Varizella-zoster-Virus

Das Varizella-zoster-Virus – ein die Windpocken und die Gürtelrose verursachendes DNA-Virus

Das Varizella-zoster-Virus (VZV) ist ein hochkontagiöses DNA-Virus. Es gehört zur Gruppe der Herpesviren und ist weltweit verbreitet. Über pathogenetische Mechanismen ruft es diverse Krankheitsbilder an den Schleimhäuten und der Haut hervor. Das Varizella-zoster-Virus bildet den Erreger für die Windpocken- und Gürtelrosen-Erkrankung (Herpes zoster) des Menschen.

Des Weiteren verursacht es das seltene Reye- sowie das kongenitale Varizella-Syndrom (fetales Varizellen-Syndrom).

Windpocken Virus

Varizella-zoster-Virus © molekuul.be – Fotolia.com

 

 

 

 

Die Morphologie des Varizella-zoster-Virus

Das VZV gehört zur Gattung „Varicellovirus“, zusammen mit dem Herpes-simplex-Virus zur Unterfamilie der Alpha-Herpes-Virinae sowie zur Familie der Herpesviridae. Dabei handelt es sich um das dritte humanpathogene α-Herpesvirus. Es besteht aus:

  • dem linearen DNS-Kern,
  • dem Kapsid,
  • dem Tegument,
  • der Lipidhülle und
  • den Glykoproteinen.

Von den humanpathogenen Herpesviren ist der Varizella-zoster-Virus der kleinste. Sein Aufbau ist dem des Herpes-simplex-Virus sehr ähnlich. Der Durchmesser des Virions reicht von 150 bis 200 Nanometer. Das VZV-Genom umfasst 125.000 Basenpaare (bp).

Dabei bezeichnet der Begriff „Genom“ hier die Gesamtheit der in dem Varizella-zoster-Virus enthaltenen Erb-Informationen. Das doppelsträngige lineare DNA-Genom besteht aus einer langen und einer kurzen Untereinheit (UL = unit long, und US = unit short). Sie begleiten internationale (IRL, IRS und terminale (TRS, TRL) repetitive Regionen. Das Genom codiert für etwa 70 Gene.

Den linearen DNS-Kern umschließt ein ikosaedrisches Nukleokapsid, das ein Tegument sowie eine Lipidhülle umgibt. In Letztgenannter befinden sich für die Pathogenese bedeutende Glykoproteine. Um in die Wirtszelle einzudringen, fusioniert die virale Hülle des Varizella-zoster-Virus mit der Plasma-Membran der Wirtszelle. Dabei stehen „Mannose-6-Phosphat“-haltige Oligosaccharide der äußeren viralen Hülle mit den sich an der Oberfläche der Wirtszelle befindenden Proteoglykanen in Interaktion. Die Fusion ermöglicht die Penetration von Varizella-zoster-Viren durch sich auf der Zelloberfläche befindende „Mannose-6-Phosphat“-Rezeptoren.

Tegumentproteine treten daraufhin in das Zytosol der Wirtszelle ein und gelangen zu dessen Zellkern, wo die Penetration stattfindet. Das Nukleokapsid ist nun nackt und verschmilzt mit der äußeren Kernmembran. Es setzt das virale DNS-Genom im Zellkern frei und nimmt die Form eines Ringes an. Die anschließende Expression (Umsetzung genetischer Information in Protein) der VZV-Gene kontrollieren die Tegument-Proteine, die sich in Form eines Ringes an die virale DNS binden. Der wichtigste Regulator der Transkription bildet das IE62-Protein. Dieses initiiert diejenige der überwiegenden Anzahl der VZV-Genpromotoren. Die VZV-Proteinsynthese ist der Beginn eines hochregulierten Prozesses. Dieser verläuft in drei Schritten und ist von der RNA-Polymerase der Wirtszelle abhängig.

