Viren

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Verbreitung

Neue Krankheitsfälle entstehen, wenn Viren von einem Lebewesen auf ein anderes übertragen wurden. Viele Viren, z. B. die Erreger von Grippe oder Masern, werden durch Tröpfcheninfektion übertragen, d. h. durch Versprühen erregerhaltigen Speichels beim Sprechen, Husten oder Niesen. Andere Viren, etwa Durchfallerreger wie Noro-Viren, werden auf fäkal-oralem Weg übertragen, insbesondere durch ungenügendes Händewaschen nach dem Toilettenbesuch. Wieder andere, z. B. der Gelbfiebererreger und die so genannten Arboviren, werden durch Insektenstiche verbreitet. Viruserkrankungen sind endemisch (sie kommen in einer bestimmten Gegend bei anfälligen Personen regelmäßig vor) oder epidemisch, d. h., sie treten in großen Wellen auf und befallen dann Tausende von Menschen. Ein Beispiel für eine epidemische Viruserkrankung ist das alljährliche weltweite Vorkommen von Grippeerkrankungen. 1968 starben durch die so genannte Hongkong-Grippe etwa 700 000 Menschen. 1997 wurden in Rumänien über 500 Menschen mit dem ursprünglich aus Afrika stammenden, von Stechmücken übertragenen West-Nile-Virus infiziert, 50 Infizierte starben. In Nordamerika verursachte dieses zuvor niemals in Amerika festgestellte Virus, das offenbar von Zugvögeln eingeschleppt worden war, seit 1999 mehrere Epidemien: 2002 wurden in den USA etwa 4 000 Menschen damit infiziert, 246 starben. Und die SARS-Epidemie forderte 2002/2003 über 800 Menschenleben.

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Behandlung

Derzeit gibt es für Virusinfektionen keine völlig zufrieden stellenden Behandlungsmöglichkeiten, da die meisten Arzneimittel, die Viren zerstören, auch die Zellen schädigen. Das Medikament Alpha-Adamantanamin wird in einigen Ländern verbreitet zur Behandlung von Atemwegsinfektionen eingesetzt, die durch Grippeviren vom Typ A hervorgerufen werden. Isatin-Beta-Thiosemicarbazon ist gegen Pocken wirksam. Einige Analogstoffe zu Vorstufen der Nucleinsäure scheinen bei schweren Herpesinfektionen hilfreich zu sein.

Ein viel versprechendes antivirales Mittel, Interferon, wird in der Zelle selbst gebildet. Dieses nichttoxische (ungiftige) Protein, das in einigen virusinfizierten Tier- und Menschenzellen produziert wird, kann andere Zellen vor einer solchen Virusinfektion schützen. Bis vor kurzem war die Erforschung der Interferonanwendung durch die begrenzte Verfügbarkeit reinen Interferons behindert. Dank der neuen Technik des molekularen Klonens von genetischem Material (siehe Gentechnik) ist es heute jedoch möglich, dieses Protein in größeren Mengen herzustellen.

Die einzig wirksame Möglichkeit, einer Virusinfektion vorzubeugen, ist die Schutzimpfung. Beispielsweise konnten die Pocken durch die weltweite Einführung der Pockenschutzimpfung in den siebziger Jahren des 20. Jahrhunderts ausgerottet werden (da manche Länder jedoch noch immer Laborvorräte an Pockenviren aufbewahren, fürchtet man heute die Gefahr eines Terroranschlags durch Pockenviren). Es wurden zahlreiche antivirale Impfstoffe für Mensch und Tier entwickelt. Für den Menschen gibt es z. B. Impfungen gegen Masern, Röteln, Poliomyelitis und Grippe. Die Immunisierung mit einem Virusimpfstoff regt das körpereigene Immunsystem zur Bildung bestimmter Proteine an, so genannter Antikörper. Diese schützen vor der Infektion mit dem betreffenden Virus. Die zur Immunisierung verwendeten Viren werden zuvor so behandelt, dass sie selbst nicht mehr krankheitserregend wirken.

