ArchivDeutsches Ärzteblatt49/2001Importierte Alpha-Virusinfektionen aus Australien: Infektionen mit dem Ross-River- und Barmah-Forest-Virus

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Importierte Alpha-Virusinfektionen aus Australien: Infektionen mit dem Ross-River- und Barmah-Forest-Virus

Dtsch Arztebl 2001; 98(49): A-3302 / B-2784 / C-2585

Schmitz, Herbert; Pfeffer, Martin; Emmerich, Petra

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LNSLNS Zusammenfassung
Mit einer steigenden Reisetätigkeit nach Australien nimmt auch die Zahl an Anträgen für Untersuchungen zu, bei denen der mögliche Import exotischer Erkrankungen abgeklärt werden soll. Das Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin, Hamburg, verfügt über verschiedene Untersuchungsmöglichkeiten für Arbovirosen. In der Bilanz der vergangenen fünf Jahre Alphavirusdiagnostik konnte eine Infektion mit Ross-River-Virus in 16 Fällen serologisch nachgewiesen werden. Zwei Seren reagierten in der indirekten Immunfluoreszenz mit Barmah-Forest-Virus, einem ebenfalls in Australien vorkommenden Alphavirus. Keines der untersuchten Seren reagierte mit Sindbis-Virus, das als drittes Alphavirus in Australien bekannt ist. Eine Darstellung der viralen Nukleinsäure aus Serum mittels RT-PCR und nested PCR gelang in keinem Fall. Ein klinischer Verlaufsfall von Ross-River-Virus-induzierter Arthritis konnte über einen Zeitraum von zwei Jahren wiederholt getestet werden. Die Gelenkbeschwerden traten rekurrent nach Belastung auf und korrelierten mit einer zeitversetzten Zunahme spezifischer IgG-Antikörper, nicht jedoch von Antikörpern der IgM-Subklasse.

Schlüsselwörter: Ross-River-Virus, Barmah-Forest-Virus, Serologie, Arboviren, Arthralgien

Summary
Imported Viral Diseases from Australia
The incidence of long distance travelling
is increasing dramatically. Along with this phenomenon, physicians are confronted with exotic diseases which require laboratory testing for confirmation sometimes. At the Bernard-Nocht-Institute for Tropical Medicine, Hamburg, a broad panel of assays especially designed for the fast diagnosis of imported viral diseases is available. Here the results of serological testing for alphavirus infections in people returning from Australia of the past five years are reported. An infection with Ross River virus was serologically suggested in 16 patients by demonstration of specific IgG antibodies in indirect immunofluorescence assay. Two serum samples specifically reacted with Barmah Forest virus but none of the sera tested positive for antibodies against Sindbis virus which is the third alphavirus known to occur on the fifth continent. We were unable to demonstrate viral nucleic acid in the sera by using RT-PCR and nested PCR. The serological course of a patient with arthritis induced by the Ross River virus is presented for a period of two years. A rise of specific IgG antibodies was detected twice and correlated with arthralgia after sporting. IgM antibody levels, in contrast, constantly declined during the first four months after infection to titres of < 1 : 10 and remained at undetecable levels throughout the period of observation.

Key words: Ross River virus, Barmah Forest virus, serology, arbovirus, arthralgia



