Anfang März erhielt Dr. Barb Petersen, eine Großtierärztin in Texas, Anrufe von Milchviehbetrieben, mit denen sie im Panhandle zusammenarbeitet. Die Arbeiter sahen viele Kühe mit Mastitis, einer Infektion des Euters.
Ihre Milch war eingedickt und verfärbt und konnte nicht durch einen der üblichen Verdächtigen wie Bakterien oder Gewebeschäden erklärt werden.
Mehrere andere Molkereien riefen an. Ein Besitzer erzählte ihm, er glaube, auf seinem Bauernhof sei „alles los, und die Hälfte meiner Haustiere sei gestorben“, was darauf hindeutet, dass sich die Ansteckung über das Vieh hinaus ausgebreitet habe.
Nachdem Petersen eine Reihe von Tests durchgeführt und jede erdenkliche Ursache ausgeschlossen hatte, schickte sie Proben kranker und toter Tiere an das Texas A&M State Veterinary Laboratory und an Freunde und Kollegen an der University of Iowa State.
Was sie entdeckten – eine große Menge des H5N1-Grippevirus – erschütterte die Milchindustrie und versetzte Gesundheitsbehörden auf der ganzen Welt in Alarmbereitschaft. Außerdem erstellte er eine Liste dringender wissenschaftlicher Aufgaben. Eine der ersten Fragen, die beantwortet werden musste, war, wie das Virus überhaupt Kühe infizierte.
Dieser Aufgabe haben sich amerikanische und dänische Forscher angenommen. Ihre als Vorstudie veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass Kühe über die gleichen Rezeptoren für Influenzaviren verfügen wie Menschen und Vögel. Wissenschaftler befürchten, dass Kühe Rührschüsseln sind – Wirte, die dazu beitragen, dass sich das Virus besser zwischen Menschen verbreitet. Ein solches Ereignis ist zwar selten, sagen Experten, könnte uns aber auf den Weg zu einer weiteren Pandemie führen.
Die Vogelgrippe probiert neue Wirte aus
Jahrelang war das H5N1-Virus, die hochpathogene Vogelgrippe, vor allem auf die Vogelpopulation beschränkt, in letzter Zeit infiziert es jedoch immer mehr Säugetiere, was darauf hindeutet, dass sich das Virus möglicherweise anpasst und seinen Status als Krankheitserreger für den Menschen erreicht.
Vogelgrippeviren haben kommerzielle Geflügelfarmen in den Vereinigten Staaten dezimiert, und da bekannt ist, dass sich Schweine mit Vogelgrippeviren infizieren, wurden Schweine genau auf Anzeichen einer Infektion überwacht – aber Kühe waren als potenzielle Wirte nicht auf dem Radar.
Nach Angaben des US-Landwirtschaftsministeriums wurden seit Ende März 42 infizierte Herden in neun Bundesstaaten entdeckt. Nur eine Person hat sich nach Kontakt mit infizierten Kühen mit H5N1 infiziert, und die US-amerikanischen Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten geben an, dass das aktuelle Risiko für die öffentliche Gesundheit gering ist, obwohl sie mit Staaten zusammenarbeiten, um Menschen zu überwachen, die Tieren ausgesetzt sind.
„Die Ergebnisse bei Rindern waren sehr unterschiedlich“, sagte Dr. Lars Larsen, Professor für veterinärklinische Mikrobiologie an der Universität Kopenhagen in Dänemark. Bei Säugetieren befällt die Grippe meist die Lunge. Bei Katzen kann es auch das Gehirn befallen. „Hier sehen wir eine riesige Menge an Viren in der Brust und in der Milch“, sagte Larsen.
Larsen sagte, die Konzentration des H5N1-Virus in der Milch infizierter Kühe sei 1.000-mal höher als die, die normalerweise bei infizierten Vögeln beobachtet wird. Er sagte, er und seine Kollegen hätten berechnet, dass Wissenschaftler in Labortests immer noch Spuren des Virus nachweisen könnten, selbst wenn die Milch einer einzigen infizierten Kuh auf 1.000 Tonnen Milch verdünnt würde.