 

Als Erstes erfolgt eine Expression der immediate early (IE) genes. Deren Produkte stellen die Transkriptions-Regulatoren dar. Einmal im Zytoplasma der Wirtszelle exprimiert, gelangen die synthetisierten Proteine, in den Zellkern. Dort angekommen, regulieren sie die weitere Transkription der IE herunter. Gleichzeitig initiieren sie die Synthese der early genes (E), die DNS-Helikase/Primas, und DNS-Polymerase enthalten.

Weitere Bestandteile der early genes sind einsträngige DNS-Bindungsproteine, die sich für die Replikation der viralen DNS verantwortlich zeigt. Während des letzten Schrittes erfolgt die Synthese der „late“-Proteine. Diese enthalten strukturelle Elemente zu denen das Kapsomer und Glykoproteine gehören. Diese zeigen sich für den Aufbau neuer Varizella-zoster-Viren erforderlich.

Die Aufnahme der so entstandenen viralen DNS erfolgt in vorgeformte Kapside. Diese verlassen den Zellkern durch die innere Zellkern-Membran per Knospung. Dadurch bilden sich primär umhüllte Virionen im perinukleären Raum. Daraufhin kommt es zu einer Verschmelzung der primären Hülle mit der äußeren Kernmembran. Die Nukleokapside gelangen ins Zytoplasma. Ihre fertige Hülle, welche die Akquisition der Glyko- und Tegument-Proteine einschließt, bekommen die Virionen durch Knospung in Vesikel, deren Synthese im Golgi-Apparat stattfindet. Die nun als reif bezeichneten Virionen verlassen die Wirtszelle nach erfolgter Fusion der Vesikelmembran mit der Zellmembran und verbreiten sich.

 

Vorkommen des Varizella-Zoster-Virus

Der Virus findet weltweit Verbreitung. Er gilt als der Verursacher der häufigsten Infektionskrankheiten in Deutschland. Eine Impfung vermeidet die Ansteckung. Die Mutter überträgt dem Neugeborenen bei der Geburt maternale Antikörper, die wenige Monate ihren Dienst verrichten. Zur Hochsaison der Ansteckung mit dem VZV gehören das Frühjahr und der Winter. Vor der allgemeinen Impfempfehlung im Jahr 2004 traten durchschnittlich 750.000 Erkrankungen jährlich auf. Häufig betroffen waren Kleinkinder und Kinder im schulfähigen Alter. Der überwiegende Teil der Erwachsenen (95 Prozent) bildete VZV-Antikörper.

Die Einführung der Impfung senkte das Erkrankungsrisiko drastisch. Innerhalb von acht Jahren gingen die Erkrankungen um 85 Prozent zurück. Das signifikanteste Ergebnis trat laut Robert-Koch-Institut bei Kindern bis zehn Jahre ein. Nachzulesen in: Epidemiologisches Bulletin vom 7. Januar 2013 / Nr.1 „Stellungnahme der Ständigen Impfkommission (STIKO). Evaluation der Varizellen-Impfempfehlung durch die STIKO“.

Bei der Impfmaßnahme handelt es sich um eine Empfehlung der Ständigen Impfkommission (STIKO) aus dem Jahr 2004. Die erste Immunisierung erfolgt für Kinder zwischen dem elften und dem vierzehnten Lebensmonat. Dabei verabreichte der Kinderarzt eine einmalige Dosis. Seit 2009 besteht eine neue Regelung. Sie umfasst nunmehr zwei Impfdosen, die der behandelnde Arzt im Abstand von vier Wochen verabreicht. Das oben genannte Bulletin zeigt die Entwicklung der Erkrankungen durch die Varizellen und die positiven Auswirkungen der Impfmaßnahmen auf. Studien zur Langzeitwirkung des Schutzes stehen derzeit aus. Dabei geht es im Wesentlichen um die Frage, ob die zweimalige Immunisierung durch den Impfstoff bis ins Erwachsenenalter ausreicht.