Der Import von exotischen Infektionskrankheiten durch Fernreisen wird weltweit zunehmend bedeutsam. Mit den heutigen Transportmöglichkeiten können infizierte beziehungsweise bereits erkrankte Personen und damit auch die entsprechenden Erreger innerhalb von 24 Stunden von einem Erdteil auf alle anderen Kontinente gelangen. Als Folge hiervon, wird die heimische Ärzteschaft vermehrt mit Krankheitsbildern konfrontiert, die allenfalls den Tropenmedizinern bekannt sind. Abgesehen von den möglichen Schwierigkeiten bei der Therapie, besteht hier ein dringender Informationsbedarf wo und mit welchem Probenmaterial eine ätiologische Abklärung der Erkrankungsursache erfolgen kann.
Am Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin in Hamburg stehen Tests für eine Vielzahl exotischer Erreger zur Verfügung, die im Zweifelsfall bei der Diagnosestellung hilfreich sein können. Seit 1996 werden hier routinemäßig serologische Untersuchungen zum Nachweis von Infektionen mit Ross-River-Virus (RRV) durchgeführt. Seit 1998 wurde dieses Angebot durch den serologischen Nachweis von Infektionen mit Barmah-Forest-Virus (BFV) ergänzt. Beide Viren kommen vor allem in Australien aber auch in der Südsee (Fidji, Cook Inseln, Neukaledonien) vor und verursachen eine epidemische Polyarthritis mit häufig langwierigen und rekurrenten Verlaufsformen (3). Die Viren werden durch Stechmücken beim Saugakt auf den Menschen übertragen (Arboviren – „arthropod-borne virus“). Dies erklärt, warum es innerhalb Australiens sowohl saisonal als auch geographisch starke Unterschiede bezüglich eines Infektionsrisikos gibt. Beide Infektionen sind in Australien meldepflichtig und im Mittel der letzten Jahre für zusammen über 5 400 Erkrankungen pro Jahr verantwortlich (2). Im Vergleich hierzu, werden weniger als 1 000 Fälle pro Jahr gemeldet, die durch andere via Arthropoden auf den Mensch übertragene Erreger wie zum Beispiel Dengue-, Kunjin- und neuerdings auch Japanische-Enzephalitis-Viren (alle Genus Flavivirus, Familie Flaviviridae) oder Plasmodien verursacht werden (Malariafälle im Jahre 1999: 693; 2000: 923). Im Folgenden werden die Ergebnisse der eingesandten Verdachtsproben der vergangenen fünf Jahre zusammengestellt und eine mögliche Prävention beziehungsweise notwendige Therapie diskutiert.
Untersuchung von Verdachtsproben
Probenmaterial
Sämtliche Seren stammten von praktizierenden Kollegen aus dem gesamten deutschsprachigen Raum. Die klinischen Symptome reichten von Abgeschlagenheit, Fieber mit Kopfschmerzen, Hautrötung und – schwellung bis hin zu ausgeprägten Arthralgien mehrerer Gelenke, die bei einem Fall ein eigenständiges Gehen ohne Analgesie unmöglich machten. Allen hier untersuchten Fällen dieses entsprechend heterogenen Patientenkollektivs war gemeinsam, dass sich die Patienten vor dem Auftreten ihrer ätiologisch ungeklärten Beschwerden in Australien aufgehalten hatten. Bei der dargestellten serologischen Verlaufsuntersuchung handelte es sich um Proben einer damals 24-jährigen Patientin, die aufgrund rekurrierender und schmerzhafter Gelenkschwellung des linken Knies nach Belastung mehrfach im Verlauf von zwei Jahren getestet wurde (Grafik).
Immunfluoreszenz-Test
