Hantaviruses: crossing the species barrier of natural hosts
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Hantaviren sind sogenannte „emerging viruses“ mit wachsender Bedeutung für das Gesundheitswesen. Die wichtigsten Hantaviren in Deutschland sind das mit der Feldmaus assoziierte Tulavirus (TULV), das von der Brandmaus beherbergte Dobrava-Belgrad-Virus (DOBV) und das von der Rötelmaus übertragene Puumalavirus (PUUV). Humane Infektionen manifestieren sich meist als Hämorrhagisches Fieber mit renalem Syndrom. Im Nagetierreservoir zeigen sich jedoch keine offensichtlichen Anzeichen einer Erkrankung. Die Häufigkeit von Spillover-Infektionen in Nicht-Reservoirnagern und die damit verbundenen Konsequenzen wurden bisher nur unzureichend charakterisiert. Ziele des Projektes waren deshalb, (I) die Häufigkeit von PUUV-, DOBV- und TULV-Spillover-Infektionen abzuschätzen, (II) den potentiellen Einfluss der Populationsdichte auf die Häufigkeit von Spillover-Infektionen zu beurteilen und (III) die Gewebeverteilung von PUUV, DOBV und TULV und mögliche cytopathische Effekte in Reservoirwirten und infizierten Nicht- Reservoirtieren zu vergleichen. Das Vorkommen von TULV-, DOBV- und PUUV-Spillover-Infektionen wurde in Nicht-Reservoirspezies an Fangorten untersucht, wo diese Viren in den natürlichen Wirten bereits nachgewiesen wurden. Molekulare Untersuchungen in Feld-, Erd- und Schermäusen bestätigten die Feldmaus als Reservoir. Der Nachweis von TULV-RNA in Erd- und Schermäusen gelang nur an Fangorten mit sympatrischem Vorkommen TULV-infizierter Feldmäuse. Untersuchungen an Fangorten mit DOBV-Vorkommen im Reservoir resultierten in der Detektion von DOBV-reaktiven Antikörpern in mehreren Gelbhalsmäusen und einer Waldmaus. PUUV-Spillover-Infektionen konnten serologisch in einigen Gelbhals- aber nicht in Waldmäusen nachgewiesen werden. In einer einzigen Erdmaus gelang der Nachweis von PUUV-RNA mit einer hohen Sequenzähnlichkeit zu PUUV-Stämmen aus Rötelmäusen vom gleichen Fangort. Da die Häufigkeit von Spillover-Infektionen sehr gering war, konzentrierten sich weitere Untersuchungen auf das Reservoir des PUUV. Das Auftreten des PUUV in Deutschland ist mit der westlichen Phylogruppe der Rötelmaus assoziiert. Die derzeit nördlichsten und östlichsten PUUV-Verbreitungsgrenzen befinden sich in der Region um Osnabrück und an den westlichen Grenzen von Sachsen-Anhalt und Thüringen. An zwei Fangorten konnten PUUV-Spillover-Infektionen in Rötelmäusen der karpatischen und östlichen Phylogruppe nachgewiesen werden. Neue real-time RT-PCR- und immunhistochemische Methoden erlaubten den Nachweis von PUUV-RNA und -Antigen in ausgewählten Geweben und Zellen von Rötelmäusen. Für zukünftige in vitro- und in vivo-Untersuchungen wurden Reservoirwirtzelllinien und eine Rötelmauskolonie etabliert. Das Vorkommen des PUUV in Rötelmäusen der westlichen Phylogruppe sowie Spillover- Infektionen in anderen Rötelmäusen werden zukünftig entlang von Transekten untersucht. Die gewonnenen Daten sollen zur Erstellung von Risikokarten, Frühwarnmodulen und Risikomanagementplänen genutzt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2015). Autochthonous Dobrava-Belgrade virus infection in Eastern Germany. Clin Nephrol, 83: 111-116
Rasche FM, Schmidt S, Kretzschmar C, Mertens M, Thiel J, Groschup MH, Schlegel M, Mayer C, Lindner TH, Schiekofer S, Ulrich RG
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(2015). Out of the reservoir: phenotypic and genotypic characterization of a novel cowpox virus isolated from a common vole. J Virol, 89: 10959-10969
Hoffmann D, Franke A, Jenckel M, Tamošiūnaitė A, Schluckebier J, Granzow H, Hoffmann B, Fischer S, Ulrich RG, Höper D, Goller K, Osterrieder N, Beer M
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(2015). Spatiotemporal dynamics of Puumala hantavirus associated with its rodent host, Myodes glareolus. Evol Appl, 8: 545-559
Weber de Melo V, Sheikh Ali H, Freise J, Kühnert D, Essbauer S, Mertens M, Wanka KM, Drewes S, Ulrich RG, Heckel G
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(2016). High genetic structuring of Tula hantavirus. Arch Virol, 161: 1135-1149
Schmidt S, Saxenhofer M, Drewes S, Schlegel M, Wanka KM, Frank R, Klimpel S, von Blanckenhagen F, Maaz D, Herden C, Freise J, Wolf R, Stubbe M, Borkenhagen P, Ansorge H, Eccard JA, Lang J, Jourdain E, Jacob J, Marianneau P, Heckel G, Ulrich RG
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(2017). A highly divergent Puumala virus lineage in southern Poland. Arch Virol, 162: 1177-1185
Rosenfeld UM, Drewes S, Ali HS, Sadowska ET, Mikowska M, Heckel G, Koteja P, Ulrich RG
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(2017). Host-associated absence of human Puumala Virus infections in northern and eastern Germany. Emerg Infect Dis, 23: 83-86
Drewes S, Ali HS, Saxenhofer M, Rosenfeld UM, Binder F, Cuypers F, Schlegel M, Röhrs S, Heckel G, Ulrich RG
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(2017). Phylogenetic analysis of Puumala virus strains from Central Europe highlights the need for a full-genome perspective on hantavirus evolution. Virus Genes
Szabó R, Radosa L, Ličková M, Sláviková M, Heroldová M, Stanko M, Pejčoch M, Osterberg A, Laenen L, Schex S, Ulrich RG, Essbauer S, Maes P, Klempa B
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(2017). Puumala hantavirus infections in bank vole populations: host and virus dynamics in Central Europe. BMC Ecol, 17: 9
Reil D, Rosenfeld UM, Imholt C, Schmidt S, Ulrich RG, Eccard JA, Jacob J
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(2017). Reservoir-driven heterogeneous distribution of recorded human Puumala virus cases in South-West Germany. Zoonoses Public Health, 64: 381-390
Drewes S, Turni H, Rosenfeld UM, Obiegala A, Straková P, Imholt C, Glatthaar E, Dressel K, Pfeffer M, Jacob J, Wagner-Wiening C, Ulrich RG
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(2017). Revised time scales of RNA virus evolution based on spatial information. Proc Biol Sci, 284
Saxenhofer M, Weber de Melo V, Ulrich RG, Heckel G