Tests der US-amerikanischen Food and Drug Administration haben in etwa jeder fünften Milchprobe, die in den Regalen von Lebensmittelgeschäften gekauft wurde, inerte Fragmente des genetischen Materials des H5N1-Virus gefunden, was Fragen zur Verbreitung des Virus aufwirft. Forscher bestätigten in nachfolgenden Tests, dass die getestete pasteurisierte Milch nicht ansteckend war und niemanden krank machen konnte.
Das hat den Ausbruch jedoch nicht davon abgehalten, mehr als nur ein paar Nerven zu erschüttern. Große Investitionen hängen von der Gesundheit der Kühe ab. Nach Angaben des USDA Economic Research Service waren Milch und Milchprodukte gemessen an den Geldeinnahmen im Jahr 2022 der viertgrößte Agrarrohstoff in den Vereinigten Staaten. Der Verkauf von Rindern und Kälbern war das zweitgrößte Produkt.
Wie Viren in Zellen eindringen
Viren brauchen eine Möglichkeit, Zellen zu kapern. Für das für Covid-19 verantwortliche Virus ist der Schlüssel ein Rezeptor namens ACE2. Bei Grippeviren handelt es sich um ein aus der Zelloberfläche herausragendes Zuckermolekül namens Sialinsäure.
Verschiedene Tiere tragen unterschiedliche Formen oder Formen von Sialinsäuren. Vögel haben Sialinsäurerezeptoren, die in ihren oberen Atemwegen etwas anders geformt sind als Menschen.
Wenn man den rechten Zeigefinger hochhält, sieht der Sialinsäurerezeptor eines Vogels so aus, sagt Dr. Andy Pekosz, Molekularmikrobiologe und Immunologe an der Johns Hopkins University. Wenn Sie Ihren Finger am Knöchel beugen, um ein umgedrehtes L zu bilden, sieht der menschliche Sialinsäurerezeptor so aus. Grippeviren neigen dazu, sich lieber an eine Form als an eine andere zu binden, sagte er.
Forscher glauben, dass dies ein Grund dafür sein könnte, dass H5N1, das von Vögeln stammt, sich nicht effektiv zwischen Menschen verbreitet.
Bis vor Kurzem wusste niemand, welche Art von Sialinsäurerezeptoren Kühe haben, da angenommen wurde, dass sie sich nicht mit Influenzaviren des Typs A wie H5N1 anstecken.
Larsen und Kollegen in den USA und Dänemark entnahmen Gewebeproben aus Lunge, Luftröhre, Gehirn und Milchdrüsen von Kälbern und Kühen und färbten sie mit Verbindungen an, von denen sie wussten, dass sie an verschiedene Arten von Sialinsäurerezeptoren binden. Sie schnitten das gefärbte Gewebe sehr fein und untersuchten es unter dem Mikroskop.
Was sie sahen, war überraschend: Die winzigen milchproduzierenden Bläschen im Euter, Alveolen genannt, wimmelten von Sialinsäurerezeptoren, und sie verfügten sowohl über die Art von Rezeptoren, die bei Vögeln vorkommen, als auch über solche, die beim Menschen häufiger vorkommen. Fast alle untersuchten Zellen enthielten beide Arten von Rezeptoren, sagte die Hauptautorin der Studie, Dr. Charlotte Kristensen, Postdoktorandin für Veterinärpathologie an der Universität Kopenhagen.
Dieser Befund gab Anlass zur Sorge, da sich Grippeviren unter anderem dadurch verändern und weiterentwickeln, dass sie Teile ihres genetischen Materials mit anderen Grippeviren austauschen. Dieser Prozess, Reassortment genannt, erfordert die gleichzeitige Infektion einer Zelle mit zwei verschiedenen Influenzaviren.
„Wenn man beide Viren gleichzeitig in die gleiche Zelle bekommt, kann man daraus im Wesentlichen Hybridviren bekommen“, sagte Studienautor Dr. Richard Webby, Direktor des Gesundheitskollaborationszentrums der Weltgesundheitsorganisation für Studien zur Ökologie der Influenza . in Tiere und Vögel.
Um mit zwei Influenzaviren gleichzeitig infiziert zu werden – einem Vogelgrippevirus und einem menschlichen Grippevirus – müsste eine Zelle beide Arten von Sialinsäurerezeptoren haben, die Kühe haben, was vor dieser Studie nicht bekannt war.