Folgende Alphaviren wurden für den indirekten Immunfluoreszenz-Test (IFT) in Verozellen vermehrt: RRV-Stamm T48, BFV-Stamm BH 2193, Chikungunya-Virus-Stamm S27, Sindbis-Virus-Stamm C-377 und Venezuelan-Equine-Encephalitis-Virus-(VEEV-)Impfstamm TC-83. Die acetonfixierten, infizierten Zellen wurden mit den entsprechend verdünnten Seren inkubiert und das Vorhandensein von Antikörpern gegen die verschiedenen Alphaviren wurde durch fluoreszeinkonjugierte anti-human-IgG- beziehungsweise anti-human-IgM-Antikörper (Sifin, Berlin) für die jeweilige Verdünnung im Fluoreszenzmikroskop visuell ausgewertet. Nur drei der fünf erwähnten Antigene sind für Australien beschrieben. Der VEEV-Impfstamm TC-83 wurde mitgeführt, um die Spezifität der Reaktion zu kontrollieren und somit falschpositive Reagenten zu identifizieren. Chikungunya-Virus ist zusammen mit RRV im selben antigenen Komplex (4) und zeigt daher eine serologische Kreuzreaktivität, die als weitere Positivkontrolle benutzt wurde. Die RRV-positiven Seren reagierten dabei mit Chikungunya-Virus immer etwa drei Titerstufen schwächer als mit RRV (Tabelle).
Reverse Transkriptase - Polymerasekettenreaktion
Aus einem 50 µl-Aliquot der Seren wurde RNA isoliert (QIAamp Viral RNA Mini Kit) und in zwei verschiedenen reverse Transkriptase-Polymerasekettenreaktionen (RT-PCRs) untersucht. Zum genusspezifischen Nachweis von Alphaviren wurde eine semi-nested RT-PCR wie beschrieben durchgeführt (8). Zusätzlich wurde eine RRV-spezifische RT-PCR mit anschließender nested PCR in Anlehnung an die von Sellner und Kollegen beschriebene Methode etabliert (10). Als Positivkontolle dienten Seren, aus denen RRV isoliert werden konnte und die den Autoren freundlicherweise von Dr. J. Aaskov, Brisbane, Australien, zur Verfügung gestellt worden waren.
Ross-River-Virus-Infektionen am häufigsten
In 16 der insgesamt 262 getesteten Seren waren IgG-Antikörper gegen RRV enthalten. Dies entspricht einer Prävalenz von etwa 6,5 Prozent in diesem ausgesuchten Klientel. Die Titer lagen zwischen 1 : 160 und 1 : 20 480; lediglich in drei dieser Seren waren auch IgM-Antikörper gegen RRV mit einem Titer von maximal 1:80 nachweisbar (Tabelle). Die aus den Jahren 1997 bis 1999 getesteten RRV-IgG-positiven Seren zeigten alle auch eine um etwa drei Titerstufen niedrigere Reaktivität mit Chikungunya-Virus. Zwei Seren zeigten eine deutliche Reaktion mit BFV. Interessanterweise waren bei einem der Seren auch RRV-spezifische Antikörper vorhanden, während dies bei dem zweiten Serum nicht der Fall war. Letzteres zeigte auch keine Reaktion mit Chikungunya-Virus, was mit der fehlenden RRV-Reaktivität konform ist. Keines der untersuchten Seren zeigte IgM-Antikörpertiter gegen BFV, was eine erst kurz vorher aquirierte Infektion vermuten lassen würde. Die Tabelle gibt eine Zusammenfassung der Untersuchungsergebnisse wieder. Die Verlaufskontrollen der Patientin, von der über einen Zeitraum von zwei Jahren in unregelmäßigen Abständen Serum untersucht werden konnte, sind in der Grafik gezeigt. Die die einzelnen Titerwerte verbindende Kurve ist hierbei als Trend dargestellt. Innerhalb von vier Monaten fiel der spezifische IgM-Titer auf nicht mehr nachweisbare Mengen (weniger als 1:10) ab. Während jeweils im Frühjahr 1998 und 1999 die IgG-Titer um vier Stufen anstiegen, blieben die IgM-Titer unterhalb der Nachweisgrenze. Die Patientin gab an, sich vor den jeweils mit dem Titeranstieg einhergehenden Beschwerden im Kniegelenk überdurchschnittlich stark sportlich betätigt zu haben. Insgesamt neun Seren wurden mit der Alphavirus- und der RRV-spezifischen RT-PCR und nachgeschalteter nested PCR untersucht. In keinem der Fälle konnte virale Nukleinsäure amplifiziert werden (Daten nicht gezeigt).
Infektionsrisiko in Australien saisonal und geographisch verschieden
