässt sich eine Krone oder ein Kranz erkennen (lat.: corona = Kranz, Krone; siehe Abb. 1).

Wie hat sich das Virus im Ver­lauf der Pan­demie ver­ändert?

SARS-CoV-2 hat sich im Verlauf der Pandemie verändert. Die heute dominierenden Virusvarianten unterscheiden sich durch zahlreiche Mutationen vom ursprünglichen Wuhan-Virus. Sie verbreiten sich schneller und können der Immunantwort nach früherer Infektion mit dem ursprünglichen Virustyp oder sogar der durch die gegenwärtigen Impfungen aufgebauten Immunität zumindest teilweise entkommen. Wie kam es dazu?

Der Verlauf der Pandemie wird durch zahlreiche epidemiologische, sozioökonomische und gesundheitspolitische Variablen bestimmt, die dazu führen, dass Schlüsselparameter des Pandemiegeschehens, wie zum Beispiel die Letalität (Todesfallrate) sich im zeitlichen Verlauf ändern oder sich in verschiedenen Regionen unterschiedlich verhalten. Ob auch eine genetische Veränderung des Virus, die es ihm erlaubt sich besser an seinen Wirt zu adaptieren, leichter übertragen zu werden oder seine Pathogenität zu verändern, eine Ursache dafür darstellen kann, ist von Beginn an Gegenstand der Diskussion und wird durch die Genomsequenzierung immer neuer SARS-CoV-2-Virusstämme überwacht. Inzwischen gibt es Genomdaten von Tausenden von Isolaten. Mutationen sind bei RNA-Viren normal und kommen in großer Häufigkeit vor. Die entscheidende Frage ist allerdings, ob sie eine funktionale Bedeutung haben. In den Gendatenbanken findet sich als erstes Virusisolat der gegenwärtigen Pandemie das WH-Human-1 coronavirus (WHCV) bzw. das „Wuhan seafood market pneumonia virus isolate“ Wuhan-Hu-1. Die in Datenbanken hinterlegten SARS-CoV-2-Genomsequenzen von über 90.000 Stämmen zeigen, dass von dem Virus mittlerweile eine Vielzahl genetischer Varianten bzw. verschiedene Genotypen existieren (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452014420301667). Mehr als 12.000 Mutationen sind katalogisiert. In einer Studie, die 103 SARS-CoV-2 Genome umfasste, wurde schon recht früh im Verlauf der Pandemie die Hypothese aufgestellt, dass zwei Entwicklungstypen des Virus existierten, die als L-Typ (70 %) sowie S-Typ (30 %) bezeichnet wurden. Der L-Typ sei, so die Autoren, wesentlich aggressiver und ansteckender (https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(20)30847-2). Dies wurde u.a. als eine mögliche Erklärung für die divergierenden Entwicklungen in verschiedenen Ländern/Provinzen sowie Unterschiede in den Verlaufsformen diskutiert, ist aber inzwischen durch neue Erkenntnisse überholt.

Fest steht, dass aufgrund der zahlreichen Mutationen das momentan in Europa zirkulierende SARS-CoV-2 genetisch nicht mehr identisch ist mit dem ursprünglich in Wuhan aufgetretenen Virus. Relevant sind jedoch nur diejenigen Stämme, die gegenüber anderen Varianten einen Selektionsvorteil besitzen, sich verbreiten und das Pandemiegeschehen beeinflussen können. Etliche Varianten des Virus betreffen den Spike-Protein-Bereich (https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30820-5). Eine davon, die als D614G bezeichnet wird, beinhaltet einen Aminosäureaustausch im Spike-Protein des Virus, die allerdings außerhalb des Rezeptor-Bindungsbereichs liegt. Diese Variante ist deswegen interessant, weil sie sich, ausgehend von Europa, binnen weniger Monate in der ganzen Welt ausgebreitet hat und bald nahezu überall die dominierende Variante darstellte. Es gibt Anhaltspunkte dafür, dass Patienten, die sich mit dieser Variante infiziert haben, eine höhere Viruslast aufweisen. Auch in der Zellkultur konnte gezeigt werden, dass Virusvarianten dieses Typs sich in den infizierten Zellen sehr viel stärker vermehren. Aber die Pathogenität des Virus scheint sich nicht verändert zu haben. Ob es sich eventuell durch diese Mutation leichter übertragen lässt, ist noch Gegenstand der Diskussion. Jedenfalls gibt es Evidenz dafür, dass die Immunantwort, insbesondere die Bildung neutralisierender Antikörper, bei den betroffenen Patienten durch diese Mutation nicht beeinträchtigt wird (https://www.nature.com/articles/d41586-020-02544-6). Andererseits scheint aber auch der unmittelbar für die Bindung an den ACE2-Rezeptor zuständige, und für den Viruseintritt in die Zelle wichtige Rezeptorbindungsbereich des Spike-Proteins Mutationen zu tolerieren (z.B. N501Y, siehe unten), was zu der Sorge berechtigt, dass Varianten in diesem Bereich der durch Vakzinen induzierten Immunantwort oder monoklonalen Antikörpern entkommen könnten.

Fazit: SARS-CoV-2 hat im Verlauf der Pandemie zahlreiche Mutationen entwickelt. Eine Variante hatte sich zunächst durchgesetzt und wurde zum weltweit dominierenden Genotyp. Diese Variante scheint sich besser zu vermehren und führt zu höherer Viruslast. Doch die Zeit der D614G-Variante scheint vorüber zu sein, denn sie wird sehr rasch durch neue Varianten (siehe unten) verdrängt, die eine höhere Übertragbarkeit aufweisen und darüber hinaus weitere Mutationen im Schlepptau führen, die Probleme für die Wirksamkeit der gegenwärtig verfügbaren Impfstoffe verursachen.

Neue Virusmutanten in Großbritannien, Südafrika und Brasilien: Was wir darüber wissen

Anfang Dezember 2020 wurde im Südosten Englands (Kent) die rasche Ausbreitung einer neuen Virusvariante, verbunden mit einem starken Anstieg der Infektionszahlen, bemerkt. Die unter der Stammbezeichnung B1.1.7 geführte Variante, die auch als VOC 202012/01 (Public Health England) bezeichnet wird, war erstmals im September nachgewiesen worden. Sie hatte schon Mitte November einen Anteil von 26% an den nachgewiesenen Infektionen und Anfang Dezember waren in London bereits 60% der nachgewiesenen Infektionen durch die neue Variante verursacht (Mutant coronavirus in the United Kingdom sets off alarms, but its importance remains unclear | Science | AAAS (sciencemag.org)). Ende Januar 2021 waren es dann schon über 90%. Trotz der von vielen Ländern veranlassten Beschränkungen im Reiseverkehr hat sich die Variante bereits in 86 Länder (Stand Anfang Februar 2021) verbreitet. In Dänemark waren beispielsweise nach Angaben des Dänischen COVID-19-Genom-Konsortiums in der vierten Januarwoche 2021 schon mehr als 19% aller SARS-CoV-2-Infektionen auf die britische Variante zurückzuführen, während der Anteil der alten Varianten an den Neuinfektionen zugunsten von B.1.1.7 permanent schwindet. Schätzungen aus der Ausbreitungsdynamik der neuen Variante ergaben, dass sie zu einer um 70% gesteigerten Übertragungsrate und einer Erhöhung des R-Faktors um 0,4 führt.

Die SARS-CoV2-Variante B1.1.7 hat die Besonderheit, dass sie im Vergleich zum ursprünglichen Wuhan-Virus gleich 29 Mutationen, davon mehrere im Spike-Protein, aufweist, was sehr ungewöhnlich ist. Zwei davon sind besonders besorgniserregend: Die N501Y-Mutation, die zu einem Aminosäure-Austausch im Rezeptorbindungsbereich führt, erhöht die Bindung an den ACE2-Rezeptor und erhöht dadurch die Übertragbarkeit des Virus. Die 69/70del-Mutation bezeichnet die Deletion von sechs Nukleotiden, die zum Wegfall von zwei Aminosäuren im Spike-Protein führen. Dies wiederum verursacht eine Konformationsänderung an der Oberfläche des Spike-Proteins außerhalb des Rezeptorbindungsbereichs, die durchaus mit der Antikörpererkennung interferieren oder zu einer erhöhten Infektiosität führen könnte (Recurrent emergence and transmission of a SARS-CoV-2 Spike deletion ΔH69/ΔV70 | bioRxiv). Dass auch außerhalb des Rezeptorbindungsbereichs liegende Änderungen des Spike-Proteins zu relevanten funktionalen Änderungen führen können, hatte schon die sich schnell verbreitende Variante D614G gezeigt (siehe oben). Die 69/70del-Mutation zirkuliert bereits in mehreren unabhängigen Viruslinien und wurde in über 6.000 Virussequenzen weltweit, hauptsächlich in Europa, nachgewiesen. Sie ist mehrfach in unabhängigen Mutationsereignissen in den zirkulierenden Virusstämmen entstanden. Häufig ist sie mit anderen Mutationen assoziiert, so folgt sie zum Beispiel oft der N501Y-Mutation.

Für den naheliegenden Verdacht, dass die neue Virusvariante B1.1.7 (VOC 202012/01) tatsächlich zu einer funktionalen Änderung der Viruseigenschaften führt, gibt es inzwischen auch experimentelle Belege. Eine britische Arbeitsgruppe konnte in einem Pseudovirus-Modell zeigen, dass ein gentechnisch verändertes Lentivirus, dem das SARS-CoV-2-Spike-Protein mit der 69/70del-Mutation eingebaut worden war, in Zellkulturen, die den ACE-2-Rezeptor ausprägten, im Vergleich mit einem entsprechenden Wildtyp-Spike-Protein eine zweifach höhere Infektiosität aufwies (Recurrent emergence and transmission of a SARS-CoV-2 Spike deletion ΔH69/V70 | bioRxiv).

Anfang Februar 2021 erhob Public Health England einen neuen besorgniserregenden Befund. Bei elf B.1.1.7-Stämmen aus Bristol konnten sie die Neuakquisition der Mutation E484K nachweisen, die mit Immun-Escape-Eigenschaften des Virus assoziiert wurde (siehe hierzu auch Kapitel „Können SARS-CoV-2-Varianten der Immunität nach Infektion oder Impfung entkommen?“). Bei einem weiteren Cluster von 32 Fällen aus Liverpool fanden sie ebenfalls diese Mutation. Allerdings handelte es sich dort nicht um die B1.1.7-Variante, sondern den ursprünglichen Virustyp, der seit Beginn der Pandemie in Großbritannien verbreitet war.

Dass die Variante B.1.1.7 beim Menschen ein verändertes Krankheitsbild bzw. einen schwereren Verlauf induziert, war bisher nicht ausreichend wissenschaftlich belegt. Eine epidemiologische Auswertung von Public Health England ergab jedoch eine im Vergleich zur bisher dominierenden Variante um 35% höhere Wahrscheinlichkeit eines tödlichen Ausgangs für Infektionsfälle mit der B.1.17-Variante. Diese Zahl wurde seither immer wieder in den Medien zitiert. Es gibt jedoch eine Reihe von Einwänden gegen die Art der Datenauswertung, eine „peer-reviewed“ Veröffentlichung dazu liegt noch nicht vor. Besonders Interessierte können sich unter dem folgenden Link im Detail über den Stand der Diskussion informieren: Is COVID Variant B.1.1.7 More Lethal? | American Council on Science and Health (acsh.org). Nun aber erhärtet sich der Verdacht durch eine neue (begutachtete) Veröffentlichung im British Medical Journal (Risk of mortality in patients infected with SARS-CoV-2 variant of concern 202012/1: matched cohort study | The BMJ). In einer von Oktober 2020 bis Januar 2021 laufenden Kohortenstudie wurden 54.906 Probanden mit einer positiven SARS-CoV-2-PCR und Nachweis des Spike-Protein-Typs von B.1.1.7 nach demographischen Kriterien mit einer gleich großen Kontrollgruppe abgeglichen (gematcht), bei deren Probanden der Spike-Protein-Typ der ursprünglichen Viruslinie nachgewiesen worden war. Beide Gruppen wurden hinsichtlich der Häufigkeit eines tödlichen Ausgangs der COVID-19-Infektion innerhalb von 28 Tagen nach dem ersten positiven PCR-Ergebnis verglichen. Im Ergebnis fanden die Autoren für eine Infektion mit der Variante B.1.1.7 im Vergleich zur Kontrollgruppe eine um 1,64fach höhere Wahrscheinlichkeit eines tödlichen Ausgangs (95%-Vertrauensintervall: 1,32 bis 2,04). Dies bedeutet angesichts der in der untersuchten Population gefundenen Häufigkeit tödlicher Ausgänge von 2,5 Fällen pro Tausend Infizierten eine Steigerung auf 4,1 Fälle.

Derzeitiges Fazit: Unter der Voraussetzung, dass die berichteten Ergebnisse auf andere Populationen übertragbar sind, ist es wahrscheinlich, dass eine Infektion mit der britischen Variante B.1.1.7 zu einer signifikant höheren Todesfallrate führt.

Am 18. Dezember 2020 berichteten die Gesundheitsbehörden in Südafrika erstmals über das Auftreten einer neuen Variante von SARS-CoV-2, die sich rasch ausbreitete. Die Variante wurde als 501Y.V2 (auch B.1.351) bezeichnet, da sie neben acht weiteren Mutationen im Spike-Protein die N501Y-Mutation trägt, die auch bei der britischen Variante VOC 202012/1 vorhanden ist. Fünf dieser Veränderungen liegen im Bereich der Rezeptorbindungsdomäne (RBD), drei liegen außerhalb am N-terminalen Ende (NTD) des Spike-Proteins. Gemäß vorhandenen Sequenzierungsdaten hat diese Variante bereits in drei südafrikanischen Provinzen die bisher dort zirkulierenden Varianten weitgehend ersetzt. Vorläufige Daten weisen darauf hin, dass es bei einer Infektion mit der neuen Variante zu einer höheren Viruslast kommt und dass ein Potenzial für eine bessere Übertragbarkeit existiert. Ob es bei Infektionen mit der Variante 501Y.V2 auch zu schwereren Krankheitsverläufen kommen kann, ist bisher nicht bekannt. Bis zum 30. Dezember 2020 war die südafrikanische Variante bereits in 4 weiteren Ländern nachgewiesen worden (WHO | SARS-CoV-2 Variants). Mitte Januar wurde sie erstmals auch in Deutschland nachgewiesen.

Auch in Brasilien (Amazonas) existiert eine als B.1.1.248 oder P.1 bezeichnete SARS-CoV-2-Variante, die der südafrikanischen Variante ähnelt und vermutlich ebenfalls eine erhöhte Übertragbarkeit aufweist. Neben der N501Y-Mutation weist sie eine Vielzahl weiterer Mutationen auf, u.a. die E484K-Mutation, die mit einem Immun-Escape-Mechanismus assoziiert wurde (siehe Kapitel „Können SARS-CoV-2-Varianten der Immunität nach Infektion oder Impfung entkommen?“). Seit Dezember 2020 verbreitet sich überdies von Rio de Janeiro ausgehend eine weitere Variante (P.2), die ebenfalls über diese Schlüsselmutationen verfügt.

Da in Deutschland bei neu nachgewiesenen Infektionsfällen das jeweilige Virusgenom nicht regelmäßig weiter charakterisiert wird, gab es Anfang 2021 erst lückenhafte Erkenntnisse über die Verbreitung der neuen Varianten. Ein Münchner Laborarzt berichtete am 25.01.21 über eine Stichprobe von weniger als 200 positiven Fällen, bei denen das Labor zusätzlich zur gewöhnlichen Diagnostik auf das Vorhandensein der N501Y-Mutation untersuchte, die bei allen drei genannten Varianten vorkommt. Hierbei beobachtete das Labor einen dramatischen Anstieg der N501Y-positiven Proben zwischen Ende Dezember und dem 21.Januar. Während nur bei 0,2% der Proben, die Ende Dezember bis Anfang Januar untersucht worden waren, die Mutation gefunden worden sei, seien es bei den Proben vom 21.1.2021 bereits 8,1% gewesen. Auch wenn es sich hier nur um eine kleine Stichprobe aus der Region München handelte, sprach das Ergebnis dafür, dass sich die N501Y-Virusmutanten auch in Deutschland schneller verbreiten als bisher bekannt. Allerdings sagten die Ergebnisse nicht aus, um welche Virusvariante es sich jeweils handelte, da alle drei Varianten über die N501Y-Mutation verfügen.

Da möglicherweise das Virus durch weitere Mutationen die Fähigkeit entwickeln kann, der vorhandenen Immunität nach Impfung oder früherer Infektion zu entkommen, wäre es epidemiologisch enorm wichtig, regelmäßig im Rahmen der Diagnostik auch die bekannten Schlüsselmutationen zu nachzuweisen (siehe Kapitel „Können SARS-CoV-2-Varianten der Immunität nach Infektion oder Impfung entkommen?“). Seit Februar 2021 wurden nun unter Federführung des Robert-Koch-Instituts in Deutschland mehrere Laborverbünde organisiert, die regelmäßig einen Teil der nachgewiesenen SARS-CoV-2-Genome mittels spezieller PCR-Tests auf das Vorhandensein bestimmter Punktmutationen untersuchen, die auf das Vorliegen von besorgniserregenden Virusvarianten rückschließen lassen. Auf diese Weise wird nun auch für Deutschland die Verbreitung der Virusvarianten routinemäßig nahezu landesweit überwacht. Nach Mitteilung des RKI vom 05.02.2021 entfielen zu diesem Zeitpunkt auf die Variante B.1.1.7 5,8% aller SARS-CoV-2-Infektionen in Deutschland. In der 7. Kalenderwoche (Kw) waren es dann bereits 33%, in der 8. Kw 42% und in der 9.Kw 55%. Die südafrikanische Virusvariante wurde in der 8. Kw bei 1% der untersuchten Genome nachgewiesen. Es kann daher kein Zweifel mehr darüber bestehen, dass die Variante B.1.1.7 in Deutschland, wie schon in anderen Ländern zuvor, die beherrschende Virusvariante geworden ist und die ursprüngliche Viruslinie weitgehend verdrängen wird.

Einen Überblick über die weltweite geographische Verbreitung der verschiedenen relevanten Varianten von SARS-CoV-2 findet man unter folgendem Link: (PANGO lineages (cov-lineages.org))

Was sind die Konsequenzen der raschen Ausbreitung der neuen Varianten unter Verdrängung der ursprünglichen Virustypen für Deutschland? Es ist zu erwarten, dass – zunächst noch verdeckt durch die im Rahmen der Lockdown-Maßnahmen sinkenden Fallzahlen –eine neue Infektionswelle heranwächst, die durch die neuen Variante B.1.1.7 dominiert wird und wegen des höheren R-Faktors im Zeitraum März bis Mai wieder zu Anstiegen der Fallzahlen führen wird. Diese Entwicklung würde durch die jetzt allenthalben geforderten Lockerungsmaßnahmen noch begünstigt. Lediglich eine stark beschleunigte Durchimpfung der Bevölkerung könnte diesem Trend noch entgegenwirken. Danach sieht es aber angesichts der niedrigen Impfraten in Europa derzeit nicht aus (Europe: COVID-19 vaccination rate by country 2021 | Statista).

Literatur:

Tang X, W. C. (2020). On the origin and continuing evolution of SARS-CoV-2. Natl Sci Rev.

Wu D, Z. S. (2015). Poultry farms as a source of avian influenza a (H7N9) virus reassortment and human infection. Sci Rep. .

Yan-Rong G, Q.-D. C. (2020). The origin, transmission and clinical therapies on cornavirus disease 2019 (COVID-19) outbreak - an update on the status. Military Medical Research.

Seit Ausbruch der Coronavirus-Pandemie rankten sich verschiedene Theorien – wissenschaftlich begründete ebenso wie sogenannte Verschwörungstheorien - um die Frage, was eigentlich die Quelle des Ausbruchs war. Seit die US-Regierung jedoch suggeriert, Informationen darüber zu besitzen, dass das Virus einem virologischen Institut in Wuhan entstamme, hat die Debatte darüber wieder Fahrt aufgenommen. Doch welche Evidenz gibt es für die eine oder andere Hypothese? Hier sind die Fakten:

 

SARS-CoV-2 und die Fledertiere (Update 12.07.2020).

Das neue SARS-CoV-2 weist eine hohe Ähnlichkeit zu einem in Fledertieren (Hufeisennasen, Fam. Rhinolophidae) gefundenen Coronavirus (RaTG13) auf, mit diesem teilt es 96,2% seines Genoms, mit dem humanpathogenen SARS-CoV der SARS Pandemie 2002/2003 hingegen nur 79,6%, weshalb Fledertiere (Ordnung Chiroptera) als ursprünglicher Wirt des SARS-CoV-2 angenommen werden (Tang et al.). Der Stamm RaTG13 stammt ursprünglich aus einer Kotprobe einer Hufeisennase der Spezies Rhinolophus affinis aus der Provinz Yunnan. Über den Stamm wurde erstmals im Zusammenhang mit dem Auftauchen von SARS-CoV-2 durch den chinesischen Wissenschaftler Zhou berichtet. Die Sequenzhomologie diente als Beweis für den vermutlichen Fledermaus-Ursprung des SARS-CoV-2.  Das Gesamtgenom des Stammes wurde allerdings erstmals veröffentlicht, nachdem die ersten SARS-CoV-2-Isolate von Patienten sequenziert worden waren. Das Gen der RNA-abhängigen RNA-Polymerase von RaTG13 ist zu 100% identisch mit dem entsprechenden Gen des Stammes BtCoV/4991, über den bereits 2016 berichtet wurde. Dieses Virus war 2013 aus Fäzes von Fledertieren, die in einer inzwischen verlassenen Mine in der Provinz Yunnan lebten, auf der Basis der Sequenz des Gens der RNA-abhängigen RNA-Polymerase nachgewiesen worden. Es wurde nie beschrieben, dass das Virus selbst aus dem Material isoliert wurde. In der Mine waren im Jahr 2012 drei Minenarbeiter an einer unklaren Pneumonie erkrankt und daran gestorben. Die Ursache der Pneumonie wurde nie nachgewiesen. Somit ist der an einigen Stellen behauptete Zusammenhang zum Vorkommen des BtCoV/4991 in der Höhle spekulativer Art. Es ist aufgrund der geschilderten Befunde davon auszugehen, dass es sich bei RaTG13 und BtCoV/4991 um das gleiche Virus handelt. RaTG13/BtCoV/4991 stellen im phylogenetischen Stammbaum eine abgrenzbare Virusspezies innerhalb des Zweigs der SARS-ähnlichen Coronaviren dar. Warum das BtCoV/4991 in der Schlüsselarbeit zur phylogenetischen Herkunft von SARS-CoV-2 nicht erwähnt wurde, bleibt unklar.