„Ich denke, das ist wahrscheinlich ein ziemlich seltenes Ereignis“, sagte Webby, der das H5N1-Virus seit 25 Jahren erforscht.
Damit so etwas passiert, müsste eine mit dem Vogelgrippevirus infizierte Kuh an einem anderen Grippetyp erkranken als ein infizierter Mensch. Derzeit sind die Grippeinfektionen beim Menschen landesweit gering und gehen mit dem Ende der Grippesaison zurück, sodass die Möglichkeit, dass eine solche Situation eintritt, noch geringer wird.
Allerdings ist es nicht unbekannt.
Auch Schweine verfügen über Sialinsäurerezeptoren von Menschen und Vögeln in ihren Atemwegen, und Grippeinfektionen bei Schweinen können bekanntermaßen pandemische Viren auslösen. Man geht beispielsweise davon aus, dass die durch die H1N1-Grippe im Jahr 2009 verursachte Pandemie bei Schweinen in Mexiko begann, als sich das Virus zu einem Virus umwandelte, das sich schnell zwischen Menschen ausbreiten konnte.
Eine andere Art und Weise, wie sich das Vogelgrippevirus bei Kühen entwickeln könnte, sei laut Webby eher schleichend – und häufiger.
Jedes Mal, wenn ein Virus sich selbst kopiert, macht er Fehler. Manchmal machen diese Fehler das Virus schwächer und beeinträchtigen seine Überlebenschancen, aber in anderen Fällen sind es glückliche Zufälle – zumindest für das Virus. Wenn sich ein Vogelgrippevirus so verändern würde, dass es leichter an Sialinsäurerezeptoren vom Typ Mensch bei Kühen bindet, könnte es einen Überlebensvorteil erlangen: die Fähigkeit, mehr Zellen und mehr Tierarten, wie zum Beispiel Menschen, zu infizieren.
Viren können sich bewegen und treiben
Eine Neusortierung würde eine erhebliche Veränderung in der Evolution des Virus bedeuten, aber die allmähliche Passage des Virus durch neue Wirte könnte auch zu einer Veränderung des Virusgenoms durch evolutionäre Drift führen.
So oder so sind das keine guten Nachrichten, sagte Dr. Sam Scarpino, ein Computerbiologe und Direktor für KI und Biowissenschaften an der Northeastern University.
„Wir haben jetzt Daten, die darauf hindeuten, dass das Risikoprofil höher ist“, sagte Scarpino, der nicht an der neuen Studie beteiligt war.
Er weist darauf hin, dass es sich dabei um erste Untersuchungen handele. Dies muss noch von einer anderen Gruppe von Forschern bestätigt werden und wurde schnell als Vorabdruck veröffentlicht, bevor es von externen Experten überprüft wurde.
Er fügte jedoch hinzu, dass diese Ergebnisse auch deshalb wichtig seien, weil noch nie jemand die Anfälligkeit von Kuhgewebe für Influenza-A-Viren wirklich untersucht habe.
„Das ist das erste Mal, dass ich es weiß. Das heißt nicht, dass es keine anderen gibt, aber einige von uns haben es sich genau angesehen und keine gefunden“, sagte er.
Kristensen sagte, die Forscher hätten auch keine frühere Forschung zu diesem Thema finden können, weshalb sie diese Studie durchgeführt hätten.
„Wir hatten einfach das Gefühl, dass wir angesichts der Situation so schnell wie möglich zu diesen Ergebnissen kommen mussten“, sagte Larsen.
Andere Experten sagten, dass es zwar mehr Verbindungspunkte gebe, die Studie jedoch die Alarmstufe deutlich erhöhe.
„Ich denke, wir haben jetzt genügend Informationen, um zu dem Schluss zu kommen, dass die Übertragung bei Milchkühen gestoppt werden muss“, sagte Scarpino. „Wir müssen die vorgeschriebenen Schutzarten für Arbeitnehmer, die in engem Kontakt mit Kühen und Milchvieh stehen, erhöhen und die Mittel für die Aufklärung der Grippe und bei Kühen deutlich erhöhen, denn es gibt so viele, die wir nicht kennen.“ dass wir sehr schnell lernen müssen.
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