Von den über 70 verschiedenen Arboviren, die in Australien heimisch sind, rufen nur wenige beim Menschen schwerwiegende Erkrankungen hervor (7). Am bedeutendsten hiervon ist die durch eine Ross-River-Virusinfektion hervorgerufene epidemische Arthritis. Interessanterweise wird die Erkankung vor allem bei 20- bis 50-Jährigen manifest, bei Kindern ist sie ausgesprochen selten (3, 7, 9). In der betroffenen Altersgruppe befinden sich auch die meisten der jährlich circa 3,5 Millionen Geschäfts- und Urlaubsreisenden, die zunehmend den fünften Kontinent besuchen. Mittlerweile ist RRV in ganz Australien verbreitet, aber es gibt in geographischer Abhängigkeit saisonale Häufungen, deren Kenntnis zur Vorbeugung einer Ansteckung hilfreich sein kann. So werden die meisten Erkrankungsfälle aus den östlichen Bundesstaaten Queensland, Neusüdwales und Victoria gemeldet. Die Hauptzahl der Fälle ereignet sich dabei in den sehr warmen Monaten zwischen Februar und April. In den nördlichen Teilen Australiens mit seinem tropischen Klima verschwimmt diese saisonale Häufung, da hier die übertragenden Aedes- und Culex-Stechmückenarten ganzjährig optimale Vermehrungsbedingungen vorfinden. Somit ist die Ansteckungsgefahr für Reisende, die etwa die zwischen Februar und April gelegenen Oster- oder Semesterferien für eine Tour von Sidney via Brisbane zum Great Barrier Reef nutzen wollen, deutlich höher, als dies in den dortigen Wintermonaten der Fall wäre. Die geographische und saisonale Verbreitung von BFV deckt sich sehr gut mit der von RRV.
Barmah-Forest-Virusinfektion zunehmend bedeutsam
Obwohl schon in den 70er-Jahren aus Mücken isoliert, hatte man BFV ein humanpathogenes Potenzial abgesprochen. Dies hat sich Anfang der neunziger Jahre geändert, als man eine epidemische Polyarthritis mit einer Serokonversion gegen BFV nicht aber gegen RRV in Verbindung bringen konnte (5). Seit Mitte der Neunziger gab es dann größere Ausbrüche von BFV-induzierter epidemischer Arthritis, sodass die australische Gesundheitsbehörde für diese Erkrankung ebenfalls die Meldepflicht einführte (gemeldete Fälle für 1995: 756; 1996: 837; 1997: 704; 1998: 558; 1999: 628; 2000: 592). Die Autoren haben daraufhin auch die indirekte Immunfluoreszenz für BFV eingeführt und einen Reagenten aus dem Jahr 2000 identifiziert, der Antikörper gegen BFV, nicht aber gegen RRV aufwies. Ein weiteres Serum (von 1998) reagierte um ein Vierfaches geringer mit BFV, als mit RRV. Diese Reaktion ist sicher nicht mit dem Verweis auf eine Kreuzreaktivität erklärbar. In diesem Falle hätten bei der hier vorgestellten Fallzahl häufiger Kreuzreaktionen beobachtet werden müssen. Es könnte sich hingegen um eine, durchaus zeitversetzte Infektion mit beiden Alphaviren gehandelt haben. Wie aus der Literatur bekannt ist, aber auch aufgrund des hier vorgestellten Verlaufsfalles deutlich wird, persistieren Antikörper für lange Zeit und der Titer kann sogar wieder steigen. Ein weiterer Erklärungsversuch basiert auf der Vermutung australischer Forscher, dass ein bislang nicht identifiziertes Alphavirus ebenfalls für Polyarthritiden verantwortlich ist. Diese Hinweise fußen auf der Tatsache, dass eine vermeindlich durch Mücken übertragene (und damit auch gehäuft auftretende) Arthritis serologisch weder auf RRV, noch auf BFV zurückzuführen ist (7). Da der entsprechende Erreger noch nicht isoliert und identifiziert ist, lässt sich diese Hypothese derzeit nicht prüfen, sie würde jedoch eine plausible Erklärung für die sonst nicht beobachtete Kreuzreaktivität bieten.
Rezidivierende Arthralgien bei RRV- und BFV-Infektionen problematisch