Die aus den phylogenetischen Verwandtschaftsbeziehungen des SARS-CoV-2 abgeleitete Annahme, dass SARS-CoV-2 aus Fledertieren stammt, beruht auf den geschilderten Befunden und wurde von seriösen wissenschaftlichen Quellen bisher akzeptiert. Allerdings ist das Genom von SARS-CoV-2 phylogenetisch so weit von dem Genom des nächstverwandten Coronavirus-Stamms entfernt, dass nicht angenommen werden kann, dass SARS-CoV-2 sich unmittelbar daraus ableitet. Vielmehr wurde ein phylogenetisch identischer Stamm oder eine unmittelbare Variante davon bisher in der Natur noch nicht identifiziert. Sowohl SARS-CoV als auch SARS-CoV-2 binden über ihr Spike-Protein an den ACE-2-Rezeptor, wenngleich sie sich in 5 von 6 Aminosäuren an der Rezeptor-Bindungsstelle unterscheiden und SARS-CoV-2 dadurch eine höhere Bindungsaffinität zu ACE-2 hat als SARS-CoV. Diese Bindungsstelle wiederum ist absolut identisch zwischen SARS-CoV-2 und einem Coronavirus, das bei Schuppentieren (Pangolinen) gefunden wurde, was die Hypothese hervorbrachte, dass das Schuppentier-Coronavirus im Rahmen eines Rekombinationsereignisses zum SARS-CoV-2-Genom beigetragen haben könnte bzw. Pangoline als Zwischenwirte vor Übertritt des Virus in den Menschen gedient haben könnten.

 

Wurde SARS-CoV-2 gezielt als Biowaffe entwickelt? Diese Hypothese darf man in den Bereich der Verschwörungstheorien verweisen, denn das SARS-CoV-2 ordnet sich ohne Auffälligkeiten in den phylogenetischen Stammbaum der Betacoronaviren und hier der Fledertier-assoziierten Coronaviren ein. Es gibt mittlerweile weltweit eine Vielzahl von Institutionen, die im Rahmen der Aufklärung von Biogefahren und möglicher bioterroristischer Angriffe darauf trainiert sind, genetische Manipulationen an Infektionserregern (z.B. Sequenzen ohne Ähnlichkeitsbezug zum phylogenetischen Stammbaum) mithilfe bioinformatischer Algorithmen zu erkennen. Für solche genetischen Manipulationen oder auch ungewöhnliche Rekombinationsereignisse, die in vitro herbeigeführt worden sein können, wurden bei SARS-CoV-2 keinerlei Anhaltspunkte gefunden, ganz abgesehen davon, dass wissenschaftlich nicht genau erforscht ist, welche Veränderungen am Virusgenom für eine Adaptation an den Menschen und die Übertragbarkeit zwischen Menschen letztlich erforderlich sind.

 

Wo hat der Übertritt über die Speziesbarriere stattgefunden? Wie und wo das Fledertier-Coronavirus die Speziesbarriere überwinden konnte, ist also die eigentliche Kernfrage. Diese ist umso interessanter, als die Fledertier-Spezies, die SARS-CoV-2-ähnliche, ACE-2-Rezeptor-affine Coronaviren beherbergen, in Wuhan, dem bisher angenommenen Ausgangsort der Pandemie gar nicht vorkommen, sondern in der für ihren Artenreichtum bekannten südchinesischen Provinz Yunnan, die an Laos und Kambodscha angrenzt und ca. 1.000 km von Wuhan entfernt liegt. Wie also kam das Virus nach Wuhan?

 

Der Huanan Markt für Meeresfrüchte in Wuhan. Auf diesem Markt wird weit mehr verkauft als nur Meeresfrüchte: Ratten, Füchse, Krokodile, Wolfswelpen, Riesensalamander, Schlangen, Pfaue und Kamelfleisch stehen im Angebot. Sogar Zibet-Katzen (Schleichkatzen) sind zu bekommen, von denen in den Jahren 2002/2003 das SARS-Coronavirus ausgegangen war. Die chinesische Esskultur ist bekannt dafür, dass ziemlich alle Lebewesen auf die Speisekarte kommen können, die vier Beine haben, schwimmen oder fliegen. Auch Fledertiere gehören dazu. Der Markt kam als Ausgangsort der COVID-19-Pandemie in die Diskussion als im Januar 2020 erstmals über den Nachweis eines neuen Coronavirus bei vier Patienten berichtet wurde, die im Dezember 2019 an einer Pneumonie unbekannter Ursache erkrankt waren und die allesamt diesen Markt besucht hatten. Obgleich bei einer weiteren, kurz darauf veröffentlichten Serie von 41 Patienten nur 27 einen direkten Bezug zum Huanan Markt aufwiesen, wird seither davon ausgegangen, dass sich die Quelle auf diesem Markt befunden haben muss. Das chinesische Center for Disease Control (CCDC) fand in 33 von 585 an verschiedenen Stellen des Marktes genommenen Proben dem Markt eine Evidenz für die Präsenz des Virus, unter anderem an Wildfleisch-Ständen. Da auf dem Markt keine Fledertiere verkauft wurden, in Wuhan kaum Fledertiere vorkommen, und diese sich überdies im Dezember im Winterschlaf befinden, wurde vermutet, dass ein Zwischenwirt, zum Beispiel ein Schuppentier (Pangolin), die Übertragung auf den Menschen bewirkt haben könnte. In der Annahme, dass es sich vermutlich um ein Wildtier gehandelt habe, wurde in China der Genuss von Wildtierfleisch verboten.

 

Die Laborunfall-These. In Wuhan gibt es zwei wissenschaftliche Institutionen, das Wuhan Institut für Virologie (WIV) und das Wuhan Zentrum für Krankheitsprävention und –kontrolle (WCDC), die ausweislich ihrer einschlägigen Veröffentlichungen wissenschaftlich auf dem Gebiet der Erforschung von Fledertier-Coronaviren aktiv sind bzw. waren. Die Institute liegen in einer Entfernung von 14 km (WIV) bzw. 1,5 km zum Huanan Markt. Das WIV besitzt seit 2014 ein Labor der höchsten Biosicherheitsstufe (BSL-4). Wissenschaftler des WIV hatten bereits ein Jahr vor dem Beginn des Ausbruchs davor gewarnt, dass aus dem Fledertier-Coronavirus-Reservoir eine neue Pandemie entstehen könne (siehe hierzu auch Kapitel „Hätten wir es wissen müssen?“). Ausweislich seiner Veröffentlichungen wurden an dem Institut zahlreiche Experimente mit lebenden SARS-Coronaviren durchgeführt, darunter auch die Anzucht von Fledertier-Coronaviren, auch solchen mit ACE-2-Rezeptor-Erkennung, in der Zellkultur und Experimente im lebenden Tier. Darüber hinaus wurde die ACE-2-Rezeptorbindung des S-Proteins verschiedener Coronaviren in einem rekombinanten Pseudovirus-Modell mit Humanen Immundefizienzviren übeprüft. Auch am WHDC wurden Untersuchungen an Fledertier-Wildfängen durchgeführt. Die Nähe der beiden Institute zum mutmaßlichen Epizentrum der Pandemie sowie die Plausibilitäts-Defizite der Huanan-Markt-Hypothese führten international zu Verdächtigungen gegen die beiden Institute, für die es jedoch keinen ultimativen Beweis gibt. Eine internationale Gruppe anonymer Wissenschaftler hat auf einer sehr lesenswerten, eigens dafür eingerichteten Webseite eine Vielzahl minutiös recherchierter Indizien zusammengetragen, die für die These sprechen, dass das Virus in einem dieser Labore die Speziesbarriere überschritten haben und dann akzidentell daraus entkommen sein könnte (https://project-evidence.github.io/). Sie schließen auch die Möglichkeit nicht aus, dass SARS-CoV-2 im Labor erst entstanden sein könnte, nicht durch gezielte genetische Manipulation, sondern durch Rekombinationsereignisse in der Zellkultur. Im Mittelpunkt der Argumentation steht die Analyse wissenschaftlicher Veröffentlichungen, vor allem des WIV, aber auch von Stellungnahmen der Verantwortlichen sowie die Aufdeckung von Lücken in der Huanan-Markt-Hypothese. In der Quintessenz sehen sie im Rahmen eines Plausibilitätsvergleichs signifikant mehr Plausibilität für die Laborunfall-These als für die Huanan-Markt-Hypothese. Die Laborunfall-These bleibt aber lediglich eine von mehreren theoretischen Möglichkeiten, von wo die Pandemie ihren Ausgangspunkt genommen haben kann. Eine Beweisführung wäre nur möglich, wenn der Indexpatient (Patient Zero) der Pandemie identifiziert und dessen Bezüge zur möglichen Quelle des Ausbruchs geklärt oder ein Beweis dafür erbracht werden könnte, dass das Virus vor Beginn des Ausbruchs in einem der Labore vorhanden war.

 

Fazit: Das SARS-CoV-2 ist nach gegenwärtigem Stand der Wissenschaft ein natürlich entstandenes Coronavirus, das höchstwahrscheinlich Fledertieren entstammt, möglicherweise aber auf dem Weg zum Menschen einen Zwischenwirt nutzte. Ein SARS-CoV-2 identisches Coronavirus wurde aber bisher in der Natur nicht gefunden, somit auch der mögliche Zwischenwirt nicht identifiziert. Es gibt keinen Hinweis darauf, dass das Virus durch einen manipulativen Eingriff des Menschen gezielt konstruiert wurde. Ob der Übertritt über die Speziesbarriere zum Menschen tatsächlich auf dem Huanan-Markt für Meeresfrüchte erfolgte, oder etwa in einem Labor, in dem Fledertier-Coronaviren erforscht wurden, oder ob keine dieser beiden Thesen zutrifft, muss vorerst offen bleiben. Sofern der Indexpatient (Patient Zero) der Pandemie nicht identifiziert werden kann, dürfte es schwierig werden, eine der beiden Hypothesen zu beweisen. Am 10.07.2020 hat die Weltgesundheitsorganisation (WHO) erneut ein Team zur Aufklärung des Ursprungs von SARS-CoV-2 nach China entsandt.

Tang-et-al

Lee et al. 2020

Lehmann et al. 2020

Die einfache und für manche vielleicht überraschende Antwort auf diese Frage ist:
Ja, wir hätten es wissen müssen. Dieser Ausbruch war vorhersehbar.

 

Auch wenn die Hektik der Reaktion, das Ausmaß der Improvisation, anfängliche Fehleinschätzungen und die Unsicherheit, die man nun im Umgang mit der COVID-19-Pandemie erlebt, nur aus einem kaum ausgeprägte "Vorbereitet sein" zu erklären sind, mit der die Gesellschaften zahlreicher Länder von diesem Geschehen überrascht wurden, so zeigt ein etwas genauerer Blick in die Fachliteratur doch, dass es an Warnungen von wissenschaftlicher Seite nicht gefehlt hat. Eines der jüngsten Beispiele dafür ist das ziemlich genau ein Jahr vor dem Ausbruch in der Fachzeitschrift „Viruses“ erschienene Review von Yi Fan et al. aus der Gruppe des chinesischen Virusforschers Peng Zhou (https://www.mdpi.com/1999-4915/11/3/210) vom Wuhan Institut für Virologie. Es ist übrigens das Institut, das jüngst in (unbewiesenen) Zusammenhang mit der Entstehung des Ausbruchs durch einen angeblichen Laborunfall gebracht worden ist. Der Beitrag beschäftigt sich mit Coronaviren in Fledertieren und fasst die Ergebnisse zahlreicher früherer Veröffentlichungen zusammen.

Fledertiere sind ein regelrechtes Sammelbecken für Viren. Nicht nur Coronaviren, sondern zum Beispiel auch das Ebolavirus oder Tollwutviren finden sich in diesem natürlichen Reservoir, das viele verschiedene Spezies umfasst. Fledertiere beherbergen sogar eine größere Vielfalt zoonotischer Viren als alle anderen Säugetierspezies. Bereits drei Ausbrüche durch Coronaviren bei Menschen bzw. Haustieren waren aus diesem Erregerreservoir hervorgegangen, nämlich das Severe Acute Respiratory Syndrome SARS (2003), das Middle East Respiratory Syndrome MERS (2012) und das Swine Acute Diarrhea Syndrome SADS (2017), zwei davon hatten ihren Ursprung in China (SARS und SADS). In ihrer Übersicht zeigen die chinesischen Forscher auf, dass eine große Vielfalt an Coronaviren in Fledertieren existiert, teilweise gibt es mehrere Coronavirus-Typen nebeneinander in der gleichen Fledertierspezies, was einen Genaustausch und das ständige Entstehen neuer Coronaviren begünstigt. China hat eine hohe Biodiversität und beheimatet zahlreiche Fledertier-Spezies. Diese leben in der Nähe von Menschen und Nutztieren und können überdies weite Strecken zurücklegen. Die meisten beschriebenen Fledertier-Coronaviren kommen folglich in China vor. Die chinesische Esskultur und der Verzehr von frisch geschlachteten Wildtieren begünstigen überdies den Übertritt von Fledertier-Coronaviren über die Speziesbarriere. In dem Beitrag wird hervorgehoben, dass es unter den SARS-CoV-ähnlichen Fledertier-Coronaviren eine Reihe von Vertretern gibt, die den menschlichen ACE-2-Rezeptor, also den Rezeptor, an den SARS-CoV und nun auch SARS-CoV-2 andocken, nutzen können. Dies ist übrigens aus früheren Arbeiten bereits seit vielen Jahren bekannt. So hatte eine Arbeitsgruppe aus dem gleichen Institut 2013 in der Zeitschrift Nature darüber berichtet, dass sie ein lebendes SARS-CoV-ähnliches Virus, das den ACE-2-Rezeptor von Menschen, Hufeisennasen (Fledertierart) und Schleichkatzen nutzen könne, aus dem Stuhl einer Fledermaus isoliert hätten (Xing-Yi Ge et al.: https://www.nature.com/articles/nature12711). In ihrer Schlussfolgerung sagen die Autoren voraus, dass voraussichtlich weitere SARS- und MERS-ähnliche Ausbrüche durch Coronaviren entstehen werden, und dass der Ausgangspunkt vermutlich China sein wird. Aber das war nicht die erste Warnung dieser Art. Bereits im Jahr 2007 gab es im Nachgang zum SARS-Ausbruch am Ende eines Übersichtsartikels den Hinweis, dass die Existenz eines großen Reservoirs von SARS-CoV-ähnlichen Viren in Fledertieren zusammen mit der Esskultur in China eine tickende Zeitbombe darstelle. Die Möglichkeit eines Wiederauftretens von SARS und anderen neuen Viren aus Tieren oder Laboren (!) solle nicht ignoriert werden und bedürfe der „Preparedness“ (Cheng et al.: https://cmr.asm.org/content/cmr/20/4/660.full.pdf). Zitat: "The presence of a large reservoir of SARS-CoV-like viruses in horseshoebats, together with the culture of eating exotic mammals in southern China, is a time bomb".

Diese Gefahr war auch in Fachkreisen in Deutschland nicht unbekannt und wurde in Szenaren sowohl im Hinblick auf ein mögliches SARS-ähnliches Virus als auch im Hinblick auf neue hochpathogene, leicht übertragbare Influenza-Viren immer wieder betrachtet. Auch die Schwachstellen wurden durch die verantwortlichen Fachinstitutionen schon vor Jahren erkannt: Die Bevorratung von Atemschutzmasken, Schutzanzügen oder Desinfektionsmitteln in Krankenhäusern beispielsweise.

Doch die erforderlichen Konsequenzen wurden durch die Verantwortlichen nicht gezogen. Man kann nur hoffen, dass sich das nach der SARS-CoV-2-Pandemie ändert, denn es könnte mit einem noch aggressiveren Erreger mit höherer Pathogenität und höherer Kontagiosität durchaus noch viel schlimmer kommen.

Informationsseite zur Diagnostik - wie man COVID-19 nachweist

 

Die SARS-CoV-2 Diagnostik erfolgt im akuten Stadium, im Verlauf der Erkrankung oder nach Abklingen der Symptome. Hierzu werden die jeweils geeigneten Verfahren zum diagnostischen Nachweis von COVID-19 - Infektionen als Beitrag zum Gesundheitsschutz bzw. Infektionsschutz angewandt. 

Nicht gezielte Tätigkeiten im Rahmen der Labordiagnostik (also beispielsweise PCR) sind unter Beachtung der Vorgaben des Ausschusses für biologische Arbeitsstoffe (ABAS) unter der Schutzstufe 2 durchzuführen, gezielte Tätigkeiten, bei der es zur Vermehrung replikationsfähiger Viren kommt (also Zellkulturverfahren), sind Laboren der Schutzstufe 3 vorbehalten.

Nachweis von akuten Infektionen mittels PCR

Eine Infektion ist aktiv, so lange noch vermehrungsfähiges Virus im Körper vorhanden ist. Verfahren zum Nachweis einer aktiven SARS-CoV-2-Infektion zielen daher auf den direkten Virusnachweis im Probenmaterial ab (siehe auch: https://www.rki.de/DE/Content/InfAZ/N/Neuartiges_Coronavirus/Vorl_Testung_nCoV.html). Die Aussagekraft solcher Tests hängt von ihrer Empfindlichkeit (Sensitivität) ab, aber auch davon, inwieweit die Präsenz des Virus im Körper sich im Untersuchungsmaterial widerspiegelt. Der Art des gewonnenen Untersuchungsmaterials, der korrekten Probennahme und dem sachgerechten Transport der Probe kommt daher eine wichtige Bedeutung zu.

Eine Testung ist grundsätzlich dann indiziert, wenn aufgrund von Anamnese, Symptomen oder Befunden der klinische Verdacht auf eine SARS-CoV-2 Infektion besteht. Im Falle von SARS-CoV-2 kann sich die Fragestellung hinter einem Test auch darauf beziehen, ob die betreffende infizierte Person noch ansteckend ist oder nicht. Ist die eingesetzte Untersuchungsmethode sehr empfindlich, geht man bei einem negativen Virusnachweis-Test in der untersuchten Probe sicher davon aus, dass keine Ansteckungsgefahr mehr besteht. Nimmt man allerdings an, dass nur Personen ansteckend sind, die eine höhere Viruslast von SARS-CoV-2 ausscheiden, wofür neuere Daten einige Anhaltspunkte liefern, kann man bei einer hochempfindlichen Methode (z. B. PCR) einen quantitativen Grenzwert festlegen, ab dem man von einer bestehenden Infektiosität ausgeht, oder aber eine weniger empfindliche Methode einsetzen (z. B. einen Antigentest), die nur bei höhere Virusmengen ein positives Ergebnis zeigt.

Probennahme und Probenmaterial

Als Probenmaterial für den direkten Erregernachweis mittels PCR oder  Antigentests eignet sich Material aus den oberen Atemwegen, vorzugsweise ein Nasopharynx-Abstrich, bei dem ein dünner Tupfer durch die Nase bis an die Rachenhinterwand eingeführt wird. Ein Abstrich direkt von der Rachenhinterwand durch die Mundhöhle wird von den Patienten meist besser toleriert, führt aber zu etwas geringerer Empfindlichkeit der Untersuchung. Wichtig ist, dass durch entsprechend kräftige Bewegungen des Tupfers aus der oberen Schleimhautschicht genügend Material mit Zellen entnommen wird. Gegebenenfalls können auch alternativ zum Nasopharynxabstrich ein nacheinander mit dem gleichen Tupfer entnommener Rachen- und Nasenabstrich kombiniert werden. Je nach klinischer Situation, Fragestellung und gewähltem Testsystem kommt für die PCR-Testung insbesondere im späteren Verlauf der Erkrankung auch Untersuchungsmaterial aus den unteren Atemwegen (Sputum, bronchoalveoläre Lavage, Trachealsekret) in Frage bzw. ist dann zu bevorzugen, um in allen Phasen des Erkrankungsgeschehens eine höchstmögliche Chance zum Nachweis des Erregers zu gewährleisten. Auch Rachenspülwasser/Gurgelwasser und Speichel werden immer wieder als Probenmaterial diskutiert. Hierzu liegen derzeit jedoch noch wenige Erfahrungswerte bzw. Studienergebnisse vor. Zudem ist zu beachten, dass für das jeweilige Testsystem geeignete Tupfer verwendet werden („Virustupfer“ mit oder ohne entsprechendes Transport-Medium oder „trockene Tupfer“). Die Nutzung ungeeigneter Tupfer o.ä. kann unter Umständen zu einem falschen Ergebnis führen. Daher sind zwingend die jeweiligen Herstellervorgaben zu beachten. Durch eine Selbstbeprobung durch die zu testende Person können die Belastung sowie die Exposition für Gesundheitspersonal verringert werden. Die Qualität sollte jedoch der bei der Entnahme durch erfahrenes Gesundheitspersonal entsprechen.

 

PCR-Tests

Der „Goldstandard“ der Labortests zum Nachweis von SARS-CoV-2 ist der Nachweis von Virus-RNA mithilfe der Polymerasekettenreaktion (PCR). Dabei werden bestimmte Zielgen-Abschnitte, die für das Virus spezifisch sind, detektiert und so stark vervielfältigt, dass sie mit einer Sekundärreaktion durch Bindung spezifischer Sonden an die vervielfältigten Zielsequenzen nachgewiesen werden können. Man verwendet dazu in vitro synthetisierte, kurze Startermoleküle (Primer), die sich ganz spezifisch an die komplementären Zielsequenzen auf dem Virusgenom, und zwar am Anfang und am Ende der nachzuweisenden Zielsequenz, anlagern. Ausgehend von den Startermolekülen wird dann die gesamte Nukleinsäuresequenz zwischen ihnen mit Hilfe der Polymerase vervielfältigt. Da es sich beim SARS-CoV-2 um ein RNA-Virus handelt, müssen die RNA-Zielsequenzen zunächst in eine komplementäre DNA umgeschrieben werden, was durch ein Enzym namens Reverse Transkriptase erfolgt. Die PCR wird überdies durch Mitführen eines internen Referenzstandards quantitativ durchgeführt und der Nachweis des Amplifikationsprodukts erfolgt während der laufenden Vervielfältigung des Zielgens in Echtzeit, so dass man von einer RT-qPCR (quantitative Reverse-Transkriptase-Echtzeit-PCR) spricht. Eine RT-qPCR-Analyse dauert im Labor etwa 3-5 Stunden. Basierend auf vergleichenden Analysen der Nukleinsäuresequenzen der schon bekannten Beta-Coronaviren sowie des neuen SARS-CoV-2 konnten schon Anfang Januar 2020 erste PCR-Nachweisverfahren für das neuartige Coronavirus etabliert werden. Die PCR-Tests zeichnen sich durch eine hohe Empfindlichkeit (Sensitivität) und gleichzeitig eine hohe Spezifität, d.h. nur wenige falsch-positive Testergebnisse, aus. Sie haben daher den Stellenwert von Referenztests bzw. Goldstandards unter den Verfahren zum direkten Virusnachweis.