In Deutschland sieht die STIKO ihre langfristigen Impfziele als erreicht an. Eine weitere Frage steht noch offen, diese bezieht sich auf die Wirkung der Varizellen-Impfung im Hinblick auf die Vermeidung einer späteren Herpes Zoster. Diese Erkrankung betrifft im Wesentlichen ältere Personen ab dem fünften Lebensjahrzehnt. Eine Veröffentlichung von Hope-Simpson bestätigt, dass die Hälfte aller 85-Jährigen mindestens einmal im Leben an Herpes Zoster erkrankten (Hope-Simpson RE: Herpes Zoster in general practice. Postherpetic neuralgia. J R Coll Gen Pract 1975; 25:571).

 

Die Übertragung des Varizella-zoster-Virus, die Inkubationszeit und die Klinik

Das hochansteckende Varizella-Zoster-Virus verbreitet sich über die Luft (aerogen) in Form von virushaltigen Tröpfchenkernen. Diese scheidet der Mensch durch Husten oder Atmen aus. Sie führen in einem großen Umkreis zu einer Ansteckung. Ebenso überträgt sich der Virus durch Kontakt mit dem Bläscheninhalt von Mensch zu Mensch in Form einer Schmierinfektion. Neben dem Bläscheninhalt und dem Speichel erweist sich die Konjunktivalflüssigkeit als infektiös. Die durchschnittliche Inkubationszeit liegt bei zwei Wochen bis zu sechzehn Tagen. In Ausnahmefällen beträgt sie acht bis 21 Tage. Im Zuge einer passiven Immunisierung dauert der Ausbruch fast 28 Tage.

Der Varizella-Zoster-Virus verursacht bei Erstkontakt die Varizellen (Windpocken). Varizellen weisen eine hohe Kontagiosität auf. Kommt es zu einer Exposition, erkranken im Schnitt 90 Prozent von 100 empfänglichen Personen. Zu diesen zählen Menschen, die keine Immunisierung durch einen VZV-Impfstoff erhielten oder keine Varizellen oder spezifische Antikörper besitzen. In der Regel betrifft die Erkrankung Kinder. Sie ist, sofern die Erkrankten über eine ausreichende Immunkompetenz verfügen, harmlos. Neben Fieber treten juckende Exantheme sowie Papeln, Bläschen, Krusten und Roseolen auf. Die Inkubationszeit beträgt circa zwei Wochen.

Der Erkrankte erwirbt eine lebenslange Immunität. Ebenso lange persistieren die Varizella-Zoster-Viren im Körper. Sie halten sich in der Latenzphase in den Spinalganglien auf. Kommt es zu einer Schwächung des Organismus, reaktivieren sie sich und lösen den Herpes Zoster (Gürtelrose) als Zweiterkrankung aus. Sie betrifft in der Regel nur den Versorgungsbereich des befallenen Ganglions. Der Patient erleidet neben Symptomen wie Schmerzen und Fieber Hyperästhesien sowie ein dermatombegrenztes Exanthem. Herpes Zoster weist eine niedrige Kontagiosität auf. Bei dieser Erkrankung befindet sich der infektiöse Varizella-Virus ausschließlich in der Bläschenflüssigkeit. Aufgrund dessen minimiert sich die Ansteckungsgefahr durch Abdeckung der Hautläsionen.

Seltener tritt eine diaplazentale Übertragung des Virus auf. Erfolgt der Ausbruch der Erkrankung zwischen der fünften und vierundzwanzigsten Woche der Gravidität, führt das bei bis zu zwei Prozent der Schwangeren zu einem fetalen Varizellensyndrom. Eine weitere Bedrohung stellt eine Infektion mit dem Virus dar, wenn sie fünf Tage vor der Niederkunft oder zwei Tage danach auftritt. Eine Infektion stellt ein großes gesundheitliches Risiko für das Neugeborene dar. Weist die Mutter eine Herpes-Zoster-Erkrankung auf, besteht keine Gefahr.