In Australien werden RRV- und BFV-induzierte Arthritiden mittlerweile sehr ernst genommen. Das Problem beider Infektionskrankheiten liegt dabei nicht in der akuten Erkrankungsphase, die in der Regel nach ein bis zwei Wochen Analgesie überwunden ist, sondern in der Tendenz rezidivierend zu ausgeprägten Arthralgien zu führen beziehungsweise in einen chronischen Ermüdungszustand überzugehen. Bei BFV-Infektionen scheinen die Arthritiden im Vergleich zu RRV generell mildere Verlaufsformen zu zeigen; auch die Rezidivhäufigkeit scheint vergleichsweise niedriger zu sein (3).
In Deutschland wurde bereits unlängst über einen RRV-infizierten Patienten berichtet, der vier Monate lang an rekurrierenden Gelenkschmerzen litt (9). Ebenso erging es der hier vorgestellten Patientin, die im Verlauf von zwei Jahren bereits zwei Rezidive bekommen hat. In Abwesenheit von spezifischen IgM-Antikörpern fällt es nicht leicht die jeweils mit der Klinik einhergehenden deutlich erhöhten IgG-Antikörpertiter zu diskutieren. Jüngsten Studien zufol-
ge ist es australischen Forschern gelungen RRV-spezifische Nukleinsäure aus dem betroffenen Gelenkaspirat mittels RT-PCR nachzuweisen (11). Dies deutet auf eine noch nicht näher charakterisierte Art der Viruspersistenz hin, die eine Erklärung für die Rezidive liefern würde. Die Frage, warum in der Folge einer derartigen Reaktivierung ausschließlich IgG- aber keine IgM-Antikörper nachweisbar sind, kann zum derzeitigen Zeitpunkt nicht beantwortet werden. In Analogie zu der Verweildauer der IgM-Antikörper nach initialer Infektion, sollte man auch hier eine gewisse Verweildauer der Immunglobuline erwarten. Leider waren im dargestellten Fallbeispiel keine Gelenkpunktate zur Untersuchung der viralen Nukleinsäure vorhanden.
Keine kausalen Therapien verfügbar
Eine Kausaltherapie ist für beide Infektionen nicht möglich. Zur Therapie der Arthralgien eignen sich entzündungshemmende und schmerzlindernde nichtsteroidale Antiphlogistika. Unter anderem hat sich Diclofenac bis zur völligen Rückbildung der Schmerzen bewährt (9). Da die Pathogenese der epidemischen Arthritis nicht geklärt ist (6), bleibt abzuwarten, ob mit neueren Substanzen, wie zum Beispiel dem Leflunomid oder Substanzen, die der Aktivierung des Tumornekrosefaktors Alpha entgegenwirken, eine nachhaltigere Besserung zu erzielen ist.
Die vorklinischen Prüfungen eines inaktivierten Impfstoffes gegen RRV sind abgeschlossen und lassen hoffen, dass hier bald eine Vakzine auf den Markt kommt, die einen sicheren Schutz vor den schmerzhaften und langwierigen Folgen einer RRV-Infektion bietet (Aaskov, persönliche Mitteilung; [1]).
Neue Testverfahren in der Diagnostik
Auch auf dem Diagnostiksektor hat man in Australien den Bedarf für schnelle und sichere Tests rechtzeitig erkannt und mittlerweile stehen von der Firma PanBio (Brisbane, Australien) ELISAs zum Nachweis von IgG- und IgM-Antikörpern gegen RRV und BFV zur Verfügung. Von der Firma Biocene, Rozelle, Australien, wurde kürzlich ein so genannter „defined epitope blocking“-ELISA entwickelt, der RRV-neutralisierende Antiköper in Serum oder Plasma nachweist; ein analoger Test für BFV ist in Vorbereitung (Tsohalis, persönliche Mitteilung; [12]). Gegenüber der von den Autoren verwendeten indirekten Immunfluoreszenz, bietet das ELISA-Format die Möglichkeit einer besseren Automatisierbarkeit und erlaubt einen höheren Probendurchsatz. Dies könnte bei weiter steigender Zahl von Untersuchungsaufträgen zur ätiologischen Abklärung von Alphavirosen aus Australien wichtig werden. Darüber hinaus könnten serologische Untersuchungen auf andere Arbovirosen oder auch Malariainfektionen gut in einen entsprechenden ELISA integriert werden und somit der wachsenden Bedeutung der Malaria, oder auch dem Denguefieber und der Japanischen Enzephalitis in Australien gerecht werden.