Die mittlerweile auch CE-zertifizierten käuflichen PCR-Testkits enthalten die benötigten spezifischen Primer und Sonden. Die PCR-Diagnostik verläuft gemäß den gängigen Empfehlungen der WHO in einem Stufenschema, bei dem im optimalen Fall mehrere Zielsequenzen amplifiziert werden. Dies kann im gleichen Testansatz erfolgen (Dual Target PCR oder Multi Target PCR). Die Targets umfassen in der Regel Regionen des E, RdRP, N und S-Gens. Eine auf das E-Gen (Envelope-Gen, das für das Hüllprotein kodiert) gerichtete PCR ist sehr sensitiv, erfasst aber auch andere SARS-CoV-verwandte Betacoronaviren des Subgenus Sarbecovirus und ist daher nicht vollständig spezifisch für SARS-CoV-2. Ein positiver PCR-Nachweis des E-Gens (auch als „Screening-Gen“ bezeichnet) bedarf daher zur Sicherheit noch der Bestätigung mittels einer zweiten PCR-Reaktion, bei der gewöhnlich das RdRP Gen (Abschnitt des Gens für die RNA-abhängige RNA-Polymerase) Zielgen ist. Diese Zielsequenz ist in der Entwicklungsgeschichte der Beta-Coronaviren wenig konserviert und daher speziesspezifisch. Die darauf basierende PCR ist folglich spezifisch für SARS-CoV-2. Zu dem beschriebenen zweistufigen Ansatz wurden mittlerweile alternative PCR-Nachweise mit anderen Zielgenen entwickelt, beispielsweise die ebenfalls für SARS-CoV-2 spezifischen N- und S-Gene, das Orf1ab-Gen und das M-Gen.

Der Ct-Wert zeigt, ab welchem Zeitpunkt im Laufe der zyklischen Amplifikation ein verlässliches Messsignal vorliegt. Je niedriger der Ct-Wert ausfällt, desto höher ist die Menge des Zielgens (entsprechende Nukleinsäure) und damit der Viruspartikel. Im Gegensatz dazu zeigt ein hoher Ct-Wert eine niedrige Nukleinsäuremenge und möglicherweise einen geringen Virustiter an. Ct steht für „threshold cycle“ und ist eine theoretische Größe in der PCR-Analytik. Der Ct-Wert sagt wiederum nichts über die Infektiosität aus. Studien korrelierten einen hohen Ct-Wert (>30) mit einer geringen Anzuchtrate des Virus in der Zellkultur. Zudem wird gerade der Ct-Wert maßgeblich von der Präanalytik wie Abstrichort, Qualität des Abstrichs und Transportzeit beeinflusst (siehe Probennahme und Probenmaterial).

Mittels PCR kann mit hoher Sicherheit geklärt werden, ob eine Infektion mit SARS-CoV-2 vorliegt. Dies umfasst auch asymptomatische oder pauci-symptomatische Personen, die sich noch innerhalb der Inkubationszeit befinden (diese beträgt im Mittel 5-6 Tage). Das Virus kann etwa 3 Tage vor Auftreten der ersten Symptomatik (präsymptomatisch) detektiert werden, wobei die höchste Konzentration von SARS-CoV-2 im oberen Respirationstrakt einige Stunden vor Auftreten der ersten Symptome und um den Zeitpunkt der ersten Symptome am höchsten ist. Ein Virusgenomnachweis durch RT-PCR gelingt dementsprechend bereits in der präsymptomatischen Phase in diversen Patientenmaterialien mehrere Tage vor und Wochen nach Symptombeginn. Durch einen positiven Test ist die Infektion bestätigt. Liegt dazu noch eine entsprechende Symptomatik vor, so kann die Diagnose einer COVID-19- Infektion gestellt werden. Zu beachten ist, dass Im Unterschied zu replikationsfähigem Virus SARS-CoV-2 virale RNA selbst bei  konvaleszenten Patienten noch Wochen nach Symptombeginn in der RT-PCR nachweisbar sein kann. Ist die PCR negativ, so schließt dies eine SARS-CoV-2-Infektion nicht absolut aus. Vielmehr könnte das Probenmaterial zum falschen Zeitpunkt entnommen worden, unsachgemäß transportiert worden oder die Gewinnung des Probenmaterials unzulänglich gewesen sein. Gegebenenfalls muss daher die Untersuchung wiederholt werden, insbesondere wenn die betreffende Person COVID-19-verdächtige Symptome zeigt. Die PCR wird überdies bei COVID-19-Patienten zur Verlaufskontrolle eingesetzt, insbesondere auch um festzustellen, ab wann kein Virus mehr ausgeschieden wird und somit keine Infektiosität mehr besteht. Zur Untersuchung größerer Probenmengen werden PCR-Hochdurchsatz-Vollautomaten eingesetzt. Diese ermöglichen die Testung mehrerer Hundert bis Tausend Proben am Tag.

Neben den RT-qPCR-Verfahren, die einen hohen Anspruch an die Ausbildung des Laborpersonals stellen, sind inzwischen kompakte und vor allem einfach anzuwendende Testsysteme für die Nukleinsäureamplifikation erhältlich, zum Beispiel Kartuschen-Systeme. Diese Tests können sowohl im Labor als auch als Point-of-Care-Tests (POCT), also direkt am Ort der medizinischen Patientenversorgung, eingesetzt werden. Sie verwenden in der Regel von der WHO veröffentlichte Zielsequenzen auf dem N-, E-, S- bzw. RdRP-Gen (meist das E-Gen und das N-Gen). Ähnlich wie bei der RT-PCR wird zum Beispiel in einem Schritt die E- (Envelope)-Gensequenz, in einem weiteren als Bestätigungs-PCR die SARS-CoV-2-spezifische N2-(Nukleokapsid)-Gensequenz nachgewiesen. Die Kartuschen-basierten Tests haben eine kurze Laufzeit von unter einer Stunde. Außerdem entfällt (in der Regel) die Nutzung eines separaten Transportmediums. Die Patientenprobe kann direkt in die spezielle, geschlossene Testkartusche eingebracht werden, die bereits alle Komponenten für die Nukleinsäureaufreinigung und die anschließende PCR-Reaktion als geschlossenes System enthält. Die Reaktionsabläufe erfolgen als isothermale Prozesse oder nach dem PCR-Prinzip und kombinieren die Extraktion, die reverse Transkription der viralen RNA und die Amplifikation und Detektion. Kartuschentest-Systeme mehrerer Hersteller besitzen bereits eine IVD-CE-Zertifizierung oder stehen kurz davor diese zu erhalten. Im Vergleich zu den offenen RT-qPCR-Systemen sind die Kartuschentests jedoch sehr teuer. Die Empfindlichkeit erreicht diejenige der konventionellen RT-qPCR-Verfahren nicht ganz, die Sensitivität ist also etwas geringer. Der Probendurchsatz in den Geräteplattformen, die die Kartuschen verarbeiten, ist sehr begrenzt. Die Kartuschentests sind daher nicht für den Massendurchsatz von Proben, sondern eher für individuelle Testanforderungen konzipiert.

Diese kommerziell vertriebenen Testsysteme liefern teils bereits in unter einer Stunde ein Testergebnis. Sie setzen – mit Ausnahme der Beachtung des Mitarbeiterschutzes bei der Aufbereitung – nur eine begrenzte technische Expertise voraus. Ein Einsatz dieser Systeme bietet sich vor allem in den zentralen Notaufnahmen von Krankenhäusern an, neben der Notfalldiagnostik, um eine schnelle Isolation der Patienten zu ermöglichen.

Molekulare Surveillance und Detektion von Virusvarianten

Um die in Deutschland zirkulierenden SARS-CoV-2-Varianten zu erfassen, werden Proben mittels einer molekularen Surveillance weitergehender untersucht. Hierbei stehen insbesondere die „Variants of Concern (VOC)“ oder die „Variants of Interest (VOI)“ im Mittelpunkt, da sie Erregereigenschaften aufweisen können, die sich auf die Virusverbreitung, die Diagnostik, den klinischen Verlauf oder den Impferfolg auswirken können. In fünf Laborverbünden (Amedes, LADR, Limbachgruppe, Sonic Healthcare, Synlab) werden in Deutschland SARS-CoV-2-positive Proben auf das Vorliegen von VOCs getestet. Dazu kommen noch weitere Labore in Kliniken, Universitäten oder sonstigen Diagnostik- und Forschungseinrichtungen. Das Robert-Koch-Institut in Berlin (RKI) wertet diese Daten aus.

Für den Direktnachweis der drei VOC gibt es mittelweile sogenannte „Target-PCR“ Assays bzw. Genotypisierungsassays. Als Screeningtest kommt ein PCR-basierter Assay zur Detektion der N501Y Mutation zum Einsatz, da alle VOC die N501Y Mutation aufweisen. Die N501Y-Mutation ist kennzeichnend für die derzeit besonders interessanten VOCs (B.1.1.7, B.1.351 und P.1), bei ihrem Nachweis liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit eine dieser Varianten vor. Wird mindestens eine weitere charakteristische Mutation nachgewiesen, so besteht ein labordiagnostischer Verdacht. Dieses Mutationsscreening ist schnell und relativ kostengünstig im Vergleich zur Vollgenomsequenzierung.

Die genaueste (aber im Vergleich aufwändigere und langwierigere) Methode zur Detektion einer Mutante sowie zur phylogenetischen Einordnung ist die Gesamtgenomsequenzierung von SARS-CoV-2 Genomen. Mittels dieser Methode kann der Nachweis erbracht werden, dass es sich bei dem detektierten Genom um eine entsprechende Variante handelt. Dieses „Whole Genom Sequencing“ bzw. „Next Generation Sequencing“ (NGS), das jedoch Speziallaboratorien vorbehalten ist, hat den Vorteil, dass alle Mutationen detektiert werden, die sich von der Ursprungssequenz (Referenz; „Wild-Typ“) unterscheiden. Bislang unbekannte, neu auftretende oder eingebrachte Virusvarianten können erfasst werden. Genomsequenzen erhält das RKI durch eigene Sequenzierungen, vom Labornetzwerk IMS SARS-CoV-2 oder über den Deutschen Elektronischen Sequenzdaten-Hub (DESH). Diese Genomsequenzen werden auf das Vorkommen von Mutationen sowie VOCs überprüft.  Zudem ist es möglich Ausbruchssituationen aufzuklären. Durch diese Genomanalysen konnte in Deutschland der Nachweis für sämtliche international bekannten Virusvarianten von SARS-CoV-2 geführt werden. Die Coronavirus-Surveillanceverordnung dient dazu eine Steigerung der Gesamtgenomsequenzierungen in den Laboren der Spezialdiagnostik zu erreichen.

Point-of-Care-Tests

Als Point-of-Care-Tests (POCT) werden solche Tests bezeichnet, die auch Patienten-nah zur Anwendung kommen können, da sie nicht unbedingt der Handhabung durch Laborfachpersonal bedürfen und daher auch nicht notwendigerweise in einem Fachlabor durchgeführt werden müssen. Sie werden dort durchgeführt, wo auch die Probennahme erfolgt. Die Empfehlungen des Ausschusses für Biologische Arbeitsstoffe zu Arbeitsschutzmaßnahmen bei der Point-of-Care SARS-CoV-2 Diagnostik sind zu beachten. Point-of-Care-Schnelltests  können ein Ergebnis liefern, während die Personen, bei denen die Probennahme erfolgt ist, auf das Ergebnis warten. Dies könnte dann dazu beitragen, Infizierte frühzeitig zu isolieren und die Ausbreitung der Infektion somit einzudämmen. Auch molekularbiologische Tests (PCR-Tests oder LAMP- (loop-mediated isothermal amplification) Technologie) stehen im POCT-Format zur Verfügung.

PCR im geschlossenen Kartuschen-System

Die im Kartuschen-Format angebotenen PCR-Systeme (Beschreibung siehe oben) können bei entsprechender Schulung des Personals, insbesondere im Hinblick auf die Vermeidung von Kontaminationen, auch als Point-of-Care-Tests eingesetzt werden. Die geschlossenen Systeme verlangen nur das kontaminationsfreie Einbringen der Probe und das Verbringen der beladenen Kartusche in die Geräteplattform, die vergleichsweise einfach zu bedienen ist. Bei einigen Systemen können mehrere Proben gleichzeitig untersucht werden. Massentestungen sind jedoch mit diesen zudem recht teuren Verfahren nicht möglich.

PCR-basierte POCT Systeme für Einzeltestungen

Neben den Kartuschen-Systemen gibt es auch zunehmend POCT-Plattformen, die eine real-time PCR (RT-PCR) zur Verarbeitung und Analyse Hersteller-spezifischer molekularer Einzeltests verwenden. Diese speziell für die jeweilige Plattform konfigurierten Tests werden zum qualitativen Nachweis von SARS-CoV-2-Virus-RNA in direktem Nasopharyngeal-(NP) oder Oropharyngeal-(OP) Abstrich von Patienten mit Anzeichen und Symptomen einer Atemwegsinfektion verwendet, bei denen der Verdacht auf COVID-19 besteht. In der Regel sind diese Tests für den Gebrauch „direkt am Patienten“ (das bedeutet auch „örtlich“ dort, wo die Probennahme erfolgt!) konzipiert und zugelassen. Solche Tests ermöglichen die Untersuchung auf SARS-CoV-2 in Einzelproben in ca. 20 Minuten. Die „Hands-on“ Zeit beträgt etwa 1-2 Minuten. Der Schulungsbedarf wird mit „minimal“ bezeichnet; dennoch sind sowohl Kenntnisse in der Probennahme (siehe oben) als auch in der Durchführung der Tests auf den jeweiligen Plattformen notwendig, um die Fehlerquote niedrig zu halten. Da auf diesen Plattformen oft nur die Kapazität für einen Test vorhanden ist, eignen sich diese nicht für Untersuchungen größerer Kollektive. Die Sensitivität dieser Verfahren liegt unter der von RT-qPCR-Untersuchungen.

Antigentests

Im Gegensatz zur PCR zielen diese Tests nicht auf das Genom des Erregers, sondern auf seine Proteinbestandteile. Meist werden dafür spezifische Antikörper eingesetzt, die an einen Träger gebunden sind. Diese binden das Ziel-Antigen (Protein) des Erregers spezifisch, die Bindung wird anschließend mittels einer Detektionsreaktion sichtbar gemacht, so dass nach wenigen Minuten eine Beurteilung mit dem bloßen Auge anhand eines Farbumschlags oder mit einem Ablesegerät erfolgen kann. Da das Ziel-Protein dabei nicht vervielfältigt wird, haben die Tests eine deutlich geringere Empfindlichkeit als die Genom-basierten Nachweise. Bei den Antigentests handelt es sich meist um Schnelltests, die als Detektionsreaktionen enzymvermittelte Farbumschläge oder Chemilumineszenz nutzen. Sie liefern (Test-abhängig) etwa 15 Minuten nach Zugabe von Probenmaterial und Puffer ein (qualitatives) Ergebnis und sind in der Regel leicht und unkompliziert am Ort der Probennahme durchzuführen. Ein positives Antigen-Schnelltest-Ergebnis löst den Verdacht auf eine übertragungsrelevante Infektion mit dem SARS-CoV-2 aus, bedarf jedoch zur Vermeidung falsch-positiver Befunde einer Nachtestung mittels PCR. Im Kassetten- oder Streifentest-Format eignen sich die Antigen-Schnelltests als Point-of-Care-Tests für die im Kapitel „Nachweisstrategien“ beschriebenen Anwendungszwecke. Auch für die Antigen-Schnelltests gilt, dass die korrekte Probennahme, die Lagerung und die Durchführung eminent wichtig sind (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/research/coronavirus/publication/33773413).

Am häufigsten werden Membran-gebundene Testformate verwendet, z. B. Streifentests (Lateral-Flow-Tests) oder Kassettentests, in die das Untersuchungsmaterial direkt eingebracht werden kann. Im akuten Stadium von COVID-19, in dem SARS-CoV-2 in großer Menge im Respirationstrakt vorhanden ist, bietet der Antigennachweis eine weitere Möglichkeit den Erreger direkt aus dem Untersuchungsmaterial der oberen Atemwege nachzuweisen. Meist werden Tests verwendet, bei denen monoklonale Antikörper gegen Oberflächenproteine des Viruspartikels, wie das Nukleokapsidprotein und/oder die S1-Domäne des Spikeproteins, als „Antigen-Fänger“ an die Membran gebunden sind. Beim Vorliegen bestätigter Leistungsparameter der Antigen-Tests könnten diese Tests für bestimmte Fragestellungen eingesetzt werden und damit die aufwändige Labor-basierte PCR-Diagnostik zu entlasten. Das Paul-Ehrlich-Institut hat die Ergebnisse einer vergleichenden Evaluierung der Sensitivität von SARS-CoV-2 Antigenschnelltests veröffentlicht. Über 70 SARS-CoV-2 Antigenschnelltests (point of care tests; POCT) verschiedenen Designs und verschiedener Hersteller wurden „als dem derzeitigen Stand der Technik entsprechend“ bewertet (https://www.pei.de/SharedDocs/Downloads/DE/newsroom/dossiers/evaluierung-sensitivitaet-sars-cov-2-antigentests-04-12-2020.html).

Die Sensitivitätswerte für die von zahlreichen Herstellern erhältlichen Antigentests werden in der Literatur recht unterschiedlich angegeben. Sie liegen jedoch unter den Werten, die mittels PCR zu erreichen sind. Die Herstellerangaben (Sensitivitätswerte bis 96%) beziehen sich in der Regel auf einen Vergleich mit Proben, die höhere Virusmengen aufweisen, wie sie bei Patienten in den ersten Krankheitstagen bzw. kurz vor (!) Auftreten der ersten Symptome vorkommen. Insbesondere bei höhere Virusmengen zeigen die Antigentests akzeptable Sensitivitätswerte. Die Tests werden daher vor allem für die Anwendung an (symptomatischen) Patienten in der akuten Krankheitsphase beworben. Die Antigenmenge bei Personen lange bevor dem ersten Auftreten von Symptomen sowie in der letzten Verlaufsphase einer Infektion ist oft für eine Detektion durch einen Antigentest zu niedrig. In solchen Fäll werden Antigentests -im Gegensatz zur RT-PCR –  ein negatives Ergebnis anzeigen. Die Spezifität ist etwa vergleichbar mit der von RT-PCR-Tests. Das bedeutet. dass falsch positive Tests sehr selten auftreten werden, sofern den Herstellervorgaben zu Durchführung, Lagerung etc. gefolgt wird (https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/lab/resources/antigen-tests-guidelines.html#analytical-performance).

Die Antigen-Schnelltests werden zunehmend auch als Plattform-basierte Antigentests angeboten, die einen deutlich größeren Probendurchlauf ermöglichen. Diese auf Massentestung ausgelegte Variante bleibt dann jedoch Laboratorien vorbehalten und dient nicht als Point-of-Care-Test.

Virusnachweis durch Anzucht

Das Vorhandensein infektiöser, vermehrungsfähiger Viruspartikel im Probenmaterial (im Rahmen von aktiven Infektionen) kann mittels Virusanzucht in geeigneten Zellkultursystemen bestätigt werden. Die Anzucht gelingt nur bei genügend hoher Viruslast, wenn das Abnahme- und Transportsystem, der Abnahmezeitpunkt und die Transportzeit optimal gewählt sind und zudem die suszeptiblen Zelllinien verwendet werden. Vermehrungsfähige Viren können schon bei präsymptomatischen Patienten nachgewiesen werden, passend zu der Tatsache, dass die Viruslast bereits vor Auftreten der ersten Symptome recht hoch sein kann. Die Virusanzucht ist kein Routineverfahren für den Nachweis von SARS-CoV-2, da sie zu aufwändig und zu zeitintensiv ist. Zudem ist die Anzucht von SARS-CoV-2 in Laboren der Schutzstufe L3 durchzuführen.

Das Standardverfahren zum Nachweis von Severe Acute Respiratory Syndrome Corona Virus 2 (SARS-CoV-2), des Erregers der COrona VIrus Disease 2019 (COVID-19), ist der Nachweis von Virus-RNA mithilfe der Polymerasekettenreaktion (PCR). Dabei werden bestimmte Zielgen-Abschnitte, die für das Virus möglichst spezifisch sind, detektiert und so stark vervielfältigt, dass sie mit einer Sekundärreaktion durch Bindung spezifischer Sonden an die vervielfältigten Zielsequenzen nachgewiesen werden können. Man verwendet dazu in vitro synthetisierte, kurze Startermoleküle (Primer), die sich an die komplementären Zielsequenzen auf dem Virusgenom, und zwar am Anfang und am Ende der nachzuweisenden Zielsequenz, anlagern. Ausgehend von den Startermolekülen wird dann die gesamte Nukleinsäuresequenz zwischen ihnen mit Hilfe der Polymerase vervielfältigt. Da es sich beim SARS-CoV-2 um ein RNA-Virus handelt, müssen die RNA-Zielsequenzen zunächst in eine komplementäre DNA umgeschrieben werden, was durch ein Enzym namens Reverse Transkriptase bewerkstelligt wird. Die PCR wird überdies durch Mitführen eines internen Referenzstandards quantitativ durchgeführt und der Nachweis des Amplifikationsprodukts erfolgt während der laufenden Vervielfältigung des Zielgens in Echtzeit, so dass man von einer RT-qPCR (quantitative Reverse-Transkriptase-Echtzeit-PCR) spricht. Eine RT-qPCR-Analyse dauert im Labor etwa 3-5 Stunden. Basierend auf vergleichenden Analysen der Nukleinsäuresequenzen der schon bekannten Beta-Coronaviren sowie des neuen SARS-CoV-2 konnten schon Anfang Januar 2020 erste PCR-Nachweisverfahren für das neuartige Coronavirus etabliert werden. Die PCR-Tests zeichnen sich grundsätzlich durch eine hohe Empfindlichkeit (Sensitivität) und gleichzeitig eine hohe Spezifität, d.h. nur wenige falsch-positive Testergebnisse, aus. Sie haben daher den Stellenwert von Referenztests bzw. Goldstandards unter den Verfahren zum direkten Virusnachweis. Insbesondere wichtig sind jedoch auch die korrekte Probenentnahme, der zeitnahe Transport und die anschließende Verarbeitung. 

 

Antikörpertests zum Nachweis vorliegender Antikörper nach durchgemachter Infektion

Antikörper-Tests weisen nicht den Erreger selbst nach, sondern die Immunreaktion des Wirts, die u.a. darin besteht, Antikörper gegen den Erreger bzw. seine immunogenen Eiweißbestandteile (Protein-Antigene) zu bilden. Beim SARS-CoV-2 sind das in erster Linie die S- und N-Proteine. Antikörper, die verhindern können, dass das Virus an die menschliche Zelle bindet und in diese eindringt, bezeichnet man als neutralisierende Antikörper. Diese verleihen dem infizierten Individuum Schutz gegen eine erneute Infektion durch das gleiche Virus. Der Nachweis neutralisierender Antikörper spricht daher für eine bestehende Immunität.