 

Umfang der Ansteckungsfähigkeit

Schon ein bis zwei Tage vor dem Auftreten eines varizellenbedingten Exanthems beginnt die Ansteckungsfähigkeit bei Windpocken. Sie endet, wenn alle Bläschen vollständig verkrusten. Dies geschieht innerhalb von fünf bis sieben Tagen. Bei Herpes Zoster tritt die Ansteckungsfähigkeit mit der Entstehung des Exanthems aus. Sie dauert ebenfalls bis zur kompletten Verkrustung etwa sieben Tage an.

 

Die Diagnose bei VZV-Erkrankungen

Mithilfe der Differenzialdiagnostik erkennt der Mediziner die Erkrankungen an Windpocken oder Herpes Zoster schnell. Sie weisen ein spezifisches klinisches Bild auf. Eine tiefergehende Diagnostik erfolgt in Ausnahmefällen. So treten bei Menschen mit Immunschwäche atypische Krankheitsbilder auf. Empfehlenswert ist die spezifische Diagnostik bei Menschen mit Erkrankungen des zentralen Nervensystems, mit Pneumonie, bei Infektionen des Neugeborenen oder von Schwangeren. Ebenfalls dient die Differenzialdiagnostik zur Differenzierung zwischen dem Wild- und dem Impfvirus bei Patienten, die eine Impfung erhielten.

Das Labor identifiziert die Varizella-Zoster-Viren mit den Diagnose-Verfahren PCR, das für Polymerase-Kettenreaktion steht, und ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay). Im Labor erfolgt ein direkter oder indirekter Virusnachweis. Mit der Polymerase-Kettenreaktion (PCR), einem Nukleinsäurenachweis für VZV erbringt der Mediziner einen direkten Virusnachweis. Sie dient der Abklärung untypischer Krankheitsbilder bei Verdacht auf die Infektion mit dem Varizella-Zoster-Virus oder zur Bestimmung bei immungeschwächten Patienten. Ebenso wendet der Arzt einen Antigennachweis in Form eines direkten Immunfluoreszenztests an. Zellkulturen weisen den Erreger durch eine Virusisolierung nach. Dieses Verfahren verwenden Ärzte seltener, da er länger dauert und aufwendiger ist. Bei der Untersuchung verwendet der Mediziner bronchoalveoläre Lavage, EDTA-Blut, Liquor und Bläschenflüssigkeit. Für intrauterine Nachweise eignen sich fetales Blut, Fruchtwasser und Chorionzotten.

Beim indirekten Virusnachweis erfolgt ein serologisches Verfahren mittels ELISA oder IFAT. Damit weist der Arzt spezifische Antikörper im Serum oder im Liquor nach. Liegt eine Erkrankung mit Herpes Zoster vor, besitzen die IgA-Antikörper die höchste Aussagekraft. IgM-Antikörper fehlen in diesem Fall.

Um den Immunstatus zu definieren und den Impferfolg nachzuweisen, erfolgt ein Nachweis der VZV-IgG-Antikörper. IgG-Antikörper verfügen über einen Schutz gegen das für den Varizella-Zoster-Virus spezifische Glykoprotein. Bestimmt der Mediziner die Avidität des Anti-VZV-IgG im Blut, unterscheidet er damit eine Varizelleninfektion von einem Herpes Zoster.

 

Präventive Maßnahmen zur Vorbeugung gegen Infektionen

Um sich vor einer Varizelleninfektion zu schützen, bietet sich die rechtzeitige aktive Immunisierung in Form einer Impfung an. Vor allem Menschen, die im Gesundheitswesen tätig sind, unterziehen sich einer solchen.

Seit 2004 empfiehlt die Ständige Impfkommission eine Varizellen-Schutzimpfung für Jugendliche und Kinder. Die erste Dosis erhalten sie ab elf Monaten simultan oder in zwei Abfolgen innerhalb von vier Wochen. Die zweite Impfung erfolgt ab dem 15. Lebensmonat. Zur Anwendung bei Zweifachimmunisierung kommt dabei der MMR-Varizellen-Kombinationsimpfstoff. Der Mindestabstand beträgt je nach Impfstoff vier bis sechs Wochen.