zZitierweise dieses Beitrags:
Dt Ärztebl 2001; 98: A 3302–3305 [Heft 49]

Literatur
 1. Aaskov J, Williams L, Yu S: A candidate Ross River virus vaccine: preclinical evaluation. Vaccine 1997; 15: 1396–1404.
 2. Annonymus: Communicable diseases Australia, national notifiable diseases surveillance system; http://www.health.gov.au/pubhlth/cdi/nndss/nndss2.htm.
 3. Flexman JP, Smith DW, Mackenzie JS et al.: A comparison of the diseases caused by Ross River virus and Barmah Forest virus. Med J Aust 1998; 169: 159–163.
 4. Greiser-Wilke IM, Moennig V, Kaaden O-R, Shope RE: Detection of alphaviruses in a genus-specific antigen capture enzyme immunoassay using monoclonal antibodies. J Clin Microbiol 1991; 29: 131–137.
 5. Lindsay MDA, Johansen CA, Broom AK, Smith DW, Mackenzie JS: Emergence of Barmah Forest virus in WA. Emerg Infect Dis 1995; 1: 22–26.
 6. Linn Ml, Aaskov JG, Suhrbier A: Antibody-dependent enhancement and persistence in macrophages of an arbovirus associated with arthritis. J gen Virol 1996; 77: 407–411.
 7. Mackenzie JS, Broom AK, Hall RA et al.: Arboviruses in the Australian region, 1990 to 1998. Comm Dis Intell 1998; 22: 93–100.
 8. Pfeffer M, Proebster B, Kinney RM, Kaaden OR: Genus-specific detection of alphaviruses by a semi-nested reverse transcription-polymerase chain reaction. Am J Trop Med Hyg 1997; 57: 709–718.
 9. Pröll S, Dobler, G, Pfeffer M, Jelinek, T, Nothdurft HD, Löscher T: Persistierende Arthralgien bei Ross-River-Virus-Erkrankung nach Ozeanien-Reise. Dtsch med Wschr 1999; 124: 759–763.
10. Sellner LN, Coelen RJ, Mackenzie JS: Sensitive detection of Ross River virus – a one-tube nested RT-PCR. J virol Meth 1994; 49: 47–58.
11. Soden M, Vasudevan H, Roberts B et al.: Detection of viral ribonucleic acid and histologic analysis of inflamed synovium in Ross River virus infection. Arthritis Rheum 2000; 43: 365–369.
12. Vrati S, Fernon CA Dalgarno L Weir RC: Location of a major antigenic site involved in Ross River virus neutralization. Virology 1988; 162: 346–353.
Die Autoren danken Herrn Dr. med. Axel Sommer, Hamburg, für die zur Verfügung gestellten Labordaten und Seren.

Kontakt für Probeneinsendungen:
Dipl.-Biol. Petra Emmerich
Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin
Sektion Medizinische Mikrobiologie
Abteilung Virologie
Bernhard-Nocht-Straße 74, 20359 Hamburg
E-Mail: emmerich@bni.uni-hamburg.de

Anschrift für die Verfasser:
Dr. med. vet. Martin Pfeffer
Institut für Medizinische Mikrobiologie,
Infektions- und Seuchenmedizin
Veterinärstraße 13, 80539 München
E-Mail: Martin.Pfeffer@micro.vetmed.uni-muenchen.de

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