Wie können Viren wie Zika Geburtsfehler verursachen?

Bei Erwachsenen sind die Symptome des Zika-Virus relativ mild - Hautausschläge, Fieber, Gelenkschmerzen, Unwohlsein. Die meisten Infizierten wissen es vielleicht gar nicht. Da sich diese scheinbar routinemäßige Erkrankung jedoch in ganz Amerika ausbreitet, tritt auch ein weitaus schwerwiegenderes Problem auf: Säuglinge, die mit Mikrozephalie geboren wurden.

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Dieser Geburtsfehler ist auf eine Fehlbildung des Gehirns zurückzuführen, bei der die Anzahl der geschrumpften Köpfe variiert und in vielen Fällen eine Reihe von neurologischen Problemen auftreten. Dazu gehören Hörprobleme, Entwicklungsverzögerungen und geistige Beeinträchtigungen.

In Brasilien treten in der Regel einige hundert Fälle von Mikrozephalie pro Jahr auf - eine Zahl, von der einige vermuten, dass sie aufgrund von Unterberichten ungewöhnlich niedrig ist. Erkrankungen durch Parasiten wie Malaria oder Toxoplasmose, genetische Mutationen und sogar übermäßiger Alkoholkonsum während der frühen Schwangerschaft können Mikrozephalie verursachen. Seit Oktober 2015 wurden jedoch weit über 3.500 Säuglinge mit verräterischen Anzeichen der Verformung gemeldet, die mit der explosiven Ausbreitung des Zika-Virus in der Region zusammenfielen.

Die lückenhaften Informationen über diesen Ausbruch reichen nicht aus, um definitiv zu sagen, ob Zika eine Mikrozephalie verursacht. Aber der Zusammenhang ist plausibel, und medizinische Experten suchen nach anderen Viren, von denen bekannt ist, dass sie Entwicklungsstörungen verursachen, um herauszufinden, auf welche Weise Zika möglicherweise zerstört werden kann.

"Bestimmte Viren lieben das Gehirn wirklich", sagt Kristina Adams Waldorf, eine Ärztin für Geburtshilfe und Gynäkologie, die untersucht, wie eine Infektion zu Frühgeburten führt. Cytomegalovirus und Röteln haben relativ geringe Auswirkungen auf gesunde Erwachsene, können jedoch schwächende Geburtsfehler verursachen. Und das Varizella-Zoster-Virus (das Windpocken verursacht) kann eine Vielzahl von Komplikationen verursachen, darunter auch Probleme im Gehirn.

Viele von Mücken übertragene Viren, wie West-Nil, verursachen auch bei Erwachsenen Formen von Hirnverletzungen. „Für uns ist es also keine große Aufgabe, die Verbindung zwischen einem durch Mücken übertragenen Virus und einer Mikrozephalie herzustellen“, sagt sie.

Zika wurde 1947 erstmals in Uganda bei Rhesusaffen identifiziert und hauptsächlich durch die Mücke Aedes aegypti verbreitet . Bemerkenswerte Ausbrüche trafen die Menschen auf der winzigen Insel Yap im Jahr 2007 und in Französisch-Polynesien im Jahr 2013. Aber nur wenige Menschen in Amerika hatten wahrscheinlich von Zika gehört, bis der jüngste Ausbruch in Brasilien explodierte.

Niemand weiß, wie das Virus dort ankam, aber viele haben vorgeschlagen, dass es im Jahr 2014 angekommen ist und im Blut von jemandem unter den Scharen von Menschen gesteckt wurde, die sich zur Weltmeisterschaft scharen. Seitdem hat sich Zika in mehr als 20 Ländern und Territorien verbreitet. Die mögliche Verbindung zur Mikrozephalie hat Reisewarnungen für schwangere Frauen ausgelöst und die Weltgesundheitsorganisation dazu veranlasst, Zika zu einem globalen Gesundheitsnotstand zu erklären.

Es ist keine medizinische Überraschung, dass ein Virus wie Zika relativ milde Auswirkungen auf Erwachsene haben kann, aber möglicherweise katastrophale Auswirkungen auf die Entwicklung von Föten hat.

Viren vermehren sich, indem sie die Zellen ihres Wirts entführen und auf natürliche Weise Kopien von sich selbst anfertigen. Diese Kopien schlagen dann von selbst zu, um mehr Zellen zu infizieren. Wenn ein Virus eingreift, können die Zellen nicht normal funktionieren - der Virus tötet die Zellen entweder oder verhindert, dass sie gut genug funktionieren, um sich zum Dienst zu melden. Das macht Virusinfektionen besonders gefährlich für die Entwicklung von Babys.