Bei einer Infektion mit SARS-CoV-2 treten in der Regel zeitlich differenziert Antikörper der verschiedenen Immunglobulinklassen (IgG, IgM, IgA) auf. IgG-Antikörper werden im Blut im Laufe der zweiten Krankheitswoche nachweisbar, Antikörper vom Typ IgM und IgA sind bereits 3-6 Tage nach Symptombeginn nachweisbar (https://www.nature.com/articles/s41586-020-2196-x). IgM-Antikörper treten im Blut zuerst auf und lassen sich nach überstandener Infektion nur zeitlich begrenzt nachweisen. Ihr Nachweis spricht daher für eine frische Infektion. IgG-Antikörper persistieren nach einer Infektion hingegen langfristig. Ihre Bildung kann durch das immunologische Gedächtnis nach einer erneuten Exposition kurzfristig stimuliert werden. Neutralisierende IgG-Antikörper können daher einen langfristigen Immunschutz verleihen. IgA-Antikörper sind Schleimhaut-assoziierte Antikörper, die in der akuten Phase der Infektion auch im Blut nachgewiesen werden können. Die Ig-Klassen-differenzierende quantitative Bestimmung der SARS-CoV-2-spezifischen Antikörper erlaubt entscheidende Rückschlüsse auf Infektionsbeginn und Infektionsstatus. Insbesondere der Nachweis von spezifischen IgG-Antikörpern gilt als Nachweis einer durchgemachten Infektion, und kann daher in epidemiologischen Studien zur Untersuchung der Durchseuchung von Populationen verwendet werden.

Bei der Mehrzahl der Patienten findet eine Serokonversion in der 2. Woche nach Symptombeginn statt. Aufgrund niedriger Serokonversionsraten in der frühen Phase (Woche 1 bis 2 nach Symptombeginn) der Infektion werden Antikörpertests für die Akutdiagnostik nicht empfohlen. Wie lange wiederum nach SARS-CoV-2-Infektion messbare Antikörpertiter vorliegen, ist derzeit noch unklar. Zum Nachweis einer durchgemachten SARS-CoV-2-Infektion, zur  Ermittlung der SARS-CoV-2-Seroprävalenz sowie zur Abschätzung der Herdenimmunität – stehen für den serologischen Nachweis von Antikörpern gegen SARS-CoV-2 ELISA-basierte Verfahren, immunochromatografische Lateral-Flow-Kassettentests und Immunfluoreszenztests zur Verfügung.

Je nach verwendetem Test werden Antikörper der Klassen IgA, IgM und IgG, die gegen Strukturproteine (S1- und/oder S2-Domäne des S-Proteins bzw. gegen das N-Protein) von SARS-CoV-2 gerichtet sind, differenziert. Sie ermöglichen eine qualitative beziehungsweise semiquantitative Aussage bezüglich eventuell vorhandener Antikörper. Mittlerweile werden von zahlreichen Firmen Immunglobulinklassen-spezifische Antikörper-Tests zum Nachweis von Antikörpern gegen SARS-CoV-2 angeboten. In der Regel handelt es sich um Tests, die aus Blut (Vollblut-, Plasma- oder Serumproben) durchgeführt werden. Nicht alle dieser Tests sind CE-(Communauté Européenne)-zertifiziert bzw. gemäß IVD-Richtlinie (Richtlinie über In-vitro-Diagnostika) markiert, einige sind nur für wissenschaftliche Zwecke freigegeben. Die meisten dieser Tests können nur in einer professionellen Laborinfrastruktur durchgeführt werden. Beim Enzymimmuntest (EIA) werden Mikrotiterplatten verwendet, die mit einem Virus-Protein beschichtet sind, z. B. dem Spike-Protein. Patientenproben werden damit inkubiert, und ggfs. in der Probe vorhandene Antikörper können daran binden. Gebundene Antikörper werden dann in einem weiteren Schritt mittels eines Zweitantikörpers detektiert und durch eine enzymatische Reaktion anhand eines erzeugten Farbumschlags sichtbar gemacht, der photometrisch ausgewertet wird. Bei dem ähnlich funktionierenden Chemilumineszenz-Immunoassay (CLIA) wird lediglich ein anderes Detektionssystem auf Chemilumineszenz-Basis eingesetzt. Die Auslesung des Chemilumineszenz-Signals bedarf einer speziellen Geräteplattform. Beim Immunfluoreszenztest findet diese Reaktion anstatt in einer Mikrotiterplatte auf einem Objektträger statt, an den virusinfizierte Zellen gebunden sind, und die Detektion erfolgt durch einen Fluoreszenz-markierten Zweitantikörper, dessen Bindung in einem Fluoreszenzmikroskop visualisiert wird.

Die Sensitivität der Antikörpertests variiert unter anderem in Abhängigkeit vom Zeitpunkt ihres Einsatzes nach Symptombeginn. Die marktverfügbaren Tests unterscheiden sich erheblich im zugrundeliegenden Testaufbau, so dass auch von erheblichen Unterschieden in ihren Leistungsdaten auszugehen ist. Von den Herstellern der Tests werden Sensitivitätswerte bis 100% und Spezifitätswerte bis 99,8% angegeben. Diese Werte dürften sich aber in der Praxis als deutlich zu optimistisch erweisen. ELISA-Testsysteme finden in der Regel in infektionsserologischen Untersuchungslaboratorien Verwendung und weisen eine höhere Sensitivität und Spezifität als die Schnelltests (Kassettentests) auf. Die individuelle Sensitivität und Spezifität der derzeit angebotenen Tests bedarf daher in jedem Fall unabhängiger wissenschaftlicher Evaluationen. Insbesondere muss geklärt werden, inwieweit sie kreuzreagierende Antikörper gegen die verschiedenen, als Erreger von Erkältungskrankheiten weit verbreiteten Coronavirus-Spezies mit erfassen, d.h. wie spezifisch sie eigentlich für SARS-CoV-2-Antikörper sind.

Während bei den oben beschriebenen Antikörpertests alle Antikörper erfasst werden, die gegen SARS-CoV-2 gerichtet sind, muss zum Nachweis neutralisierender (protektiver) Antikörper gegen SARS-CoV-2 ein sogenannter Neutralisationstest durchgeführt werden. Der Neutralisationstest dient dem Nachweis neutralisierender Antikörper im Untersuchungsmaterial. Dieser biologische Test wird unter Verwendung von Zellkulturen (z. B. permanent wachsende Affennierenzellen; Vero-Zellen) durchgeführt und weist Antikörper nach, die nach Inkubation mit vermehrungsfähigem Virus die Infektion dieser Zellen verhindern können. Mit Hilfe eines solchen Tests kann untersucht werden, ob eine Person neutralisierende Antikörper hat, die eine Infektion durch das Virus verhindern können und damit das Korrelat eines Immunschutzes darstellen. Durch entsprechende Verdünnungsreihen des Serums mit einer definierten Virusmenge von SARS-CoV-2 können die darin enthaltenen neutralisierenden Antikörper auch quantifiziert werden. Zur Durchführung eines Neutralisationstests benötigt man Vollblut, Serum oder Plasma als Ausgangsmaterial. Sofern spezifische neutralisationskompetente Antikörper im Patientenserum vorhanden sind, kommt es zur Ausbildung von Antigen-Antikörper-Komplexen. Anschließend wird das inkubierte Material auf eine suszeptible Zellkultur inokuliert und gemessen, inwieweit die Infektiosität des Virus durch die vorhandenen Patientenantikörper gehemmt (das Virus neutralisiert) wird. Angegeben wird die höchste Verdünnungsstufe, bei der die Zellkultur noch keine virusbedingten zythopathogenen Effekte (CPE) aufweist. Der Neutralisationstest weist eine hohe Spezifität auf, ist jedoch sehr arbeits- und zeitaufwendig. Neutralisationstests setzen die Tätigkeit mit mit replikationsfähigem SARS-CoV-2 voraus und müssen wegen der damit einhergehenden Virusvermehrung in einem Labor der Schutzstufe 3 (gem. § 5 BioStoffV) durchgeführt werden. Für dieses Testverfahren ist zudem sehr erfahrenes Laborpersonal erforderlich. Daher handelt es sich bei dem Neutralisationstest nicht um ein Routine-Nachweisverfahren für ein breiteres Screening der Bevölkerung. Er kann jedoch eine Relevanz bei der Auswahl von Spendern für Rekonvaleszentenplasma haben.

 

Zu beantwortende klinisch und epidemiologisch relevante Fragen:

Welcher Bevölkerungsanteil hat bereits eine (subklinische) SARS-CoV-2-Infektion durchgemacht? Welche Bedeutung hat die humorale und zelluläre Immunantwort?

Wie kann zwischen akuter und länger zurückliegender Infektion unterschieden werden?

Im weiteren Verlauf der Pandemie wird eine differenzierte Antikörperdiagnostik mittel- und langfristig an Bedeutung zunehmen. (siehe auch: DOI: 10.1016/j.jaci.2020.05.020).

 

Hinweis: Updates werden auf dieser Seite fortlaufend eingearbeitet.

Tele-Health in Zeiten von "Influenza" und "Corona"

Auf die Nutzung von Tele-Health Anwendungen hat die derzeitige Coronavirus-Krise große Auswirkungen. Eigentlich ist bekannt, wie nützlich Telemedizin et al. bei Influenzaepidemien und ähnlichem Infektionsgeschehen sein kann. Während aber bislang die Telemedizin eher langsam in den verschiedenen Gesundheitsbereichen adaptiert wurde, erleben wir jetzt einen regelrechten Boom.

Die SARS-CoV-2 Epidemie bzw. Pandemie hat im Gesundheitswesen zu einem explosionsartigen Anstieg der Nutzung von Telemedizinanwendungen (inkl. Videokonferenzen etc.) geführt.

Die aktuellen Herausforderungen, die auf unser Gesundheitssystem zukommen, sind in der COVID-19 Pandemie begründet. Die Bereitstellung der adäquaten medizinischen Kapazitäten ist die kritische Größe. Gleichzeitig ist es wichtig das Personal des Gesundheitswesens bestmöglich zu schützen, um die dringend benötigten Kapazitäten weiter vorhalten zu können. Telemedizin ist ein Tool, das zum Erreichen dieser Primärziele beitragen kann.

Für uns ist es nicht wirklich eine Überraschung, dass in Zeiten solcher Epidemien (z.B. Influenza) oder Pandemien (z.B. COVID-19) gerade die Telemedizin (bzw. Tele-Health) (wieder-)entdeckt wird, ermöglicht deren Einsatz doch die Versorgung zahlreicher Patienten, ohne dass diese in die Arztpraxis oder ins Krankenhaus kommen müssen. Die Hilfe kommt so zu den Patienten, während diese zuhause bleiben. Die enorme Ausweitung telemedizinischer Anwendungen (Videosprechstunden etc.), die derzeit im zivilen Gesundheitsbereich angeboten werden, lässt die Tragweite nur erahnen, wie enorm Telemedizin/Tele-Health als Tool für das „social distancing“ im Gesundheitssektor beitragen kann. Insbesondere der Nutzen von Videokonferenzen ist dabei massiv in den Vordergrund gerückt, was gerade diese „Basic“- Anwendung zu einem unverzichtbaren Tool macht, das immer an erster Stelle zu nennen ist, wenn es um den Aufbau von Tele-Health-Kapazitäten geht. Videokommunikation ist also grundsätzlich die „Baseline“, wenn es um den Aufbau von Tele-Health Kapazitäten geht.

Obwohl der Nutzen von Telemedizinanwendungen eigentlich gut belegt und untersucht ist, stellt sich gerade in solchen Zeiten, wie wir sie gerade erleben, ein regelrechter Telemedizin-Boost ein. Die Beschleunigung, mit der telemedizinische Verfahren implementiert und genutzt werden, ist derzeit atemberaubend.

 

Telemedizin / Tele-Health in der Infektiologie

Gerade auch für häufig auftretende infektiöse Erkrankungen wie grippale Infekte ist eine Vermeidung von Praxisbesuchen mit entsprechendem Ansteckungsrisiko für Patientinnen und Patienten und medizinisches Personal sinnvoll. Wie bereits erwähnt, kann insbesondere in den Zeiten der jährlichen Influenza-Epidemie sowie anderer Epidemien (oder einer Pandemie), wie beispielsweise der Coronavirus-Pandemie durch SARS-CoV-2 (COVID 19), der Einsatz telemedizinischer Verfahren (Video-Sprechstunde o. ä.) grundlegend zur Vermeidung der Verbreitung von Infektionen beitragen (Infektionsschutz).

Der Einsatz von Telemedizin im Management von akuten und chronischen Infektionskrankheiten ist bereits seit Jahren praktiziert und ist gut untersucht. Diagnose, Behandlung und Nachsorge von Patienten mit Pneumonie, Infektionen der oberen Luftwege, Hauterkrankungen, urologischen Problemen, HIV, HCV, Tuberkulose und bakterieller Endokarditis waren schon bislang die Hauptfelder des Einsatzes von Telemedizin in der Infektiologie. Telemedizin-Anwendungen haben schon immer dazu beigetragen einzelne Infektionen behandeln zu können (individualmedizinischer Aspekt) als auch Infektionsketten zu unterbinden (Public Health - Aspekt). Die Hinzuziehung von Infektiologen, Parasitologen etc. via Telemedizin als primary or secondary opinion entspricht exakt den Anwendungsprinzipien und Zielen von Telemedizin - Anwendungen im Allgemeinen. Aufgrund ihrer Infektiosität in "Isolation" befindliche Patienten können mittels Telemedizin erreicht werden.

Beispiele für derartige Telemedizin-Anwendungen im Rahmen von Infektionsgeschehen finden sich im Rahmen von Ebola-Outbreaks bereits 2014-2016,; bei späteren Ausbrüchen auch mit Videokonferenzrobotern. Bei der SARS-Epidemie 2003 hat insbesondere Taiwan erfolgreich auf Telekonsultation gesetzt. In der Schweiz ist Telemedizin vor allem im Rahmen von Influenza-Epidemien eingesetzt worden. Auch im aktuellen COVID-19 Ausbruch in China wurde Telemedizin (regelrechte "virtuelle Krankenhäuser") erfolgreich eingesetzt (z.B. das Emergency Telemedicine Consultation System ETCS) (Song et al. 2020). Auch in den USA wurde der Einsatz von Telemedizin-Anwendungen wegen der COVID-19 Pandemie deutlich unterstützt und erweitert. Australien hat ein "Medicare Support at Home" Programm mit Telehealth aufgelegt, um COVID-19 zu bekämpfen.

Hinzu kommt jetzt eben immer stärker die Anwendung von Telemedizin im Rahmen von Katastrophen, epidemischem oder pandemischem Infektionsgeschehen.

Telemedizin kann einen Beitrag dazu leisten, auf derartige Szenarien im Rahmen von Naturkatastrophen, Krisensituationen, epidemischem oder pandemischem Infektionsgeschehen etc. besser vorbereitet zu sein („preparedness“) und besser reagieren zu können.

Die derzeitigen Herausforderungen betreffen auch alle anderen Patienten, die an anderen akuten oder chronischen Erkrankungen leiden. Wichtig ist also nicht nur der direkte Einfluss von Telemedizin auf die Pandemie-Patienten, sondern gerade auch die Versorgung der Patienten, die keine Möglichkeit mehr haben zu den Gesundheitseinrichtungen zu kommen. So wird Telemedizin für die ältere Bevölkerung (als vulnerable Gruppe) zur Verfügung gestellt. Dermatologie, Orthopädie, Krebsbehandlung, Psychiatrie, Podiatrie, Migränemanagement und Notfallmedizin (Tele-cirtical care) sind publizierte Beispiele für telemedizinische Anwendungen in (indirekter) Verbindung mit der COVID-19 Pandemie. Ein weiteres Beispiel dafür ist die Neurologie: Teleneurologie umfasst dabei die Betreuung von Patienten via Telemedizin/Videokonferenzen (auch in Expertenrunden). Insbesondere diese oft immuninkompetenten Patienten mit zerebrovaskulären Krankheiten gehören zu den Risikogruppen im COVID-19 Geschehen.

Grundsätzlich gilt ebenfalls: Nicht nur die möglichen Benefits von Telemedizin-Anwendungen für die Patienten sollten beachtet werden, sondern auch die Vorteile für die Mitarbeiter im Gesundheitsdienst. Neben den vordergründigen Vorteilen (bessere Patientenversorgung, Einfluss auf Public Health und Kosteneinsparung) zeigt sich, dass die Mitarbeiter im Gesundheitsdienst sich wieder auf die eigentlichen Kernaufgaben konzentrieren können und ihre "Durchhaltefähigkeit" steigern. Telemedizin (bzw. Tele-Health) ist eine praktikable Lösung für flexible Arbeitsgestaltung, Optimierung der Arbeitsabläufe und damit Arbeitszufriedenheit. Und all das sollte sich wieder gewinnbringend auf die Patienten auswirken.

 

Benefits der Nutzung von Tele-Health/Telemedizin-Anwendungen während der COVID-19 Pandemie

  • Expertise ist verfügbar, wo ansonsten keine vorhanden wäre (Infektiologie im Allgemeinen, aber auch spezielle Fachkenntnisse zur Mikrobiologie, Hygiene, Parasitologie, Epidemiologie, Public-Health und viele andere)
  •  Mit Hilfe der Telemedizin können ambulante Untersuchungen aus der Entfernung gut gemanagt werden
  • Infektiöse Patienten bleiben in ihrem häuslichen Umfeld, die Transportwege zum Krankenhaus etc. entfallen
  • Wartezeiten entfallen, Infizierte können zeitnaher untersucht (und behandelt) werden (Telekonsultation)
  • Krankenhausaufenthalte können u.U. (zeitl.) verringert werden, die Nachsorge erfolgt dann via Telemedizin/Videokonferenz
  • Eine Kostenminimierung ist möglich (kürzere Liegezeiten, Wegezeitenwegfall, größere Patientenzahlen möglich etc.), sowohl beim Patienten als auch bei der behandelnden Institution
  • Ausbruchsgeschehen kann u.U. sogar schneller erkannt werden (Telemikrobiologie, Teleparasitologie)
  • Durch den telemedizinischen Kontakt kann die Therapieüberwachung sichergestellt werden (z.B. Erkennung von Nebenwirkungen etc.)
  • Die Experten (i.d.R. Infektiologen) können mehr Patienten sehen/behandeln als es in einer regulären Sprechstunde möglich wäre (Digital Health, Virtual Health, Virtual Care)
  • Mittels Telemedizin kann eine Triage der Patienten hervorragend durchgeführt werden, ohne dass Kompromisse für die Gesundheit oder die Qualität der Behandlung gemacht werden müssen (Qualitätsmanagement-konform)
  • Das "Überlaufen" der Praxis / des Krankenhauses etc. bei einem Ausbruchsgeschehen bleibt aus und kann somit vermieden (bzw. kontrolliert) werden
  • Telemedizin-Expertennetzwerke können zum Informationsaustausch sowie zur Eindämmung von Epidemien beitragen (insbesondere, wenn sie vor dem Ausbruch schon etabliert waren; siehe Tele-Cooperation, Tele-Mentoring)
  • Durch Telemedizin-Anwendungen wird das medizinische Personal maßgeblich vor Ansteckungen geschützt (für die Durchhaltefähigkeit im Ausbruchsgeschehen enorm wichtig!)
  • Patienten, die wegen anderer Beschwerden Hilfe suchen, können ggf. ebenfalls telemedizinisch mitbetreut werden, die Ansteckungsgefahr für diese vulnerable Gruppe wird verringert (continuum of care bzw. continuity of treatment)
  • Die benötigte Infrastruktur für die digitale Anbindung ist an beiden Enden der Verbindung (also bei den Ratsuchenden wie bei den Ärzten bzw. Experten) vorhanden (zugegebenermaßen hilft an der Stelle die elektronische Gesundheitsakte enorm!)
  • Telemedizin-Anwendungen können auch zum Verschreiben von Medikamenten genutzt werden (z.B. elektronische Arztrezepte
  • Bereits bei der Triage kann (auch) in Pandemie- oder Epidemiesituationen Telemedizin äußerst nützlich sein (Tele-Triage)
  • Teleteaching bzw. E-learning oder Anleiten durch Experten wird ermöglicht
  • Die notwendige Logistik kann recht schnell zur Verfügung gestellt werden, verbunden mit Einweisung und Training (zugegebenermaßen ist es besser, wenn Telemedizin bereits in den täglichen Routineablauf integriert war!)

Genau jetzt ist daher auch die Zeit, dafür zu sorgen, dass dieser Boom nicht auf solche Szenarien beschränkt bleibt.

Der Nutzen von Tele-Health ist ja nicht sofort nach Ende der Pandemie wieder vorbei! Nur wenn solche Szenarien mit einer starken Nutzung von Telemedizin (- Fachanwendungen) geübt bzw. in der täglichen Routine genutzt werden, können sie ihre Stärke vollends im Rahmen solcher Ausbruchsgeschehen auch ausspielen.

Grundsätzlich liegt der Erfolg von Telemedizin-Fachanwendungen in dezentralen Strukturen, so dass die Anwendungen in die tägliche Routine einfließen können und beide Herangehensweisen, der direkte Patientenkontakt sowie telemedizinische Kontakte Hand in Hand gehen. Ein zentrales Koordinationselement mit wissenschaftlicher Komponente ist jedoch unerlässlich. Das ermöglicht auch einen besseren work flow, ein effizienteres Zeitmanagement und effektivere Administration.

Genau jetzt ist es Zeit sich über die „Lehren für die Zukunft“ Gedanken zu machen.

Zugegeben, „lessons learned“ und „lessons for the future“ hört sich einfach besser an, aber gemeint ist, dass dieser aktuell stattfindende massive Ausbau von Telemedizinanwendungen als ad hoc- Experiment gesehen werden kann: Der Einsatz von Telemedizin im Rahmen der Pandemie hat an sich bereits den Beweis erbracht, welchen Beitrag sie leisten kann. Es ist eine Situation eingetreten, in der die Möglichkeiten und das Potential von Telemedizin für Patienten wie auch Gesundheits-Dienstleister akzeptiert wird.

Telemedizin (und Telepräsenz) sind machbare, notwendige, akzeptierte und nachgefragte Verfahren, die für jede Erkrankung eingesetzt werden können. Mit der COVID-19 Pandemie 2020 ist der Nutzen von Telemedizin vor allem durch die Möglichkeit zur schnellen, sicheren und qualitativ hochwertigen Gesundheitsversorgung nachweislich (Evidenz-basiert) erbracht worden. In kürzester Zeit hat sich Tele-Health insgesamt von einem Werkzeug im Krisenmanagement zu einem „Game Changer“ entwickelt und ist zu einem unverzichtbaren Service (auch für die (Routine-) Gesundheitsversorgung) geworden.