Liegt bei dem Kind keine Immunisierung vor, empfiehlt es sich, diese schnellstmöglich nachzuholen. Hierbei verwenden Mediziner zwei Dosen. Erhielt das Kind bisher nur eine Impfung, rät die Ständige Impfkommission zu einer weiteren Dosis. Die Infektion mit dem Varizella-Zoster-Virus bei älteren Jugendlichen und Kindern gehen mit Komplikationen einher.

 

Die Immunisierung ist vorteilhaft:

  • bei einem Kinderwunsch von seronegativen Frauen,
  • vor Organtransplantationen und immunsuppressiven Therapien,
  • bei Neurodermitis mit schwerem Verlauf,
  • beim Kontakt mit oben genannten Patienten,
  • bei Menschen im Gesundheitswesen wie Onkologen, Kinderärzten, Geburtshelfern, Gynäkologen, Intensivmedizinern, Angestellte in Einrichtungen für Vorschulkinder und Betreuer von Immungeschwächten.

Die Vakzination erfolgt passiv bei exponierten Schwangeren und Neugeborenen innerhalb von 48 Stunden mit Zoster-Immunglobulin. Zur aktiven Immunisierung von Risiko-Patienten und Kindern kommen VZV-Lebendimpfstoffe in Betracht. Diese vermögen den Patienten nicht gegen Herpes Zoster zu schützen. Die Varizella-Zoster-Viren persistieren wie bei der natürlichen Windpocken-Erkrankung ein Leben lang im Körper. Sie machen demzufolge eine Gürtelrose möglich. Das Varizella-Zoster-Virus ist der einzige Herpesvirus, gegen den bisher kein Impfstoff bereitsteht. Bei Kontakt mit infizierten Personen empfiehlt sich eine regelmäßige Desinfektion mit geeigneten viruziden Mitteln.

 

Das Varizella-zoster-Virus in der Zusammenfassung

Das Varizella-zoster-Virus verursacht im Wesentlichen zwei Erkrankungen: die Windpocken und die Gürtelrose. Das dritte und mit 150 bis 200 Nanometer das kleinste der humanpathogenen α-Herpesviren ist hochansteckend. In seinem Aufbau ähnelt es dem Herpes-simplex-Virus stark. Das Varizella-zoster-Virus enthält ein ikosaedrisches Kapsid mit 162 Kapsomeren sowie eine doppelsträngige DNA und ist membranumhüllt.

Nach erfolgter Ansteckung durch die Luft (aerogen) oder durch Körperkontakt mit dem Bläscheninhalt (Schmierinfektion) brechen die Windpocken aus. Das Varizella-zoster-Virus verlässt den Körper nicht wieder, sondern reaktiviert sich in späteren Jahren überwiegend bei älteren und immungeschwächten Personen. Der Mensch erkrankt an der Gürtelrose.

Bisher gelang es den Wissenschaftlern nicht, einen Impfstoff gegen den Herpes zoster zu entwickeln. Vorbeugend verwenden die Ärzte Lebend-Impfstoffe, welche die Windpocken, aber nicht die Gürtelrose verhindern. Die passive Immunisierung erfolgt durch die Gabe von Zoster-Immunglobulin innerhalb der ersten 48 Stunden nach Exposition. Als diagnostische Mittel bei Verdacht auf eine Infektion mit dem Varizella-zoster-Virus kommt das PCR- sowie das ELISA-Verfahren in Betracht.

weiterführend:

http://www.db-thueringen.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-7522/Gawellek/Promotion.pdf
http://www.diss.fu-berlin.de/diss/servlets/MCRFileNodeServlet/FUDISS_derivate_000000009679/Diss_Arbmed_VZV.pdf

Quellen:

Hope-Simpson RE: Herpes Zoster in general practice. Postherpetic neuralgia. J R Coll Gen Pract 1975; 25:571


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