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Pflanzeninfektionen

Viren sind für eine Vielzahl von Pflanzenkrankheiten verantwortlich und führen häufig zu schweren Ernteschäden. Verbreitete Viruserkrankungen (Virosen) bei Pflanzen sind die Vergilbungskrankheit der Rübe, die Blattrollkrankheit der Kartoffel und die Infektion mit dem Tabakmosaikvirus. Pflanzen haben feste Zellwände, die für Pflanzenviren undurchdringbar sind. Daher werden Pflanzenviren hauptsächlich durch Pflanzen fressende Tiere verbreitet, beispielsweise Insekten. Wenn Insekten an infizierten Pflanzen fressen, bleiben Viren an ihren Mundwerkzeugen haften. Bei der nächsten Nahrungsaufnahme können die Insekten diese Viren gesunden Pflanzen einimpfen. Auch Fadenwürmer (Nematoden) können Viren übertragen, wenn sie die Wurzeln gesunder Pflanzen befallen.

In infizierten Pflanzenzellen können sich enorme Mengen von Pflanzenviren ansammeln. Beispielsweise kann das Tabakmosaikvirus 10 Prozent des Trockengewichts einer infizierten Pflanze ausmachen. Die Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Pflanzenviren und Pflanzenzellen sind begrenzt, da sich Pflanzen meist nicht direkt infizieren lassen, sondern nur mittelbar, beispielsweise über Insekten. Zellkulturen, die im Labor mit Pflanzenviren infiziert werden können, sind nicht allgemein verfügbar.

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Die Rolle der Forschung

Die Untersuchung von Viren und ihrer Wechselwirkung mit Wirtszellen gab Anregung zu zahlreichen biologischen Grundlagenforschungen auf Molekularebene. Beispielsweise wurde die Boten-RNA, die innerhalb der Zelle den genetischen Code der DNA zu den Orten der Proteinsynthese transportiert, bei der Erforschung der Replikation von Bakteriophagen in Bakterienzellen entdeckt. Die Untersuchung von Bakteriophagen war auch für die Beschreibung der biochemischen Faktoren von Bedeutung, welche die Umsetzung von genetischen Informationen einleiten und beenden. Die Kenntnis der Virusreplikation ist eine wesentliche Grundlage für das Verständnis biochemischer Vorgänge in höher entwickelten Organismen.

Viren eignen sich gut als Modellsysteme bei der Erforschung von Steuerungsvorgängen der Erbinformation, da sie im Wesentlichen kleine genetische Informationseinheiten darstellen, die sich vom Erbmaterial der Wirtszelle unterscheiden. Dadurch ist es der Wissenschaft möglich, kleinere, einfachere Replikationssysteme zu untersuchen, die aber auf denselben Prinzipien wie bei der Wirtszelle basieren. Ein Großteil der Virenforschung zielt auf die Entschlüsselung des Vermehrungsmechanismus ab, um Möglichkeiten zu finden, virales Wachstum einzudämmen und damit Viruserkankungen zu bekämpfen. Die Erforschung von Viruskrankheiten hat auch wesentlich zum Verständnis der körpereigenen Immunreaktion auf infektiöse Erreger beigetragen. Antikörper im Blutserum und in den Absonderungen der Schleimhäute, die zur Beseitigung von Fremdkörpern wie Viren aus dem Organismus beitragen, wurden durch die Untersuchung ihrer Reaktionen auf Virusinfektionen gründlicher beschrieben. Das Interesse der Wissenschaft konzentriert sich nunmehr stark auf die Isolierung bestimmter viraler Gene. Diese Gene können durch molekulares Klonen zur Herstellung großer Mengen bestimmter viraler Proteine dienen, die wiederum als Impfstoffe Verwendung finden.