Nicht wenige Gesundheitsexperten sprechen nun bereits von einer zweiten Pandemie, die COVID-19 folgt, und meinen damit psychische Erkrankungen (Ängste, Sorgen, Depression) sowie chronische Co-Morbiditäten (beispielsweise kardiovaskuläre Erkrankungen). Auch hier kann die Telemedizin eine regelrechte strategische Rolle spielen. Mobile Geräte, Sensoren und sogenannte „Wearables“ können genutzt werden, um eine Reihe von physiologischen Parametern oder physischen Aktivitäten zu überwachen und nachzuverfolgen (digital tracking). Somit ist sogar ein präventiver Ansatz möglich. Für zahlreiche Anwendungen sind solche Monitoringsysteme (inklusive Nutzung von künstlicher Intelligenz; KI bzw. AI) auch gerade während und nach der Coronakrise äußerst nutzbringend. Im Übrigen hat eine weitverbreitete Nutzung von Tele-Health das Potential auch ohne den Kontext von direkter Patientenversorgung, die Lebensqualität und die Gesundheit durch zahlreiche Synergien zu steigern.

Wenn nach der COVID-19 Pandemie die Gesundheitssysteme wieder auf einen „Normalmodus“ herunterfahren, sollte Telemedizin/Tele-Health auch weiterhin ein integraler Teil der „regulären“ Gesundheitsversorgung bleiben.

In Zukunft wird der Einsatz von Telemedizin noch häufiger und besser verfügbar sein. Auf den Gebieten „Robotik“ oder „Sensoren“, Künstliche Intelligenz, Genomanalyse, Datenanalyse, big data, Nanotechnologie oder „virtual reality“ gibt es rasante Entwicklungen, die Hand in Hand mit Telemedizin gehen und dazu beitragen die richtige medizinische Betreuung zum Patienten zu bringen, und das ohne Zeitverzug und an jeden Ort der Welt. Diese bereits existierenden oder in Entwicklung befindlichen Digital-Health- Technologien gilt es in die Gesundheitsversorgung einzuführen.

Und - die nächste Epidemie/Pandemie kommt bestimmt...

siehe auch folgende weiterführende Publikationen:

Telemedizin-in-Zeiten-von-Influenza-und-Corona

Telehealth-und-smarte-Gesundheitsversorgung

Song-et-al-2020

Nacoti-et-al

 

 

 

Können sich auch Haus-, Wild- und Nutztiere mit SARS-CoV-2 infizieren? Können sie Träger des Virus sein, oder erkranken sie daran? Können sie für Menschen ansteckend sein? Können gar infizierte Menschen das Virus auf Haus- und Nutztiere übertragen? Fragen, die einer Antwort bedürfen, denn SARS-CoV-2 ist vom Tier (ursprünglich vermutlich ein Fledertier) über weitere „Zwischenwirte“ (möglicherweise das Pangolin) zum Menschen gelangt und hat sich schließlich an diesen adaptiert. Die SARS-CoV-2 Infektion ist also eine Zoonose. Daher ist es wichtig, die mögliche Rolle von Tieren – und vor allem von solchen, mit denen Menschen im engeren Kontakt sind – in dieser Pandemie zu untersuchen.

Zahlreiche Berichte belegen mittlerweile: Die Übertragung von SARS-CoV-2 von infizierten Menschen auf Tiere ist möglich. Die SARS-CoV-2-Infektion ist daher auch eine Reverse Zoonose. Denn bei den meisten SARS-CoV-2-Infektionen bei Tieren (insbesondere bei Haus- und Nutztieren) konnte bestätigt werden, dass der Erreger initial von (infektiösen) Menschen auf die Tiere übertragen wurde.

Um sich mit SARS-CoV-2 zu infizieren, ist ein Rezeptor nötig, an dem das Virus im Körper andockt. Dieser Rezeptor kommt in Menschen vor – und ebenso bei manchen Tieren.

Können auch die neuen Varianten auf Tiere übertragen werden?

Virusvarianten sind durch Mutationen entstandene Varianten des (phylogenetisch) ursprünglichen SARS-CoV-2 Virus (oft als der jeweilige „Wildtyp“ bezeichnet). Solche Varianten können relevante Änderungen von Erregereigenschaften zeigen. Zu diesen Erregereigenschaften zählen beispielsweise Übertragbarkeit, Virulenz, Suszeptibilität gegenüber der Immunantwort von genesenen oder geimpften Personen. Eine erhöhte Transmissionswahrscheinlichkeit kann zu einer höheren Reproduktionsrate und folglich zu einem erhöhten Infektionsgeschehen führen. Solche Mutationen bei RNA Viren, zu denen SARS-CoV-2 gehört, sind per se nicht ungewöhnlich und spiegeln letztlich eine dynamische VirusWirts-Interaktion wieder. Längst nicht alle dieser durch Mutationen entstandenen Varianten führen tatsächlich zu für Mensch oder Tier relevanten Änderungen der Erregereigenschaften Sie können jedoch auch einen großen Einfluss auf das Pandemiegeschehen haben. Der Fokus liegt dabei vor allem auf Mutationen im Spikeprotein, da die durch Impfung vermittelte Immunreaktion sich vor allem auf das Spikeprotein konzentriert. Bestimmte Mutationen im Spikeprotein (in der Rezeptorbindungsdomäne) können darüber hinaus auch die Empfindlichkeit gegenüber neutralisierenden Antikörpern nach überstandener Infektion reduzieren, was die Gefahr einer symptomatischen Re-Infektion erhöhen könnte. Seit Mitte Dezember 2020 wird aus Großbritannien über die zunehmende Verbreitung der Virusvariante B.1.1.7 (20H/501Y.V1; VOC 202012/01; VOC: variant of concern, besorgniserregende Variante) berichtet, die sich durch eine ungewöhnlich hohe Zahl an Mutationen insbesondere im viralen S-Protein auszeichnet. Die Variante B.1.1.7 ist weltweit für steigende Zahlen von Patienten auf Intensivstationen verantwortlich. Die britische Virusvariante breitet sich auch in Deutschland rasant aus. Inzwischen dominiert die britische Mutation das Infektionsgeschehen in einigen Gebieten der Welt. B.1.1.7 ist ansteckender und gefährlicher für Menschen im Vergleich zum „Wildtyp“. Jüngere Menschen erkranken vermehrt; auch bei ihnen ist das Risiko für einen schweren Verlauf erhöht. Ab März 2021 wurde die britische Virusvariante B.1.1.7  auch bei Haustieren (Hunden und Katzen) gefunden. Es handelt sich um Fälle von Reversen Zoonosen; die Tiere wurden von ihren Haltern angesteckt, die zuvor mit dieser Variante infiziert waren.

Es hat sich im Verlauf der Pandemie also recht schnell gezeigt, dass eine gemeinsame Betrachtung der SARS-CoV-2 Fälle bei Menschen und Tieren (im Sinne eines „One-Health“-Ansatzes) notwendig ist.

Mehr Informationen über SARS-CoV-2 in Tieren finden sich hier: https://www.oie.int/en/scientific-expertise/specific-information-and-recommendations/questions-and-answers-on-2019novel-coronavirus/events-in-animals/.

 

Covid-19, eine Zoonose - aber auch eine "Reverse Zoonose"?

 

Was ist eine Zoonose, was eine Reverse Zoonose?

Es geht eine zunehmende Gefahr von nicht wirtsspezifischen Krankheitserregern aus, die von Tieren über Lebensmittel, Wasser, Vektoren, beim Kontakt mit Haustieren oder durch Kontakt mit einer kontaminierten Umgebung auf den Menschen übertragen werden können. Die Übertragung von Krankheitserregern vom Tier auf den Menschen ist daher von großer Bedeutung. Solche Infektionskrankheiten werden unter dem Begriff „Zoonosen“ subsumiert. Etwa 75% der sogenannten „emerging infectious diseases“, die den Menschen betreffen, sind Zoonosen.

Der enge Kontakt von Menschen zu Tieren ermöglicht bzw. erleichtert die Übertragung von infektiösen Mikroorganismen, darunter pathogene Viren, Bakterien, Pilze und Parasiten. Die enorme Mobilität von Menschen, Lebensmitteln, Tieren, Pflanzen und sonstigen Gütern begünstigt überdies die schnelle Ausbreitung solcher pathogenen Mikroorganismen über weite Räume.

Der Begriff „Zoonose“ wird üblicherweise verwendet, um Krankheiten zu beschreiben, deren Erreger von Tieren auf Menschen übertragen werden, bezieht sich aber auch auf den umgekehrten Übertragungsweg von Menschen auf Tiere. Während der Begriff hinsichtlich des Übertragungswegs von Tier zu Mensch noch mit dem Terminus „Anthropozoonose“ präzisiert werden kann, bezieht sich der Begriff „Zooanthroponose“ auf den Übertragungsweg von Mensch zu Tier. Die letztgenannten Begriffe werden jedoch häufig inkonsistent verwendet und sind nicht allgemein bekannt.

Der Begriff „Reverse Zoonose“ bezieht sich auf eine tierische Infektionserkrankung, bei der ein Erreger vom Menschen auf das Tier übertragen wurde. Durch die Verwendung des Begriffes Reverse Zoonose können unseres Erachtens andere künstlich klingende Wortkombinationen vermieden werden.

75% der neu auftretenden Erkrankungen des Menschen haben einen Zoonose-Charakter. 70% der neu auftretenden Erkrankungen der Tiere haben ihren Ursprung in Wildtieren. Insbesondere Fledertiere sind im Fokus der Untersuchungen, sind sie doch Wirte und Reservoire von Viren mit Potential, auch beim Menschen zu Krankheitsbildern zu führen.

Es gibt zahlreiche Beispiele von Mikroorganismen, die von Mensch zu Tier übertragen werden. Für Hepatitis-A- und -E-Viren, Masern, das humane Metapneumovirus, Influenzaviren, Rotaviren, Adenoviren, Astroviren, Enteroviren und Noroviren ist dies bekannt, und auch für Bakterien und Parasiten sind Reverse-Zoonose-Fälle häufiger beschrieben (z. B. für Giardien, Kryptosporidien).

Zoonotischer Ursprung von SARS-CoV-2

Dass bei SARS-CoV-2 ein "Übergang" vom Tier auf den Menschen stattgefunden hat, wird allgemein als gesichert angenommen. Es handelt sich also um einen zoonotischen pathogenen Erreger. Über die Ursprünge des Virus (in China) und die in Frage kommenden Reservoirtiere findet sich in der Literatur einiges. Das SARS-CoV-2 weist eine hohe Ähnlichkeit zu einem in Fledertieren gefundenen SARS-CoV auf, mit diesem teilt es über 95% seines Genoms. Deswegen werden Fledertiere als ursprünglicher Wirt des SARS-CoV-2 angenommen. Fledertiere sind die Reservoire zahlreicher weiterer pathogener Mikroorganismen. Auch viele Viren, die für Menschen und Tiere pathogen sind, finden ihren Ursprung in Fledertieren (siehe: "Fledertiere als Reservoire von Viren"). SARS-CoV-2 ist ein Beta-Coronavirus, dessen nächste Verwandte, RaTG13 und RmYN02, 2013 und 2019 in Fledertieren in der Provinz Yunnan in China gefunden worden sind. COVID-19 wurde im Dezember 2019 aus der recht weit entfernten Provinz Hubei, in Wuhan berichtet. Es fehlen jedoch noch zahlreiche wichtige Details zur Herkunft des Virus, zur Evolution, seinen nächsten Verwandten und der exakte Ort und die Zeit der ersten Infektion beim Menschen. 

Das Virus scheint vor den Ereignissen in Wuhan bereits zirkuliert zu sein, jedoch noch nicht einem einem solchen Ausmaß. Eine Anzahl der im Dezember 2019 in China detektierten Fälle stammte auch aus anderen Provinzen außer Wuhan. Daher ist noch nicht sicher, on der Markt in Wuhan eine Infektionsquelle oder eher ein Infektionsverstärker für die Mensch-zu-Mensch Übertragung war (oder gar eine Kombination von beidem) Auch in Europa war es bereits 2019 gefunden worden: Auch in Italien wurde 2019 SARS-CoV-2 bei Infizierten entdeckt worden. In einigen Ländern konnte das Virus zuerst in Abwasser nachgewiesen werden, bevor die ersten Fälle in den jeweiligen Ländern offiziell gemeldet wurden.

Als weiterer Wirt vor dem "Übergang" auf den Menschen werden der Nerz, das Schuppentier (Pangolin; Ordnung: Pholidota) oder der Marderhund diskutiert. Grundsätzlich können zwischen der Entwicklung eines Virus` in Fledertieren und dem "Überspringen" auf den Menschen (über einen Zwischenwirt) jedoch Jahre bis Jahrzehnte liegen. 

Pangoline sind Ameisen-fressende Säugetiere aus der Ordnung Pholidota, Familie Manidae. Es gibt 8 Arten weltweit in drei Gattungen. Die Gattung Manis enthält 4 Arten, die in Asien beheimatet sind. Die Gattungen Phataginus und Smutsia bewohnen mit je zwei Arten Gebiete in Afrika. In Verdacht etwas mit COVID-19 zu tun zu haben, gerieten die Pangoline, als sie als Infektionsquelle für Menschen postuliert wurden, also als eine Art Brückenwirt für ein SARS-CoV-2-ähnliches Virus aus Fledertieren der Gattung Rhinolophus (Hufeisennasen). Für einige Rhinolophus-Arten ist bekannt, dass sie sogar in Bauten, in denen sich auch Pangoline befinden, überwintern (beispielsweise Rhinolophus hipposideros: kleine Hufeisennase). Die Coronaviren des aktuellen Ausbruchs waren zu 99% ähnlich zu den Coronaviren, die in Pangolinen nachgewiesen wurden. Zudem zeigten diese Coronaviren eine deutliche Affinität zu den entsprechenden Rezeptoren in den Pangolinen. Nicht erst seit dem SARS-CoV-2 Ausbruch ist bekannt, dass der Handel (legal und illegal) mit Wildtieren für die Verbreitung zahlreicher Infektionserreger eine Rolle spielt. Diese Erreger wiederum bedrohen andere Tiere (auch Nutztiere) oder auch den Menschen. Wildtierhandel bzw. die entsprechenden Märkte werden auch im Zusammenhang mit der Ausbreitung von SARS-CoV-2 immer wieder genannt. Im Rahmen einer Studie wurde von 334 Sunda-Pangolinen (Manis javanica; Malaiisches Schuppentier), die von 2009 bis 2019 in Malaysia und Sabbah konfisziert wurden, Abstriche (Gaumen und rektal) gewonnen. Mittels PCR wurden diese Probenmaterialien anschließend auf Coronaviren, Filoviren, Orthomyxoviren und Paramyxoviren (siehe auch: Fledertiere als Reservoire von Viren) untersucht. Es wurde kein positives Testergebnis gefunden. Stellt man diese Ergebnisse in Beziehung zu den Nachweisen von Coronaviren, die in Sunda-Pangolinen in China detektiert wurden, so die Macher der Studie, weist das Ausbleiben eines Nachweises darauf hin, dass die positiv getesteten Pangoline aus China eher von Menschen oder anderen infizierten Tieren angesteckt wurden. Daher, so schlussfolgern die Autoren, seien Pangoline lediglich akzidentielle Wirte für SARS-CoV-2.  Nichtsdestotrotz kommen die Autoren zu dem Schluss, dass es wichtig ist, diesen globalen Wildtier-Handel zu beenden (siehe: Lee et al. 2020). Eine weitere Studie zur Einschätzung des Potenzials von Pangolinen bei der SARS-CoV-2 Verbreitung wurde in Afrika durchgeführt. In Zentralgabun, in Lopé, wurde beobachtet, dass Fledertiere und Pangoline sympatrisch in den gleichen Höhlenbauten leben. Bei den Pangolinen, die hierbei untersucht wurde, handelt es sich um die große Art Smutsia gigantea (Riesenschuppentier). Mindesten drei verschiedene Fledertierarten (hier: Microchiroptera = Fledermäuse) leben in den untersuchten Pangolinbauten. Zudem gibt es in Gabun gleich mehrere Pangolinarten, die mit verschiedenen Fledermausarten assoziiert sind. Diese sind aufgrund der Nutzung der gleichen Biozönosen den Fledermausviren (durch Kontakt mit dem Kot etc.) ausgesetzt. Auch in Gabun findet man übrigens die Pangoline auf Wildtiermärkten. Aufgrund der sympatrischen Lebensweise von Pangolinen und Fledertieren, so fordern auch die Autoren dieser Studie, dass Gabun Schritte unternehmen solle, um das Fangen, in den Handel bringen oder Verspeisen von Fledertieren oder Pangolinen zu untersagen (siehe: Lehmann et al. 2020). Darüberhinaus wurde ein Virus mit 92,4% Sequenzhomologie in Pangolinen gefunden (Lam et al. 2020), wobei sogar 97,4 Prozent Homologie in der Rezeoptorbindungsdomäne besteht (Andersen et al. 2020).

Trotz einiger Ansätze (Pangolin, Marderhund, Nerze...) ist "das" spezifisches Reservoir bzw. "der" Zwischenwirt noch nicht bestätigt worden.

Weiterführende Informationen: 

https://www.oie.int/en/scientific-expertise/specific-information-and-recommendations/questions-and-answers-on-2019novel-coronavirus/

 

Im November 2020 hat die WHO Studienergebnisse zum Ursprung von SARS-CoV-2 veröffentlicht: https://www.who.int/publications/m/item/who-convened-global-study-of-the-origins-of-sars-cov-2.

 

Können Tiere (bzw. Haustiere) überhaupt infiziert sein? Können infizierte Menschen Tiere anstecken? Können infizierte Tiere Menschen anstecken?

Wie aber sieht es mit der Übertragbarkeit von SARS-CoV-2 von infizierten Menschen auf Tiere - und im Besonderen auf unsere Haustiere aus? Sind die Haustiere ebenfalls Träger oder erkranken sie sogar?

Die Berichte dazu mehren sich mittlerweile. Die Übertragung von SARS-CoV-2 von infizierten Menschen auf Tiere ist möglich (und vice versa).

SARS-CoV-2 bei Hunden 

Ein 17 Jahre alter Spitz und ein zweieinhalb Jahre alter Deutscher Schäferhund wurden Anfang März 2020 in Hongkong positiv auf SARS-CoV-2 getestet, nachdem ihr Halter an COVID-19 erkrankt war. Bei beiden Hunden lagen keine typischen COVID-19-Symptome vor. Ende April 2020 erkrankte in North Carolina (USA) der Mops „Winston“ an COVID-19. Etwa zeitgleich wurden bei einem Hund (8 Jahre alte amerikanische Bulldogge) in den Niederlanden Antikörper gegen SARS-CoV-2 nachgewiesen. Es konnte keine Verbindung zu den Infektionen in den holländischen Nerzfarmen nachgewiesen werden. Der Hundehalter war zuvor an COVID-19 erkrankt. Der Hund hatte respiratorische Probleme und wurde am 30.04.2020 aufgrund der sich verschlechternden Symptomatik eingeschläfert. Am 02.06.2020 folgte die Meldung aus New York (Staten Island, USA), dass ein Deutscher Schäferhund positiv auf SARS-CoV-2 getestet wurde. Das Tier zeigte zwar respiratorische Symptome, hatte aber vermutlich auch ein Lymphom. Der Schäferhund verstarb Ende Juli 2020. Im Juni 2020 wurde eine SARS-CoV-2 Infektion bei einem Hund in Dänemark diagnostiziert. Die entsprechende Untersuchung erfolgte im Zusammenhang mit den Surveillance-Untersuchungen auf dänischen Nerzfarmen. Auch in Dänemark wurden Hundehalter sowie Halter von anderen Haustieren durch die offiziellen Stellen aufgefordert für ihre vierbeinigen Schützlinge ähnliche Präventionsmaßnahmen einzuhalten, wie sie auch für Menschen gelten. In Georgia (USA) wurde Anfang Juli 2020 ein Hund positiv auf SARS-CoV-2 getestet, der jedoch keine respiratorischen Symptome aufwies. Es zeigten sich aber plötzlich auftretende neurologische Symptome bei dem Tier. Die Symptomatik verstärkte sich im Laufe von einigen Tagen. Der Hund wurde schließlich eingeschläfert. Die progressive neurologische Erkrankung soll jedoch eine andere Ursache gehabt haben. Die Halter des 6 Jahre alten Mischlings waren zuvor ebenfalls positiv auf SARS-CoV-2 getestet worden. In der gleichen Meldung war von einem zweiten SARS-CoV-2-positiv getesteten Hund in Georgia die Rede. In Charleston County (South Carolina, USA) wurde Mitte Juli 2020 ein Hund positiv auf SARS-CoV-2 getestet. Es handelte sich um einen 8-9 Jahre alten Schäferhund-Mischling. Der Halter war zuvor ebenfalls an COVID-19 erkrankt. Der Hund litt bereits an chronischen Krankheiten und wurde aufgrund dieser Erkrankungen auch eingeschläfert. Am 04.08.2020 meldete Louisiana (USA) den ersten Fall eines infizierten Hundes in diesem US-Bundesstaat. In North Carolina (USA) ist am 11.08.2020 ein Hund an einer SARS-CoV-2-Infektion erkrankt. Der Halter hatte ihn aufgrund einer respiratorischen Symptomatik noch zum Tierarzt gebracht. Laut Mitteilung des Tierhalters wurde der Hund wohl schon vorher positiv getestet. Er hatte sich jedoch bereits wieder völlig erholt. Nun fiel der Test erneut positiv aus. Der Hund ist verstorben. Am 25.09.2020 wurde berichtet, dass auch in Japan (Tokio) bereits im Juli 2020 vier Hunde mit SARS-CoV-2 infiziert waren. Keiner der Hunde zeigte eine entsprechende Symptomatik. Auch bei diesen Fällen gehen die Behörden von einer Mensch zu Tier-Übertragung aus. Am 10.11.2020 wurde ein anderthalb Jahre alter Pudel in Süditalien (Apulien) positiv auf SARS-CoV-2 getestet. Er zeigte keinerlei Symptomatik. Der Halter wurde jedoch ebenfalls positiv getestet (https://www.eurosurveillance.org/content/10.2807/1560-7917.ES.2020.25.3.2000045.  Am 27.11.2020 wurde in China von einem SARS-CoV-2-Nachweis bei einem Hund berichtet. Auch in diesem Fall soll ein infizierter Halter Ausgangspunkt der Infektion gewesen sein. Der Hund zeigte keinerlei Symptomatik. Am 13.12.2020 meldeten die Behörden in Pennsylvania (USA) einen positiv getesteten Hund, am 03.12.2020 die Behörden aus Kansas (USA). Auch in diesem Fall lebte der Hund in einem Haushalt mit positiv getestetem Halter. Am 21.12.2020 wurde ein Hund in Florida SARS-CoV-2 positiv getestet. Auch hier war zuvor der Halter nachweislich an Covid-19 erkrankt. Der mit einer respiratorischen Problematik bereits vorbelastete Hund zeigte zwar eine Symptomatik, erholte sich jedoch schnell. Ein zweiter Hund im gleichen Haushalt blieb asymptomatisch. Am 03.02.2021 wurde in Bosnien und Herzegowina ein Hund positiv auf SARS-CoV-2 getestet. Die Ansteckung erfolgte über Familienmitglieder, bei denen bereits zuvor SARS-CoV-2 nachgewiesen wurde. In Argentinien (Santiago del Estero) wurde im Januar 2021 mehrere Hunde positiv auf SARS-CoV-2 getestet. Die Untersuchung erfolgte im Zusammenhang mit der COVID-19 Infektion des jeweiligen Halters. Die Tiere zeigten keine Symptomatik. In einem weiteren Fall in Banda (ebenfalls Santiago del Estero) wurden gleich 14 Katzen und 2 Hunde positiv getestet. Die Tiere zeigten keinerlei Symptome. In allen Fällen konnte der Kontakt mit Personen bestätigt werden, die an COVID-19 erkrankt waren.