„Wenn der Fötus sein Gehirn entwickelt, gibt es dort viele empfindliche Zellen, die zur richtigen Zeit an die richtigen Orte müssen“, sagt die Virologin Kristen Bernard von der University of Wisconsin, Madison. Das ist ein ernstes Problem bei Feten, die noch keine soliden Möglichkeiten haben, mikrobielle Eindringlinge abzuwehren.

"Sie sprechen von einem Fötus mit einem minimalen Immunsystem, während ein Erwachsener hoffentlich ein voll funktionsfähiges Immunsystem hat", erklärt der Kinderarzt und Immunologe Sallie Permar von der Duke University School of Medicine.

Diese zelluläre Schwachstelle ist die Grundlage für Entwicklungsprobleme im Zusammenhang mit dem Cytomegalievirus (CMV), sagt Permar. CMV gehört zur Herpes- Familie der Viren und ist in den USA die häufigste von der Mutter auf das Kind übertragene Infektion. Laut den Centers for Disease Control and Prevention werden 50 bis 80 Prozent der Menschen in den USA bis zum Alter von 40 Jahren mit dem Virus infiziert sein. Ähnlich wie bei Zika werden nur wenige dieser Menschen jemals Symptome der Infektion zeigen.

Wir wissen nicht genau, wie eine CMV-infizierte Zellstörung zu spezifischen neurologischen Defekten bei Säuglingen führt, sagt Permar, aber es gibt Hinweise. "Anscheinend kommt es bei der Replikation des Virus zu einigen neurologischen Beeinträchtigungen."

Beispielsweise ist Hörverlust ein Hauptproblem für mit CMV geborene Säuglinge. In solchen Fällen kann das Virus sowohl in dem Teil des Gehirns gefunden werden, der beim Hören hilft, als auch in einem Teil des Innenohrs, der als Cochlea bezeichnet wird, sagt Permar.

In ähnlicher Weise wurden einige genetische Fälle von Mikrozephalie zuvor mit der Funktionsstörung einer bestimmten Struktur in Zellen in Verbindung gebracht, die als Zentrosom bezeichnet wird, sagt Adams Waldorf. In dieser Struktur organisiert sich das „Gerüstsystem“ der Zelle und ist an der Zellreplikation beteiligt, erklärt sie. Wenn das Zentrosom beschädigt ist, entwickelt sich das Gehirn nicht richtig.

Es ist möglich, dass Zika einen Angriff auf Gehirnzellen von Säuglingen inszeniert, der den genetischen Zustand widerspiegelt. Im Dezember gab das brasilianische Gesundheitsministerium die Identifizierung des Zika-Virus in mehreren Geweben eines Säuglings mit Mikrozephalie, einschließlich des Gehirns, bekannt. Für eine direkte Verknüpfung ist es jedoch noch zu früh.

Es ist auch unklar, wie Zika die natürliche Barriere zwischen Mamas Blutkreislauf und ihrer Plazenta durchdringen kann - obwohl es bereits Beweise dafür gibt, dass dies passieren kann. Im selben Bericht bestätigte das brasilianische Gesundheitsministerium auch zwei Fälle von Zika im Fruchtwasser, bei denen sich Föten mit Mikrozephalie entwickelten.

Unabhängig davon, ob die Mutter während der Schwangerschaft an einer schweren Krankheit leidet oder nicht, kann der so genannte „Bystander-Effekt“ zusätzliche Schäden verursachen, sagt der Plazentabiologe Ted Golos von der Universität von Madison-Wisconsin.

Wenn der Körper etwas Fremdes wie ein Virus oder einen Parasiten entdeckt, löst er eine Entzündung aus, um den Eindringling loszuwerden. Trotz dieser positiven Absichten "kann die Kaskade von Ereignissen, die als Reaktion auf einen Krankheitserreger eintreten, den Fötus auf eine Art Kollateralschaden beeinträchtigen", sagt er. Beispielsweise kann eine Entzündung der Plazenta zu Fehlgeburten und anderen Komplikationen führen.

Es gibt zusätzliche Bedenken, dass viele der längerfristigen Auswirkungen dieser Krankheit jahrelang nicht identifiziert werden können, wenn der Zusammenhang zwischen Zika und Geburtsfehlern bestätigt wird. "Mikrozephalie ist ein tragisches Ergebnis", sagt Golos. „Aber es könnte durchaus die Spitze des Eisbergs sein. Oder vielleicht auch nicht ... wir wissen es einfach nicht. "

Die Hoffnung ist nun, dass Forscher einen Zika-Impfstoff entwickeln können. Wenn das Virus Geburtsfehler verursacht, können wir die Ursache ausmerzen.

"Wir haben die Werkzeuge, um eine sehr schwere angeborene Infektion zu beseitigen, und das ist das Röteln-Virus", sagt Permar. "Es gibt also eine Erfolgsgeschichte mit einem Impfstoff für Mütter."