Am 09.02.2021 folgte eine Meldung aus Hong Kong (Yuen Long District) über einen SARS-CoV-2 positiv getesteten Hund. Die Untersuchung erfolgte auch in diesem Fall, weil der Halter an COVID-19 erkrankt war. Das Tier zeigte keinerlei klinische Symptome.

Am 15.03.2021 wurde die britische Variante B.1.1.7 auch bei einem Hund und einer Katze mittels „whole genome sequencing“ bestätigt. Beide Tiere leben im gleichen Haushalt eines zuvor als SARS-CoV-2 positiv bestätigten Halters in Texas. Bei dem Hund handelt es sich um einen schwarzen Labradormischling, bei der Katze um eine gewöhnliche Kurzhaar-Hauskatze. Die Tiere zeigten bis auf ein gelegentliches Niesen keine weiteren Symptome. Beide Haustiere sind wieder vollständig genesen.

Fazit: Nach derzeitigem Stand finden sich also durchaus Nachweise von SARS-CoV-2 Infektionen (inklusive der Variante B.1.1.7) bei Hunden (https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-09/esoc-sss091720.php). Es handelt sich jedoch um Einzelfälle. In allen Fällen waren die Hunde von ihren Haltern angesteckt worden (Reverse Zoonose). Der Einfluss auf das Infektionsgeschehen bei der Pandemie ist aber als gering einzustufen. Präventionsmaßnahmen wie unten beschrieben sind dennoch indiziert, um die Übertragung vom Menschen auf die Hunde sowie von den Hunden auf die Menschen zu vermeiden.

 

SARS-CoV-2 bei Katzen

Es lagen bereits im März/April 2020 zwei Meldungen von SARS-CoV-2-Infektionen bei Katzen vor: Eine der Katzen wurde in Belgien mit typischer COVID-19 Symptomatik gemeldet, eine weitere in Hongkong. Die in Belgien infizierte Katze zeigte gastrointestinale Symptome mit Erbrechen und Durchfall sowie eine erschwerte Atmung. Bei der in Hongkong nachweislich infizierten Katze (mehrere PCR-positive Abstriche, nasal, oral und rektal) zeigte sich keinerlei Symptomatik. Sie wurde dennoch unter Quarantäne gestellt, da der Halter bestätigt an COVID-19 erkrankt war. Zudem wurden die Hygienemaßnahmen verstärkt. Beide, Halter und Katze, wurden in der Folge negativ getestet und waren schließlich symptomfrei. Am 17.04.2020 wurde berichtet, dass zwei Katzen mit entsprechender COVID-19-Symptomatik in verschiedenen Bezirken von New York (USA) positiv auf SARS-CoV-2 getestet wurden. In einem Fall hatte der Halter eine bestätigte COVID-19-Erkrankung, im zweiten Fall war die Katze ein Freigänger und es bestanden bestätigte COVID-19-Infektionen bei Personen in der Nachbarschaft. Die Symptomatik bei den Katzen war mild und umfasste Augenausfluss und gelegentliches Niesen. Beide Katzen erholten sich recht schnell. Am 02.05.2020 wurde auch in Paris eine Katze positiv getestet, die wohl von Ihrem Besitzer angesteckt worden war. Sie zeigte lediglich milde respiratorische und gastrointestinale Symptome. Am 08.05.2020 wurde bestätigt, dass in Spanien (Barcelona, Katalonien) eine Katze positiv getestet wurde, nachdem auch ihr Halter ein positives PCR-Ergebnis auf SARS-CoV-2 erhalten hatte. Negrito, so der Name der Hauskatze, starb zwar gemäß Autopsie-Bericht aufgrund einer Vorerkrankung, SARS-CoV-2 wurde jedoch ebenfalls mittels PCR nachgewiesen. Am 13.05.2020 wurde auch eine Katze in Deutschland (Bayern) positiv für SARS-CoV-2 getestet. Der Halter, der in einem Altenheim lebte, war zuvor an COVID-19 verstorben. Die Katze zeigte keinerlei Symptomatik. Ebenfalls am 13.05.2020 wurde aus Frankreich eine Katze als SARS-CoV-2 positiv gemeldet, die mutmaßlich von ihrem Halter angesteckt worden war und respiratorische Probleme entwickelte. Dies war somit der zweite Bericht aus Frankreich, diesmal aus Bordeaux. In den Niederlanden wurden Mitte Mai 2020 bei drei Katzen Antikörper gegen SARS-CoV-2 nachgewiesen, die sich in den Nerzfarmen mit den bestätigten Fällen aufhielten (siehe: SARS-CoV-2 in Nerzfarmen). Am 27.05.2020 wurde auch aus Russland eine infizierte Katze gemeldet. Sie wurde unverzüglich unter Quarantäne gestellt. Ebenfalls Ende Mai 2020 wurde ein Fall einer asymptomatischen, aber positiv getesteten Katze aus Spanien publiziert. Dies bedeutete den zweiten bestätigten Fall aus Spanien. Aus den USA (Minnesota) wurde am 03.06.2020 gemeldet, dass eine Katze von ihrem Halter angesteckt wurde, kurzzeitig Symptome im oberen Respirationstrakt entwickelte, sich jedoch schnell wieder erholte. In Großbritannien wurde am 21.07.2020 eine Katze SARS-CoV-2-positiv gemeldet. Es war dies der erste Fall einer SARS-CoV-2-Infektion, der in Großbritannien bei einem Tier festgestellt wurde. Die Katze war von ihrem Halter angesteckt worden und zeigte nur leichte respiratorische Symptome. Beide, das Tier wie sein Halter, waren kurz danach wieder wohlauf. Eine zweite Katze im gleichen Haushalt wurde negativ getestet. Am 24.07.2020 wurde erneut aus Hongkong eine positiv getestete Katze gemeldet, deren Halter an COVID-19 erkrankt war. Die Katze zeigte keinerlei Symptomatik. In Texas (USA) wurden am 06.08.2020 zwei Katzen SARS-CoV-2-positiv getestet. Auch aus Chile wurde im Oktober 2020 der Nachweis von SARS-CoV-2 bei einer Katze (bei Nasenabstrichen und im Kot) mittel PCR bestätigt. Einige Tage später fand sich die RNA auch bei zwei weiteren Katzen des Haushaltes. Die Katzen schieden das Virus 4-16 Tage aus. Auch bei diesen Fällen wurde von einer Mensch zu Tier Infektion ausgegangen. Die Katzen wurden etwa 5 Tage, nachdem sich bei den beiden Haltern COVID-19 Symptome zeigten, initial untersucht. Aus Brasilien wurde am 29.10.2020 eine SARS-CoV-2 positiv getestete Katze gemeldet. Die Katze zeigte keinerlei Symptome. Ein Hund, der im gleichen Haushalt lebte, wurde jedoch negativ getestet. Auch in diesem Fall wird von einem Kontakt mit einem infizierten Menschen ausgegangen. Am 17.11.2020 wurde eine Katze in Wisconsin (USA) positiv getestet. Sie zeigte Symptome wie Lethargie, niesen, keuchen etc., hat sich aber schnell wieder erholt. Aus den USA (Texas) wurden am 15.11.2020, 20.11.2020 und 18.12.2020 SARS-CoV-2 Infektionen bei Katzen gemeldet. Die jeweiligen Halter waren zuvor ebenfalls positiv getestet worden. Die Katzen zeigten keinerlei Symptomatik. Bei den positiv getesteten Katzen vom 20.11.2020 zeigte eine der beiden betroffenen Katzen leichte Symptome wie Niesen und Husten. In Zürich (Schweiz) wurde ein Kater am 03.12.2020 positiv auf SARS-CoV-2 getestet. Auch in diesem Fall waren die Halter bereits mittels PCR positiv auf das Virus getestet worden. Der Kater zeigte respiratorische Symptome, Niesen, Inappetenz bis Apathie. Am 14.01.2021 wurde bei einer Katze in St. Petersburg (Russland) SARS-CoV-2 nachgewiesen. Die genetische Untersuchung des Virusstamms ergab, dass es sich um die gleiche Variante handelt, die auch bei Menschen in der Region zu finden ist. Die Tierhalter zeigten zuvor milde COVID-19 ähnliche Symptome. Aufgrund der genetischen Übereinstimmung der beim Halter und bei der Katze isolierten Viren wird davon ausgegangen, dass die Halter die Katze angesteckt haben. Die Katze zeigte eine erhöhte Körpertemperatur, wurde apathisch und litt unter Appetitlosigkeit. Mittlerweile hat sich die Katze jedoch erholt. Aus Südkorea wurde am 25.01.2021 der erste Fall eines SARS-CoV-2 positiven Haustiers gemeldet. In Jinju (Provinz Gyeongsang) fiel der Test einer Katze positiv aus, die in eine Tierpension gebracht werden sollte, nachdem ihr Halter an COVID-19 erkrankt war. Aus der Schweiz (Walenstadt, St. Gallen) wurde am 28.01.2021 eine Katze positiv getestet, nachdem ihr Halter an COVID-19 erkrankt war. Ebenfalls aus der Schweiz (diesmal Zürich) kam am 31.01.2021 eine weitere Meldung einer positiv getesteten Hauskatze mit der gleichen Konstellation, nämlich der Untersuchung der Hauskatze auf SARS-CoV-2 im Zuge einer Erkrankung des Halters mit COVID-19. In Argentinien (Santiago del Estero) wurde im Januar 2021 mehrere Katzen positiv auf SARS-CoV-2 getestet. Die Untersuchung erfolgte im Zusammenhang mit der COVID-19 Infektion des jeweiligen Halters. Die Tiere zeigten keine Symptomatik. In einem weiteren Fall in Banda (ebenfalls Santiago del Estero) wurden gleich 14 Katzen und 2 Hunde positiv getestet. Eine der Katzen hatte gerade Nachwuchs mit 7 Kätzchen. Die Tiere zeigten keinerlei Symptome. In allen Fällen konnte der Kontakt mit Personen bestätigt werden, die an COVID-19 erkrankt waren. Am 10.02.2021 wurde aus Lettland über einen Fall einer SARS-CoV-2 positiv getesteten Katze berichtet. Im Rahmen einer Studie wurden Katzen von Haltern, die an COVID-19 erkrankt waren, mit getestet. Eine zweite Katze im gleichen Haushalt blieb interessanterweise negativ. Am 11.03.2021 folgte die Meldung, dass eine Katze in Estland (Tallinn) Ende Februar 2021 mittels PCR positiv getestet wurde. Die Katze zeigte Symptome wie Niesen, Husten und Erbrechen. Sie lebte in einem Haushalt mit einem Halter, bei dem SARS-CoV-2 im Vorfeld bestätigt wurde. Der Halter hat zuvor ähnliche Symptome sowie Fieber und Verlust des Geschmacksvermögens beklagt. Mittlerweile ist die Katze wieder symptomfrei.

Am 15.03.2021 wurde die britische Variante B.1.1.7 auch bei einem Hund und einer Katze mittels „whole genome sequencing“ bestätigt. Beide Tiere leben im gleichen Haushalt eines zuvor als SARS-CoV-2 positiv bestätigten Halters in Texas. Bei dem Hund handelt es sich um einen schwarzen Labradormischling, bei der Katze um eine gewöhnliche Kurzhaar-Hauskatze. Die Tiere zeigten bis auf ein gelegentliches Niesen keine weiteren Symptome. Beide Haustiere sind wieder vollständig genesen. In Italien (Piemont, Novara) wurde Mitte März 2021 bei einer Katze die Variante B.1.1.7 ebenfalls gefunden. Die Katze zeigte deutliche klinische Symptome wie Atemschwierigkeiten, akute Dyspnoe, Rasseln, Schnarchen und beidseitiger Nasenausfluss. Nach 5 Tagen waren alle Symptome (bis auf das Schnarchen) verschwunden. Auch in diesem Fall wurde die Katze vom Halter infiziert.

Fazit: Nach derzeitigem Stand finden sich weltweit einige Nachweise von SARS-CoV-2 Infektionen (inklusive der Variante B.1.1.7) bei Katzen (siehe https://doi.org/10.3201/eid2702.203884 und https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-09/esoc-sss091720.php). In allen Fällen wurden die Katzen von ihren Haltern angesteckt (Reverse Zoonose), selten zeigte sich auch eine ausgeprägte Symptomatik. Theoretisch besteht auch ein Übertragungsrisiko von infizierten Katzen auf den Menschen. Tatsächlich belegte Fälle gibt es jedoch nicht.

Der Einfluss dieses Übertragungswegs auf das Infektionsgeschehen bei der Pandemie ist aber als gering einzustufen. Präventionsmaßnahmen sind dennoch indiziert. Um das bestehende Risiko zu minimieren, dass ein Halter seine Hauskatze ansteckt, sollte der allzu enge Kontakt vermieden werden. Insbesondere bei einer bestätigten Infektion des Halters kann der  Kontakt ansonsten zu einer Infektion der Katze führen. Katzen sollen, wenn möglich, im Haus bleiben. Von der Idee, den Katzen Masken anzuziehen, wird (aus verschiedenen Gründen) abgeraten. Ebenso sollten Desinfektionsprodukte jeglicher Art nicht direkt an den Tieren angewandt werden.

Zum Umgang mit Haustieren während der Pandemie geben die US Centers for Disease Control and Prevention (CDC) nützliche Informationen: https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/daily-life-coping/pets.html.

SARS-CoV- 2 bei sonstigen Tieren

Im New Yorker Zoo (Bronx Zoo) ist Anfang April 2020 ein Tiger (Panthera tigris jacksoni) SARS-CoV-2 positiv getestet worden, der auch typische COVID-19-Symptome zeigte. „Nadia“, so der Name des 4 Jahre alten Tigerweibchens, war wohl von einem der Tierpfleger angesteckt worden, der sich zum Infektionszeitpunkt noch in der präsymptomatischen bzw. asymptomatischen Phase der Infektion befand. Es wurde angenommen, dass auch weitere Zootiere (Löwen, Tiger) infiziert wurden, da bei ihnen ähnliche Symptome beobachtet wurden. Einer der Löwen (Panthera leo) wurde am 17.04.2020 dann ebenfalls positiv getestet. Als Symptome wurden trockener Husten und schwergängiges Atmen angegeben. Etwa drei Wochen nach der ersten gemeldeten Infektion eines Tigers (genau am 22.04.2020) wurden vier weitere Tiger und drei Löwen im gleichen Zoo SARS-CoV-2-positiv getestet. Allen Zootieren ging es kurze Zeit später wieder gut.

In Indien ist Ende April 2020 ein Tiger in einem Reservat (Madhya Pradesh und Maharashtra) gestorben, bei dem SARS-CoV-2 nachgewiesen wurde. Die dort arbeitenden Ranger sind unter Quarantäne gestellt worden. In Folgemeldungen wurde dann relativiert, ob der Tiger eher „an“ oder „mit“ SARS-CoV-2 gestorben war.

Am 12.08.2020 wurde aus dem Zoo in Johannesburg, Südafrika, berichtet, dass ein Puma (Puma convolor) positiv getestet wurde, nachdem ein Kontakt mit einem infizierten Menschen bekannt geworden war.

In einem Zoo in Knoxville, Tennessee (USA) wurde Ende Oktober 2020 ein Tiger positiv auf SARS-CoV-2 getestet. Drei der dort lebenden malaysischen Tiger zeigten eine milde, recht unspezifische Symptomatik, weswegen Untersuchungen eingeleitet wurden. Bei dem 11 Jahre alten „Bashir“ fiel der SARS-CoV-2 Test (PCR) positiv aus. Einige Tage später waren jegliche Symptome bei den drei Tigern verschwunden. Auch in diesem Fall wird davon ausgegangen, dass das Virus von einem asymptomatischen Zoo-Mitarbeiter eingeschleppt wurde.

Am 08.12.2020 wurde bekannt, dass im Zoo von Barcelona (Spanien) 4 Löwen positiv für SARS-CoV-2 getestet wurden. Die Löwen Nima, Kiumbe, Zala und Run Run zeigten eine milde Symptomatik. Nach 15 Tagen waren alle Tiere wieder symptomfrei. Zwei Zoowärter wurden im Vorfeld ebenfalls positiv getestet.

Im Zoo von Jefferson (Kentucky, USA) wurden 3 Schneeleoparden (Pantera uncia) am 27.11.2020 positiv auf SARS-CoV-2 getestet. Einer der Schneeleoparden zeigte eine milde respiratorische Symptomatik. Infizierte Zoowärter sollen das Virus eingeschleppt haben.

Im San Diego Zoo Safari Park wurden Anfang Januar 2021 einige Gorillas positiv auf SARS-CoV-2 getestet. Zwei der Gorillas zeigten entsprechende Symptomatik mit Husten. In Stuhlproben wurde SARS-CoV-2 detektiert. Auch in diesen Fällen ist davon auszugehen, dass ein infizierter Zoo-Mitarbeiter die Tiere angesteckt hat. Es handelt sich um die ersten „natürlichen“ Infektionsfälle bei Affen, während bisher lediglich Berichte über experimentelle Infektionen vorlagen. Die infizierten Gorillas im San Diego Zoo Safari Park sind nach ihrer SARS-CoV-2 Infektion (B.1.429 Linie) bereits im Januar 2021 wieder genesen. Bei einigen zeigten sich milde Symptome wie Husten, Nasenausfluss und ein lethargisches Auftreten. Alle Gorillas sollten daraufhin daraufhin mit einem rekombinanten gereinigten Spike-Protein-Impfstoff geimpft werden (siehe auch: https://www.oie.int/fileadmin/Home/MM/12th_call_AHG_COVID-19.pdf).

In einem schwedischen Zoo wurden am 14.01.2021 ein Tiger und zwei Löwen SARS-CoV-2 positiv getestet. Der 17jährige Tiger zeigte initial Appetitlosigkeit, gefolgt von schweren respiratorischen und neurologischen Symptomen. Er wurde aufgrund der Entwicklung der Erkrankung und seines hohen Alters eingeschläfert. Ein weiterer Tiger im gleichen Gehege zeigte lediglich milde respiratorische Symptome. Die Löwen im Nachbargehege zeigten ebenfalls milde respiratorische Symptome. In Stuhlproben wurde SARS-CoV-2 nachgewiesen. Auch in diesem Fall wurden bei einigen symptomatischen Zoomitarbeitern SARS-CoV-2 nachgewiesen.

Am 23.12.2020 wurden aus Celje, Slovenien die positive Testung eines als Haustier gehaltenen Frettchens (Mustela putorius furo, Familie Mustelidae) gemeldet. Im Vorfeld waren bereits die Halter an Covid-19 erkrankt. In Spanien (Provinz Ciudad Real) wurde SARS-CoV-2 bei 6 (von 71 untersuchten) Frettchen nachgewiesen (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.01.14.426652v1). Es handelte sich hierbei um Frettchen, die in verschiedenen „Haushalten“ für die Kaninchenjagd gehalten werden.

Es sollten die Nerze sein, die in den Fokus der Öffentlichkeit geraten, denn ab Ende April 2020 wurden Fälle von positiv getesteten Nerzen (Neovision vison: amerikanischer Nerz, Mink) aus Nerzfarmen in den Niederlanden (vor allem Nordbrabant und Limburg) gemeldet. Bis Ende Oktober 2020 waren bereits 70 Farmen in den Niederlanden betroffen. Im Zuge der Untersuchungen wurde festgestellt, dass Nerze offenbar, ähnlich wie Menschen und andere Tiere, die Infektion symptomfrei überstehen können. Es stellte sich aber auch heraus, dass Nerze COVID-19-analoge Symptome entwickeln und auch daran versterben können. Im Rahmen der Untersuchung der ersten Fälle in den betroffenen Nerz-Farmen zeigte sich, dass Mitarbeiter der Farmen zuvor ebenfalls COVID-19-typische (gastrointestinale bzw. respiratorische) Symptome gezeigt hatten. Daher wurde angenommen, dass initial eine „Mensch-zu-Nerz“-Infektion stattgefunden hatte, sowie anschließend auch eine Weiterverbreitung von „Tier zu Tier“. Als Gegenmaßnahme wurden die betroffenen Nerz-Farmen großräumig abgesperrt, die Hygienemaßnahmen wurden verschärft, und der Transport von Nerzen aus den betroffenen Farmen wurde untersagt. Alle Tiere in den betroffenen Farmen wurden gekeult. Besuchsverbote folgten für alle Nerz-Farmen. Die niederländische Regierung verfügte, 128 Nerz-Farmen bis März 2021 zu schließen (beabsichtigt war die Schließung erst für das Jahr 2024). Die Dynamik, mit der seit Ende April Meldungen über neu betroffene Farmen in den Niederlanden eingingen, zeigt, dass die dortigen Behörden es über Monate nicht schafften, die Ausbreitung von Farm zu Farm zu stoppen. Immer noch ist nicht klar, wie das Virus von Farm zu Farm gelangte bzw. wie genau es sich ausbreitete. Die Meldungen über betroffene Nerz-Farmen in den Niederlanden verloren bis Ende 2020  nicht an Dynamik. Trotz Bekämpfungsmaßnahmen wurden nach wie vor neue Farmen als „betroffen“ gemeldet. Bei Umgebungsuntersuchungen konnten SARS-CoV-2-Viren selbst im Staub in der Nähe der Tiere nachgewiesen werden. Katzen und andere in der Nähe der Farmen lebende Tiere wurden in die Umgebungsuntersuchungen mit einbezogen. Bei 24 freilaufenden Katzen aus der Umgebung von zwei betroffenen Farmen wurden Proben zur Untersuchung auf SARS-CoV-2 (PCR) bzw. SARS-CoV-2-Antikörper (Neutralisationstest) entnommen. Bei sieben Katzen wurden SARS-CoV-2-Antikörper nachgewiesen, eine Katze wurde auch in der PCR schwach positiv getestet. Man geht davon aus, dass die Katzen von den Nerzen angesteckt wurden. Erschwerend kommt hinzu, dass nicht immer die gleichen „Nerz-Varianten“ des Virus in verschiedenen Farmen des gleichen Besitzers gefunden wurden. So fanden sich bei verschiedenen Farmen eines Nerz-Züchters in Ostbrabant gleich drei verschiedene SARS-CoV-2-Varianten. Auch in benachbarten Farmen waren es nicht die gleichen Virusvarianten, die im Rahmen der Untersuchungen entdeckt wurden. Die Varianten, die in Dänemark von betroffenen Tieren auf Menschen übertragen wurden (siehe unten), wurden auch in den Niederlanden in einer Nerz-Farm gefunden. Mit Stand Januar 2021 wurden Nerze auf 70 Farmen gekeult. Die öffentlichen Stellen in den Niederlanden haben alle Nerzfarmen geschlossen. Ab 2021 wurde die Haltung von Nerzen verboten (https://www.oie.int/fileadmin/Home/MM/Netherlands_6_January_2021_to_OIE_update_situation_SARS-CoV-2_in_mink.pdf).

Kann das Virus vom Nerz auf den Menschen übertragen werden?

Mitte Mai 2020 meldete das holländische Gesundheitsministerium, dass davon auszugehen ist, dass sich einer der Arbeiter auf der besagten Nerz-Farm bei den infizierten Nerzen angesteckt hat. Ende Mai 2020 wurde ein weiterer Fall eines Farmarbeiters entdeckt, der sich mutmaßlich bei den infizierten Nerzen angesteckt hatte (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.09.01.277152v1). Auch die bei Menschen und Tieren aus möglichen Infektionsketten analysierten Virusgen-Sequenzen (von Nerz-Varianten) lassen den Schluss zu, dass in zwei Fällen holländische Farmarbeiter von Nerzen infiziert wurden. Offenbar kann SARS-CoV-2 über längere Zeit in den Tierpopulationen der betroffenen Farmen persistieren und zirkulieren. Es wird davon ausgegangen, dass die Viren initial von infektiösen Menschen (Pfleger, Farmarbeiter) auf die Tiere übertragen worden waren. Da in der Folge aber auch zwei Fälle bestätigt wurden, bei denen SARS-CoV-2 von den Nerzen auf Menschen übertragen wurde, stellt diese Infektionskette durchaus eine Gefahr für die öffentliche Gesundheit (Public Health) dar (https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-09/esoc-sss_1091720.php).

Auch in Dänemark kam es ab Mitte Juni 2020 zu SARS-CoV-2-Ausbrüchen auf Nerz-Farmen. Diese wurden unter Quarantäne gestellt und die Tiere gekeult. Auch hier war die Infektion der Tiere wahrscheinlich durch Mitarbeiter des Betriebes erfolgt. Ähnlich wie in den Niederlanden wies die dänische Regierung nach dem Auftreten der ersten Fälle Screening-Maßnahmen an. Die getroffenen Schutzmaßnahmen (Zugang, Handel etc.) entsprachen denen, die auch in den Niederlanden getroffen wurden. Die deutlich ausgeweiteten Testungen in den Nerz-Farmen trugen auch zu den rapide steigenden Zahlen bei.  Im Norden Dänemarks wurden 30% der Personen, die Kontakt zu den Farmen hatten, positiv getestet. 27% dieser Fälle ging auf Nerz-assoziierte Stämme zurück. Bis zum Juni 2020 zeichnete sich Dänemark für 40% der weltweiten Nerzpelzproduktion verantwortlich. Bis zum Ende der angeordneten Keulung waren etwa 25% der Farmen betroffen, was etwa 3-4 Millionen infizierten Tieren entspricht. Durch Farmarbeiter aus zahlreichen anderen Ländern wurden möglicherweise diese Nerz-Varianten auch in andere Länder (z.B. Kroatien) verbracht. Bis zum 12.11.2020 waren 255 Farmen betroffen. Mit Datum 01.12.2020 waren 290 Nerz-Farmen (von 1147 Farmen; und damit etwa 20% aller dänischen Farmen) betroffen.

Nachdem schon die Virusausbreitung in den dänischen Nerzfarmen nicht unter Kontrolle gebracht werden konnte, wurden Virusstämme in den Tieren nachgewiesen, die aufgrund von Mutationen verringerte Sensitivität gegen Antikörper zeigte. 5 verschiedene Cluster von „Nerz-Varianten“ wurden bereits nachgewiesen. Insbesondere Cluster 5 beunruhigt die Wissenschaftler. Die in den Tieren gefundene SARS-CoV-2 Variante aus dem Cluster 5 wurde in der Folge auch bei 12 Menschen in der Region nachgewiesen. Insgesamt wurden bei der Untersuchung von über 5000 Proben insgesamt 214 weitere mit Nerz-Varianten infizierten Menschen gefunden. Die dänische Regierung hat umgehend strenge Maßnahmen erlassen, um die Ausbreitung der Virusstämme zu verhindern. Am 07.12.2020 wurde aus Dänemark gemeldet, dass immer mehr Beschäftigte der Nerz-Farmen positiv auf SARS-CoV-2 getestet wurden. Sequenzuntersuchungen zeigten, dass es sich bei einem Teil der Virusstämme um Nerz-Varianten handelte. Mit Datum 09.12.2020 wurde bekannt gegeben, dass auf mindestens einer der betroffenen Nerz-Farmen in Nord-Jütland auch die dort lebenden bzw. streunenden Katzen getötet wurden, nachdem bei einigen der Katzen positive PCR-Nachweise sowie Antikörpernachweise vorlagen. Am 21.12.2020 hat Dänemark beschlossen die Nerzfarmen bis 2022 zu schließen. Ende 2020 hat die dänische Regierung die Keulung aller Nerze in den Farmen angeordnet, um ein potentielles Tierreservoir auszuschalten. Mehr als 17 Millionen Nerze wurde bis dato in Dänemark gekeult. Die bestätigten Fälle der Übertragung von Nerz-Stämmen auf den Menschen haben wohl zu dieser Entscheidung beigetragen. In der Umgebung der betroffenen Nerzfarmen wurden Wildtiere (Nerze, Füchse, Marderhunde) und streunende Katzen getestet.

Sind die Nerz-Varianten des Virus besonders gefährlich?

Die Nerz-Varianten des Virus zirkulieren recht leicht zwischen den Nerzen, aber auch zu Menschen, die in engerem Kontakt zu den Tieren stehen. Die Übertragbarkeit der Nerz-Varianten ist ähnlich wie die bereits zirkulierenden Varianten. Diejenigen Personen, die sich mit der Cluster 5 – Variante angesteckt hatten, zeigten keine gravierenderen Symptome als Menschen, die mit anderen SARS-CoV-2 Varianten infiziert waren. Es besteht jedoch immer die Möglichkeit, dass diese Varianten einen Einfluss auf Reinfektionen, Effektivität der Impfung, Behandlung mit Plasma von genesenen Patienten oder monoklonalen Antikörpern haben (https://www.ecdc.europa.eu/sites/default/files/documents/RRA-SARS-CoV-2-in-mink-12-nov-2020.pdf).

In Schweden befanden sich 2020 etwa 40 Nerz-Farmen mit ungefähr 600.000 Tieren. Am 24.10.2020 wurde auch der erste Fall aus Schweden gemeldet. Gleich mehrere Nerze wurden auf einer Nerz-Farm in Solvesborg in Blekinge positiv auf SARS-CoV-2 getestet. In der betroffenen Farm befanden sich etwa 9.500 Tiere. Auch Farmarbeiter (inklusive dem Farmbesitzer und dessen Vater) wurden hier bereits positiv getestet, so dass auch bei diesen Fällen davon ausgegangen werden kann, dass Menschen initial die Tiere angesteckt haben. Keulungen wurden jedoch noch nicht angeordnet. Am 06.11.2020 wurden 9 weitere bestätigte Fälle von Nerz-Farmen im südöstlichen Teil des Landes (ebenfalls Blekinge) gemeldet. In schwedischen Nerz-Farmen wurde die in Dänemark nachgewiesene Mutante (Cluster 5; siehe oben) nicht gefunden. Am 20.12.2020 wurden aus der gleichen Gegend (Blekinge) drei weitere Farmen mit positiven Fällen bei den Nerzen gemeldet. Die Zahl der betroffenen Farmen stieg somit auf 13. Bis zum Dezember 2020 gab es in Schweden keine Anweisung für eine Keulung von Nerzen. Bislang gehören alle SARS-CoV-2 Varianten (bei den Nerzen oder auch bei Farmarbeitern) zu der sogenannten Linie B1.1.39. Sonstige Mutationen wurden bislang keine festgestellt. Surveillance-Maßnahmen wurden umgesetzt.

In Spanien wurden im Juli 2020 knapp 93.000 Nerze gekeult, nachdem auch hier die Tiere auf einer Nerz-Farm positiv getestet worden waren. Die Farm befindet sich in Aragon (La Puebla de Valverde) in Galizien. Die Frau eines der Farmarbeiter war im Mai 2020 positiv auf SARS-CoV-2 getestet worden. Das Kontakt-Tracing führte dann auch zur Nerz-Farm. Mittlerweile waren nämlich vierzehn Farmarbeiter positiv getestet worden. Initial wurden die Tiere auf der Farm isoliert und dann untersucht. Als in einer Stichprobe von 90 Tieren etwa 80% der Tests positiv ausfielen, wurde die Entscheidung getroffen, alle Tiere zu keulen. Die Tiere zeigten durchweg keinerlei Symptomatik. Aus Spanien (Kastilien und Leon) wurde am 26.01.2021 SARS-CoV-2 positiv getestete Nerze aus Nerz-Farmen gemeldet. Die Tiere zeigten keine klinischen Symptome. Infizierte Farmarbeiter sollen auch hier das Virus in die Farm eingetragen haben.

Die italienischen Nerz-Farmen befinden sich in der Lombardei, in Venetien, in den Abruzzen und in der Region Emilia-Romagna. Am 27.10.2020 wurden auch Nerze in einer italienischen Nerz-Farm positiv auf SARS-CoV-2 getestet. Folgetests fielen jedoch negativ aus. Bis zum 10.08.2020 waren 9 Nerz-Farmen betroffen. Am 23.11.2020 wurde seitens der italienischen Behörden bekanntgegeben, dass bis Ende Februar 2021 alle Nerz-Farmen in Italien geschlossen sein werden.

Am 13.11.2020 wurden SARS-CoV-2 Fälle bei Nerzen auf 2 Nerz-Farmen in Nord-Griechenland (Kozani und Kastoria) gemeldet. Etwa 2500 Tiere wurden daraufhin gekeult. Im Vorfeld wurden Farmarbeiter ebenfalls positiv getestet. Anfang Dezember 2020 sind weitere 11 Fälle auf Nerz-Farmen bestätigt worden. Diese Farmen befinden sich in den Regionen West Mazedonien, Kozani, Kastoria und Grevena. Auf diesen Farmen wurden Fälle bei den Farmarbeitern gemeldet. Die Tiere zeigten keinerlei Symptomatik. Bei den Fällen auf allen 12 Nerz-Farmen in Griechenland wird davon ausgegangen, dass infizierte Farmarbeiter das Virus eingeschleppt haben. Entsprechende Schutzmaßnahmen sind eingeleitet, ebenso Genomanalysen. Am 15.12.2020 folgte die Mitteilung, dass die Nerz-typische Y453F-Mutation im Spike-Protein des Virus bei 5 infizierten Farmarbeitern gefunden wurde. Diese Mutation findet sich auch bei der Cluster 5 Variante, dort aber zusammen mit einigen anderen Mutationen. In Nerzen einer der Farmen in West-Mazedonien konnte die Virusvariante ebenfalls nachgewiesen werden. Seit dem ersten Nachweis auf Nerz-Farmen sind mittlerweile weitere 14 Farmen betroffen. In Griechenland wird deswegen diskutiert, auch die Farmarbeiter prioritär zu impfen.

Am 22.11.2020 wurde aus Frankreich (Champrond-en-Gâtine, Département Eure-et-Loir, Region Centre-Val de Loire) der erste Fall eines infizierten Nerzes in einer Farm gemeldet. Die 1000 Nerze auf der Farm wurden gekeult.

Aus Litauen wurden am 26.11.2020 die ersten Fälle von SARS-CoV-2 bei Nerzen auf einer Nerz-Farm (im Jonava Bezirk) berichtet. Ein Farmarbeiter wurde ebenfalls positiv getestet. Die Farm wurde geschlossen und weitgehende Hygienemaßnahmen eingeführt. In Litauen wurden bis dato etwa 1,6 Millionen Nerze auf etwa 86 Farmen gehalten. Am 30.11.2020 wurde gemeldet, dass über 300 Nerze gestorben sind. Mittels PCR konnte eine SARS-CoV-2-Infektion bei den Tieren bestätigt werden. Auch für die Fälle in Litauen wird angenommen, dass das Virus von einem infizierten Farmarbeiter eingeschleppt wurde.

Aus Polen erreichten uns die ersten Meldungen über SARS-CoV-2 Fälle bei Nerzen am 24.11.2020. 8 infizierte Tiere wurden auf einer Farm in Woiwodschaft Pommern gemeldet. Auch in polnischen Nerz-Farmen wurden mehrere Farmarbeiter SARS-CoV-2 positiv getestet. Diese Fälle aus dem Norden Polens wurden von den Behörden nicht bestätigt. Im Februar 2021 wurden aus Leźno, Leźno, Powiat Kartuski die ersten offiziellen Fälle von positiv getesteten Nerzen aus Nerz-Farmen gemeldet. In Polen befinden sich über 350 Nerz-Farmen. In den gemeldeten Fällen wird eine initiale Infektion der Nerze durch Farmarbeiter angenommen.

Aus den USA wurde am 17.08.2020 der erste bestätigte Fall einer SARS-CoV-2-Infektion bei einem Tier in einer Nerz-Farm in Utah gemeldet. Auslöser der entsprechenden Untersuchungen war eine unüblich große Zahl an Todesfällen unter den Tieren gewesen. SARS-CoV-2 war daraufhin bei fünf Tieren nachgewiesen worden. Die Farm wurde unverzüglich unter Quarantäne gestellt. Mitarbeiter dieser Farm waren zuvor bereits positiv getestet worden. Es gibt 245 Nerz-Farmen in 22 Bundesstaaten der USA. Davon befinden sich die meisten im Bundesstaat Utah. Allein dort sind bis zum 02.10.2020 tausende Nerze innerhalb von nur 10 Tagen an SARS-CoV-2 Infektionen gestorben. Neun Farmen sind unter Quarantäne. Insbesondere aus den USA wurde berichtet, dass vor allem Nerze im Alter von 1-4 Jahren an SARS-CoV-2 Infektionen verstarben, während jüngere Nerze davon verschont blieben (die Lebenserwartung beträgt 7 bis 10 Jahre). Auch in den USA wird angenommen, dass Farm-Arbeiter das Virus in die Farmen eingeschleppt haben. Einige der Mitarbeiter wurden positiv getestet. Nach dem Bekanntwerden der ersten Fälle wurden in den Farmen Schutzmaßnahmen ergriffen. So wurden die Farmarbeiter getestet, die Desinfektionsmaßnahmen wurden implementiert oder verstärkt, restriktive Zugangsberechtigungen und Quarantänemaßnahmen wurden erlassen etc. Während des Ausbruchs in den Nerz-Farmen in Utah wurden keine Nerz-zu-Mensch-Übertragungen bestätigt. Aus dem Bundesstaat Wisconsin wurde gemeldet, dass fast einen Monat nach der Bestätigung der ersten 9 Fälle etwa 5000 Nerze im Taylor County verendet sind bzw. gekeult wurden. Am 04.11.2020 wurde eine zweite Farm mit positiven Fällen gemeldet. Eine Zusammenfassung der Fälle aus Wiskonsin sowie eine globale Betrachtung findet sich hier: https://www.chron.com/news/article/Wisconsin-s-mink-farming-industry-now-seen-at-15925473.php. Aus den USA erreichte uns am 11.12.2020 die Meldung, dass bei einem wilden Nerz ein PCR-Test auf SARS-CoV-2 positiv ausgefallen ist. Das Ergebnis resultiert aus einer One-Health-Surveillance-Studie des United States Department of Agriculture (USDA) Animal and Plant Health Inspection Service. Eine Zusammenfassung der Fälle aus Wiskonsin sowie eine globale Betrachtung findet sich hier: https://www.chron.com/news/article/Wisconsin-s-mink-farming-industry-now-seen-at-15925473.php. Die Symptome bei den Nerzen auf den US-Farmen wurden durchweg als stärker beschrieben als die gemeldeten Symptomen aus europäischen Nerzfarmen. Die genauen Gründe hierfür können mannigfaltig sein und sind bislang nicht suffizient geklärt (https://doi.org/10.3390/life11020123).

Aus Kanada (British Columbia) wurde am 07.12.2020 gemeldet, dass es einen Ausbruch bei Nerzen auf einer Nerz-Farm (Fraser Valley; British Columbia) gegeben hat. Im Vorfeld wurden bereits 8 Mitarbeiter der Farm positiv getestet. Es wird angenommen, dass infizierte Menschen das Virus in die Farm eingeschleppt haben. Einige Farmarbeiter wurden am 03.12.2020 positiv getestet. Die Tiere zeigten zu dieser Zeit keinerlei Symptomatik. In den Folgetagen zeigte sich jedoch ein leichter Anstieg in der Mortalitätsrate (1%).

In Irland wurde die Entscheidung getroffen, als Vorsichtsmaßnahme drei Nerz-Farmen zu schließen und alle Nerze zu keulen.

Fazit:

Die Zahlen in den Nerz-Farmen in den Niederlanden, in Dänemark, in Schweden, in den USA und in Italien, Griechenland, Kanada, Frankreich, Litauen, Polen und Spanien belegen bereits eindrucksvoll, dass insbesondere Nerze sehr suszeptibel für SARS-CoV-2 sind. Nerzfarmen befinden sich vor allem auch in China und Finnland. Aus den letztgenannten Ländern liegen jedoch derzeit keine Informationen über Fälle, Surveillance-Ergebnisse etc. vor. 

Warum gerade Nerze?

Nerze besitzen in ihren Lungen ebenfalls ACE-2 Rezeptoren, an die das Virus binden kann. Dies ist sicherlich eine der Ursachen dafür, dass Nerze (bzw. Vertreter der Familie der Marder, Mustelidae) als Wirte für SARS-CoV-2 fungieren können. Nerze (Neovision vision) und Iltisse (Mustela putorius) gehören zur gleichen Familie der Marder (Mustelidae) und sind sehr suszeptibel für SARS-CoV-2. Auch als Übergangswirt für die SARS-CoV-2 Viren (bzw. deren Verwandte) zwischen den Fledertieren und dem Menschen werden sie diskutiert.

Sobald Tiere als SARS-CoV-2-Reservoir identifiziert werden, ergibt sich ein Public-Health-relevantes Problem durch die Möglichkeit der Rückübertragung von Virusvarianten aus dem tierischen Reservoir auf den Menschen. Im Fall der Nerz-Farmen ist davon auszugehen, dass Farmarbeiter das Virus initial auf die Tiere übertragen haben. Innerhalb der Nerzpopulation in Dänemark kam es zu Mutationen. Die neuen Varianten sind dann wieder auf Menschen rückübertragen worden. Sie können sich grundsätzlich in Schlüsseleigenschaften wie Virulenz, Übertragbarkeit und Impfstoffempfindlichkeit von der in der menschlichen Population vorherrschenden Variante unterscheiden.

Eine globale Risikoanalyse zur Thematik der Nerz-Farmen bzw. auch Wildtieren ist im Februar 2021 veröffentlicht worden (siehe: „SARS-CoV-2 in animals used for fur farming – global early warning system and risk assessment“). Auslöser zu diesem Statement waren sicherlich die Meldungen aus den Nerzfarmen in den Niederlanden, beginnend im April 2020 und die Nerz-Varianten aus Dänemark (Cluster 5). Der One-Health-Ansatz wird auch hier wieder betont (https://www.euro.who.int/en/health-topics/health-emergencies/coronavirus-covid-19/news/news/2021/2/new-assessment-shows-high-risk-of-introduction-and-spread-from-fur-farming-of-the-virus-that-causes-covid-19).

Zum Statement der World Organisation for Animal Health (OIE) zu den Fällen auf den Nerz-Farmen: 

https://www.oie.int/en/for-the-media/press-releases/detail/article/oie-statement-on-covid-19-and-mink/?fbclid=IwAR3y6B84EzR7lhyFfH-XIy8zg8aafPXm0E0-6RdxBw7X103FzR5v0X9P4Ac&cHash=83a7e5fc23.

https://www.oie.int/en/scientific-expertise/specific-information-and-recommendations/questions-and-answers-on-2019novel-coronavirus/

https://www.oie.int/en/for-the-media/press-releases/detail/article/oie-statement-on-covid-19-and-mink/>.

Informationen zu Farmtieren:

https://www.oie.int/fileadmin/Home/MM/Draft_OIE_Guidance_farmed_animals_cleanMS05.11.pdf

 

Studien zur Übertragung auf/von Tieren  -  Surveillance

Mittlerweile sind in verschiedenen Ländern zahlreiche Studien zur Übertragbarkeit von SARS-CoV-2 auf Tiere durchgeführt worden. Die beim Menschen auftretenden Varianten könnten auf Tiere einen fulminanten Effekt haben. Daher ist die Surveillance bei Wildtieren, Farmtieren und Haustieren gleichermaßen wichtig.

Im Folgenden wird ein Überblick über die wichtigsten Ergebnisse gegeben:

  • Die Übertragung von SARS-CoV-2 mittels Tröpfcheninfektion auf Frettchen (Mustela putorius) ist nachgewiesen. In einigen Studien konnte eine hohe Virusreplikation beobachtet werden. Frettchen können SARS-CoV-2 auch an nicht infizierte Tiere der gleichen Art weitergeben. In einer anderen Studie hieß es zu Beginn des Jahres 2020 jedoch, dass Frettchen nicht suszeptibel für SARS-CoV-2 sind. Selbst bei direkter Exposition schienen sich die 29 eingesetzten Versuchstiere nicht zu infizieren. Möglicherweise liegt die Erklärung dieser diskrepanten Ergebnisse darin, dass es einen signifikanten Unterschied zwischen experimentellen Studien und natürlichen Infektionen (bzw. auch Expositionsstudien) gibt.
  • Die Übertragung von SARS-CoV-2 mittels Tröpfcheninfektion auf Katzen ist möglich, so die Ergebnisse einiger Studien. Infizierte Katzen haben selten Symptome, entwickeln jedoch später protektive Antikörper. Vor allem junge Katzen zeigten sich recht suszeptibel. Zudem wurde die Übertragung von Katze zu Katze bestätigt. Katzen könnten somit ein „stummer“ intermediärer Wirt für SARS-CoV-2 sein. Sie scheiden das Virus jedoch nur über wenige Tage aus.
  • Hunde können gemäß Studienlage ebenfalls infiziert werden und bauen auch Antikörper auf.
  • Gemäß weiterer Studienergebnisse repliziert SARS-CoV-2 in Hunden, Schweinen, Hühnervögeln und Enten kaum. Schweine und Hühnervögel werden daher als nicht suszeptibel für eine intranasale Infektion angenommen.
  • Bei Goldhamstern führt das Virus zu Gewichtsverlust und einer Beeinträchtigung der Lunge. Goldhamster können SARS-CoV-2 auch an nicht infizierte Tiere der gleichen Art weitergeben, so die Ergebnisse einer weiteren Studie.
  • Die intranasale Inokulation von SARS-CoV-2 bei Fledertieren der Art Rousettus aegyptiacus (Nilflughund, Familie Pteropodidae, „Megabats“) führte in Laborversuchen zu einer Infektion. Die so infizierten Flughunde konnten auch andere Flughunde infizieren.
  • Untersuchungsergebnisse belegen, dass „Zielzellen“ für SARS-CoV-2, die den ACE-2 Rezeptor und die Serinprotease TMPRSS2 besitzen, bei Katzen gehäuft in verschiedenen Organsystemen vorkommen. Im Pangolin (Schuppentier) fanden sich die Zielzellen ebenfalls, jedoch in geringerer Zahl im Vergleich zu Katzen. Auch in Hunden ließen sich die Zielzellen nachweisen. Ähnliches gilt für Geflügel. Auch in Schweinen wurden sie gefunden, weswegen gerade bei Schweinen eine Überwachung (Surveillance) angeraten wird, um ihre mögliche Beteiligung als Zwischenwirte zu eruieren.
  • Kaninchen können experimentell mit SARS-CoV-2 infiziert werden, sind also suszeptibel. Die Versuchstiere (hier: Weiße Neuseeländer) zeigten jedoch keinerlei Symptomatik. Die Virusverbreitung ist bei dieser Spezies deutlich geringer einzuschätzen als etwa bei Nerzen oder Hamstern.
  • Studien, die im Friedrich-Löffler-Institut durchgeführt wurden, ergaben Ergebnisse, die darauf hindeuten, dass Marderhunde (Nyctereutes procyonoides) eine mögliche Rolle als intermediärer Wirt von SARS-CoV-2 spielen könnten. Marderhunde sind suszeptibel für SARS-CoV-2 und können das Virus auch auf andere Marderhunde übertragen. Die Inokulation des Virus erfolgte bei 9 Marderhunden intranasal. Diesen so infizierten Tieren wurden 3 weitere gesunde Marderhunde beigestellt, um eine Transmission zu untersuchen. Von den 9 Tieren, denen das Virus inokuliert wurde, infizierten sich 6. In Oropharyngealabstrichen und Nasalabstrichen konnte das Virus mittels PCR nachgewiesen werden. Die PCR-Ergebnisse blieben bis zu 16 Tage nach Infektion positiv. Von den drei „Kontakttieren“ infizierten sich wiederum zwei. Keines der Tiere zeigte Symptome. Histopathologisch konnte lediglich eine leichte Rhinitis festgestellt werden. Ab dem achten Tag nach Infektion konnten bei allen Tieren Antikörper nachgewiesen werden. Marderhunde werden in China aufgrund ihres Fells zu Millionen in Farmen gehalten. Im Fall der SARS-CoV-1 Epidemie (2002-2003) konnten (neben den Zibetkatzen) die Marderhunde als weiterer Wirt bestätigt werden (https://science.sciencemag.org/content/302/5643/276/tab-article-info). Bislang fehlt noch dieser weitere Wirt für SARS-CoV-2, dessen engste Verwandte bei Fledertieren nachgewiesen wurden. ACE2 (Angiotensin Converting Enzyme 2) dient bei den Marderhunden als effizienter Rezeptor, sowohl für SARS-CoV-1 als auch SARS-CoV-2. https://doi.org/10.1101/2020.08.19.256800.
  • Am 28. Oktober 2020 wurde eine Studie zur Aerosol-Übertragung veröffentlicht, bei der Frettchen als Versuchstiere eingesetzt wurden (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.10.19.345363v1). Aufgrund der Menschen-ähnlichen Lungenphysiologie und der Rezeptorähnlichkeiten eignen sich Frettchen für derartige Studien. Die Rolle von Aerosolen für die Übertragung wurde deutlich herausgestellt.
  • Im Rahmen einer Studie wurden 6 Rinder mit SARS-CoV-2 infiziert und diese anschließend mit 3 gesunden Rindern zusammen gehalten. In 2 der infizierten Rinder konnte eine Virusreplikation und eine Serokonversion nachgewiesen werden. Alle in der Studie verwendeten Rinder hatten bereits Antikörper gegen bovine Coronaviren (BCoV), die bei Rindern vor allem Diarrhö auslösen. Eine Kreuzreaktivität mit diesen BCoV zeigte sich bei den SARS-CoV-2 spezifischen PCR-Tests nicht. Gegen diese BCoV gibt es zudem bereits Impfstoffe. Die 3 gesunden Rinder wurden nicht infiziert. Für die Pandemie spielen Rinder als Wirte wohl keine Rolle, so die Schlussfolgerung. Es sind auch keine „natürlichen“ Infektionen bei Rindern nachgewiesen.
  • In einer US-kanadischen Studie wurde im Dezember 2020 nachgewiesen, dass auch Schweine suszeptibel für SARS-CoV-2 sind (https://dx.doi.org/10.3201/eid2701.203399). Bislang vorliegende Studienergebnisse waren anderslautend (https://science.sciencemag.org/content/368/6494/1016 und https://doi.org/10.1016/S2666-5247(20)30089-6). Während die infizierten Versuchstiere kaum Symptome zeigten, fand keine Virusausscheidung statt. Somit konnte der Erreger auch nicht an andere, nicht infizierte Schweine weitergegeben werden. Studien bei Schweinen laufen mittlerweile in mehreren Ländern.
  • Im Sommer 2020 nutzten Wissenschaftler in Colorado (USA) Schwarzfußiltisse (Mustela nigripes) zur Testung von Impfstoffen gegen SARS-CoV-2. Die Art, die wie die Nerze zur Familie Mustelidae gehören, ist vom Aussterben bedroht und wird daher als „vulnerable Spezies“ eingestuft (https://globalbiodefense.com/2020/12/23/at-risk-of-extinction-black-footed-ferrets-get-experimental-covid-vaccine/).
  • Studienergebnisse mit Affen zeigten, dass Makaken und grüne Meerkatzen (Chlorocebus spp.) suszeptibler für SARS-CoV-2 sind als Neuweltaffen wie die Büschelaffen (z.B. Callithrix jacchus)
  • Die Untersuchung zur ACE2-Rezeptorstruktur einiger nicht-humaner Primatenarten ergab, dass Menschenaffen (Schimpansen, Bonobos, Gorillas und Orang-Utans) und alle afrikanischen und asiatischen Schmalnasenaffen ähnliche Rezeptoren ausbilden, wie sie auch beim Menschen vorkommen. Die Rezeptoren der amerikanischen Schmalnasenaffen differieren jedoch dermaßen, dass eine experimentelle Infektion von Büschelaffen (Callithrix jacchus) beispielsweise nicht gelang (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.04.09.034967v1).
  • Weißwedelhirsche (Odocoileus virginianus; Familie Cervidae) wurden in die Studien zum Wirtsspektrum von SARS-CoV-2 aufgenommen, da bekannt ist, dass sie ebenfalls ACE-2-Rezeptoren besitzen. Sie zeigen eine ähnliche Suszeptibilität für SARS-CoV-2, wie sie auch beim Menschen vorliegt. Intranasale Inokulation der Viren resultierte in subklinischen Infektionen sowie Virusausscheidung in Nasalsekreten. Es erfolgte zudem eine Weiterverbreitung von SARS-CoV-2 von infizierten Tieren auf nicht infizierte Tiere. Alle infizierten Tiere zeigten eine Serokonversion und entwickelten ab Tag 7 nach Infektion Antikörper (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.01.13.426628v1.full.pdf). Hirsche werden weltweit ebenfalls als „Farmtiere“ gehalten. Da die Weiterverbreitung innerhalb der Art bestätigt wurde (ähnlich wie bei Katzen und Nerzen), sind entsprechende Surveillance- und Sicherheitsmaßnahmen indiziert.
  • In einer im Januar 2021 veröffentlichten Studie wurden Hirschmäuse, Buschschwanzratten (beide Unterfamilie Neotominae) und Streifenskunks (diese gehören zu den Marderverwandten, Musteloidea) als suszeptibel für SARS-CoV-2 beschrieben. Sie können bei experimenteller Inokulation von hohen Virusmengen das Virus auch in respiratorischen Sekreten ausscheiden. Baumwollschwanzkaninchen, Fuchshörnchen, Wyoming-Ziesel, Schwarzschwanz-Präriehunde, Hausmäuse und Waschbären zeigen sich nicht empfänglich für SARS-CoV-2 (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.01.21.427629v1.full.pdf).
  • In den USA wurde ein wilder Nerz positiv auf SARS-CoV-2 getestet. Das Ergebnis resultiert aus einer One-Health-Surveillance-Studie des United States Department of Agriculture (USDA) Animal and Plant Health Inspection Service.
  • In Brasilien werden Studien bei Fledertieren durchgeführt. So wird beispielsweise auch Desmodus rotundus (eine Vampirfledermaus) untersucht.

Epidemiologische Studien:

  • In einer Studie der Universität Utrecht wurden je 500 Blutproben von Hunden und Katzen auf Antikörper untersucht, um die Rolle von Tieren bei der Übertragung besser einschätzen zu können. In einer Blutprobe eines Hundes (0,2 %) und in zwei Blutproben von Katzen (0,4 %) wurden Antikörper nachgewiesen. Serologische Tests bei Kaninchen ergaben keinen Nachweis von Antikörpern.
  • In einer chinesischen Studie aus Wuhan wurden Antikörper bei Katzen im Serum untersucht. Etwa 10 % der Seren waren im ELISA (Enzymimmuntest) positiv für SARS-CoV-2-Antikörper.

 

Derzeitiges Fazit

Die bereits vorliegenden Fallberichte und Studienergebnisse zeigen eindringlich, wie wichtig ein ONE Health – Ansatz bei der Bewältigung der Pandemie ist.

Es ist nach den gegenwärtigen wissenschaftlichen Erkenntnissen davon auszugehen, dass SARS-CoV-2 von infizierten Menschen auf bestimmte Tierspezies übertragen werden kann. Auch untereinander können sich die Tiere anstecken.

Bislang wurden SARS-CoV-2-Infektionen vor allem bei Karnivoren aus drei Familien nachgewiesen: Canidae (Hunde), Felidae (Katzen) und Mustelidae (Marder, Frettchen, Nerze). Surveillance-Untersuchungen zur Klärung der Suszeptibilität für SARS-CoV-2 sind daher bei deutlich mehr Tierarten (Haustiere, Nutztiere und Wildtiere) nötig. Zahlreiche Studien sind in verschiedenen Ländern hierzu bereits durchgeführt worden oder angelaufen. Nach den bisher vorliegenden Erkenntnissen kann die Beteiligung eines tierischen Reservoirs an der Pandemie nicht völlig ausgeschlossen werden, eine hohe Durchseuchung von Wildtieren wurde jedoch bislang jedoch nicht entdeckt.

Die Rolle von Haustieren als Reservoire von Infektionserregern, die auch Nutztieren gefährlich werden können, ist grundsätzlich vor allem bei Hunden und Katzen bekannt. Daher ist es auch so wichtig, zu untersuchen, ob infizierte Haustiere als (permanente) Reservoire von SARS-CoV-2 für Menschen dienen können. Es deutet allerdings derzeit nichts darauf hin, dass Hunde oder Katzen trotz ihrer nachgewiesenen Suszeptibilität eine nennenswerte Rolle bei der Verbreitung des Virus in der gegenwärtigen Pandemie spielen. Relevant für die Weiterverbreitung von SARS-CoV-2 ist (bis auf Einzelfälle) die Übertragung von Mensch zu Mensch via Tröpfcheninfektion und Aerosole.

Die Miteinbeziehung von Haustieren in die Untersuchungen zu SARS-CoV-2 zeigt eindrücklich, wie wichtig es ist auch nach tierischen Wirten zu suchen. So konnte auch für die britische Variante bestätigt werden, dass sie Artbarrieren überwinden kann. Die Ziele der Einbeziehung von Haustieren in die Untersuchungen zu SARS-CoV-2 bestehen darin, mehr über die Übertragung von SARS-CoV-2 zwischen Menschen und Menschen zu erfahren, die möglichen Auswirkungen des Virus auf die Tiergesundheit zu eruieren und vor allem auch, herauszufinden, ob bestimmte (Haus-) Tiere ein Reservoir für das Virus sein können. Es ist wichtig ausschließen zu können, dass Haustiere an den Virus-Übertragungszyklen (inklusive den Mutanten/Varianten) beteiligt sein könnten.

Grundsätzlich kann festgestellt werden, dass von den infizierten Haustieren (Hunde und Katzen) lediglich ein Viertel leichte (Covid-19 ähnliche) Symptome zum Zeitpunkt des positiven Nachweises des Halters zeigten. Die Symptome verschwanden jedoch wieder ohne Therapie.

Impfungen auch für Tiere?

Die Weltgesundheitsorganisation WHO zählt derzeit 263 Impfstoff-Projekte. Mit Stand März 2021 sind weltweit klinische Studien bei 83 Impfstoffkandidaten in Durchführung. Ein Viertel dieser Impfstoffe befinden sich in fortgeschrittener klinischer Entwicklung, 6% in Phase 4 Studien (klinische Studien nach der Zulassung). Der Rest der Impfstoffkandidaten befindet sich noch in früheren Phasen der klinischen Entwicklung. Es gibt also 20 Impfstoffe, die sich in Phase 3 bzw. Phase 4 der Entwicklung befinden. Bei den Impfstoffen handelt es sich um mRNA-Impfstoffe (z.B. BioNTech/Pfizer, Moderna), Vektor-Impfstoffe (z.B. Oxford/AstraZeneca, Johnson & Johnson, CanSino, Sputnik V) oder Impfstoffe mit inaktivierten Viren (z.B. Covaxin, Sinovac, QazCovid-in, CoviVac). Da immer mehr verschiedene Impfstoffe zur Verfügung stehen (am 21.12.2020 wurde bereits in der EU der erste Impfstoff beim Menschen zugelassen), kamen Diskussionen über den Einsatz dieser oder ähnlicher Vakzine auch bei Tieren auf. Da Tiere jedoch im Infektionsgeschehen bzw. Pandemiegeschehen keine zentrale Rolle spielen, besteht aus Public Health – Sicht keine Veranlassung dafür. Aus einigen Ländern (z.B. USA, Russland, Australien) ist jedoch bekannt, dass an Tiervakzinen gearbeitet wird. Lediglich die Befürchtung, dass die großen Affen von SARS-CoV-2 empfindlich getroffen werden, könnten, ist sicherlich zu berücksichtigen. Für solche Tiergruppen gilt, dass Präventionsmaßnahmen jetzt das Maß aller Dinge sein müssen, zum Schutz der Menschen vor neuen Virusvarianten und zum Schutz der Tiere vor Infektionen durch die Menschen.

Empfehlungen:
Es wird empfohlen, dass infizierte Besitzer von Haustieren den allzu engen Kontakt mit ihren Haustieren und anderen Tieren vermeiden. „Gassi-Gänge“ sollten kurz gehalten werden und die Hunde dabei nur an der Leine geführt werden. Ist ein Haustierbesitzer an COVID-19 erkrankt, sollte die Pflege des Haustiers von einer anderen Person im Haushalt wahrgenommen werden. Hierzu ist es zielführend, sich im Vorfeld Gedanken über eine Notfallbetreuung für das Tier zu machen. Ist das nicht möglich, sind die gleichen Vorsichtsmaßnahmen, wie sie bereits für den Mensch-zu-Mensch-Kontakt vorgegeben sind, einzuhalten: möglichst im Haus bleiben, Mund-/​Nasenschutz verwenden, persönliche Hygienemaßnahmen etc. Obwohl derzeit noch wenige (experimentelle) „Tier-zu-Tier“-Übertragungen bestätigt sind, ist ein nachweislich an einer SARS-CoV-2-Infektion erkranktes Haustier von anderen Haustieren fernzuhalten. Ähnliches gilt für den Kontakt von infizierten Haustieren und Nutztieren. Ist der Halter infiziert und muss in Quarantäne, sollte das Haustier ebenfalls in häuslicher Quarantäne bleiben. Entsprechende Hygienemaßnahmen (Händewaschen o.ä.!) sind auch grundsätzlich beim sonstigen Umgang mit Tieren nötig.

Die Centers for Disease Control and Prevention in Atlanta (CDC) empfehlen,

  • den Kontakt von Haustieren und Menschen außerhalb des Haushalts zu minimieren,
  • Katzen zur Kontaktvermeidung mit anderen Menschen oder Tieren im Haus zu lassen (wenn möglich),
  • Hunde strikt an der Leine zu führen, um Abstand zu anderen Menschen und Tieren zu gewährleisten,
  • Hundewiesen oder Parks zu meiden, wo viele Hunde und Menschen zusammenkommen.

Mehr Informationen über SARS-CoV-2 in Tieren finden sich hier: https://www.oie.int/en/scientific-expertise/specific-information-and-recommendations/questions-and-answers-on-2019novel-coronavirus/events-in-animals/

Zum Umgang mit Haustieren während der Pandemie geben die US Centers for Disease Control and Prevention (CDC) nützliche Informationen:
https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/daily-life-coping/animals.html

sowie
https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/animals/interim-guidance-managing-people-in-home-care-and-isolation-who-have-pets.html

sowie

https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/animals/pets-other-animals.html

Die Weltorganisation für Tiergesundheit bietet eine Übersicht über die von SARS-CoV-2 betroffenen Tiere: https://www.oie.int/en/scientific-expertise/specific-information-and-recommendations/questions-and-answers-on-2019novel-coronavirus/events-in-animals/

Informationen aus/für Deutschland:
https://www.openagrar.de/servlets/MCRFileNodeServlet/openagrar_derivate_00029177/Empfehlung-Umgang-mit-empfaenglichen-Haustieren_23-04-2020.pdf

FAQ: Welche Rolle spielen Haus- und Nutztiere? https://www.fli.de/de/aktuelles/tierseuchengeschehen/coronavirus/

https://www.openagrar.de/servlets/MCRFileNodeServlet/openagrar_derivate_00033633/FAQ-SARS-CoV-2_2020-11-04-bf.pdf

Link zu Infektionen bei Katzen: https://doi.org/10.3201/eid2702.203884

Zum Umgang mit Wildtieren:
http://www.iucn-whsg.org/COVID-19GuidelinesForWildlifeResearchers

Das Netzwerk CREID (Centers for Research in Emerging Infectious Diseases) hat zum Ziel, pathogene Mikroorganismen zu detektieren, die von Wildtieren auf den Menschen übergehen (Zoonosen). Es soll als weltweite Surveillance-Struktur dienen. Ziel ist es, die nächste potentielle Pandemie zu erkennen, bevor der Erreger vom Tier auf den Menschen übertragen wird.

 

 

 

 

Auf dieser Seiter finden sich einige (wie wir finden) nützliche Links zur Thematik.

 

  • Überblick über den weltweiten Stand und Verlauf der COVID-19-Pandemie von der Johns-Hopkins-University in Baltimore, USA. 

https://www.worldometers.info/coronavirus/

  • Projektionen und darauf basierende Vorhersagen beruhend auf Berechnungen der Universität Washington.

http://covid19.healthdata.org

  • Robert-Koch-Institut (RKI): Nationale Daten und Informations-Plattform

https://www.rki.de/covid-19

  • Bundesministerium für Gesundheit (BMG): Tagesaktuelle Informationen zum Coronavirus

https://www.bundesgesundheitsministerium.de/coronavirus.html

  • Epidemiologische „on-time“-Erfassung durch die John-Hopkins-Universität, Maryland, USA

https://www.coronavirus.jhu.edu/map.html

  • European Center for Disease Control and Prevention (ECDC): Europäische Daten und Informationsplattform

https://www.ecdc.europa.eu/en/covid-19-pandemic

  • Weltgesundheitsorganisation (WHO): Internationale Daten und Informationsplattform

https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019

  • Centers for Disease Control and Prevention (CDC): US-Daten und Informationsplattform

https://www.coronavirus.gov

  • National Institute of Health (NHI): Informationsplattform des US-Department of Health

https://www.nih.gov/health-information/coronavirus

  • World Organisation for Animal Health

https://www.oie.int/en/scientific-expertise/specific-information-and-recommendations/questions-and-answers-on-2019novel-coronavirus/oies-response

 

Diagnostik/Therapie

  • Nationales Konsiliarlabor für Coronaviren an der Charité, Berlin

https://virologie-ccm.charite.de/diagnostik/konsiliarlaboratorium_fuer_coronaviren/

  • Informationsplattform des Instituts für Mikrobiologie der Bundeswehr, München

https://instmikrobiobw.de/startseite/diagnostik-und-medizinische-b-aufklaerung/2019-ncov

  • AWMF: Aktuelle Informationen und Leitlinien zu COVID-19

https://www.awmf.org/die-awmf/awmf-aktuell/aktuelle-leitlinien-zu-covid-19.html

 

Fachgesellschaften/Verlage

  • Thieme-Verlag: Artikel und Links zu COVID-19

https://thieme.de/corona

  • Deutsche Gesellschaft für Internistische Intensivmedizin und Notfallmedizin (DGIIN): Therapiehinweise, Leitlinien zur Intensivtherapie bei COVID-19-Erkrankungen

https://www.dgiin.de

 

Praktische Hinweise

  • Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU): Anleitung zum An- und Ablegen der Schutzbekleidung

https://www.youtube.com/watch?v=qe0KxtMRjfM

https://www.youtube.com/watch?v=-0xK95m_DWg

  • Ärztliches Zentrum für Qualität in der Medizin (ÄZQ): Patienteninformationen zu COVID 19

https://www.patienten-information.de/kurzinformationen/coronavirus