VL 4: Ebola

➢ Viren

➢ Bakterien

➢Pilze

➢ Parasiten

=schwerstmögliche Verlauf, den eine Infektionskrankheit nehmen kann

• kann als lebensbedrohliche Komplikation bei verschiedensten Infektionskrankheiten entstehen

• Dabei wird die körpereigene Reaktion auf eine Infektion fehlreguliert und es kann zu einer Schädigung eigener Organe kommen

• Bei einer Sepsis handelt es sich um einen medizinischen Notfall, der umgehend ärztlich behandelt werden muss

• Ebola-Virus (EBOV) aus der Gruppe der Filoviren

• 5 Stämme mit Untervarianten, die nach dem Land ihres Auftretens benannt sind

• Filoviren sind eine Familie behüllter, negativ-einzelsträngiger RNA-Viren

• Filoviren verursachen hämorrhagische Fieber mit einer hohen Übertragbarkeit und Letalitätsrate (Case fatality rate CFR ca. 90%)

RNA hat negative Polarität, d.h. die Leserichtung ist gegensinnig zur zellulären RNA. RNA mit negativer Polarität muss vor der Proteinsynthese in plussträngige mRNA umgeschrieben werden.

• durch Körperflüssigkeiten und Aufnahme der Viren über Schleimhäute und Hautwunden

• 2-21 Tage, durchschnittlich 5-7 Tage

Frühe Symptome:

• Unspezifisch, z.B. Fieber, Schüttelfrost, Unwohlsein und Muskelschmerzen

Spätere Symptome (Symptome, die mehrere Organe involvieren):

• gastrointestinale Beschwerden (Appetitlosigkeit, Übelkeit, Erbrechen, Durchfall, Bauchschmerzen)

• Atemwegsbeschwerden (Brustschmerzen, Kurzatmigkeit, Husten, Schnupfen)

• Vaskuläre Beschwerden (Bluthochdruck, Ödeme)

Terminale Symptome:

• Erhöhte vaskuläre Durchlässigkeit, massive Gewebsverletzungen, Dysregulation der Blutgerinnung, Blutungen

• Multiples Organversagen, Schock

1. Virus gelangt über Rezeptor-vermittelte Endozytose in die Wirtszelle

2. Viruscapsid wird aus den endozytotischen Vesikeln

   in das Zytoplasma freigesetzt

3. RNA-abhängige RNA- Polymerase transkribiert individuelle mRNAs vom anti- sense Genom in 3’-5’-Richtung. Jede mRNA erhält Capping am 5’-Ende und einen 3’ poly-A- Schwanz

4. mRNAs werden in die 7 Proteine des EBOV translatiert

5. Während der Replikation fördert der Promoter am 3’-Ende der genomischen RNA die Synthese von full-length, positiv- strängiger genomischer RNA, die wiederum als Template für die Produktion neuer negativ- strängiger Genome für die Virusnachkommen dient

6. Nucleocapsid- Proteine VP35, L, VP30 und NP assoziieren mit negativ-strängigen Genomen der Virusnachkommen

7. GP und sGP werden im ER und im Golgi weiter modifiziert.

   sGP wird sezerniert.

8. Werden ausreichend hohe Level neuer Virusgenome und – proteine erreicht, werden mithilfe der Membran-assoziierten Matrixproteine VP24, VP40 und GP neue Viren an der Plasmamembran assembliert.

9. Vollständige neue Virionen verlassen die Zelle

1. EBOV bindet an Rezeptoren (z.B. TLR4) auf der Zellmembran über das Spikeprotein GP

2. Zellmembran umschließt das Virus und internalisiert es über Phagozytose

3. Rab 5 wird für Fusion benötigt, wodurch das Virus in Endosomen gelangt.

4. Im Endosom verdauen die Cystein-Proteasen Cathepsin B (CatB) und Cathepsin L (CatL) GP zur 19 kDa-Form GP2.

5. Rab 7 wird für Fusion des Endosoms mit Lysosom und die Ausbildung des späten Endosoms/Phagolysosoms benötigt.

6. homotypic fusion and vacuole protein sorting (HOPS) multisubunit tethering complex, der in die Fusion von Endosomen mit Lysosomen involviert ist, ist ein essentieller intrazellulärer Partner des Virus.

7. Im sauren Milieu des späten Endosoms/ Lysosoms setzen Proteasen das Genom des Virus frei. Es interagiert das virale GP2 mit NPC1, wodurch die viralen und endosomalen Membranen fusionieren.

8. Nach der Fusion wird das virale Genom in das Zytoplasma freigesetzt, wo es repliziert wird.

Monozyten, Macrophagen:

Dendritische Zellen:

A:

• über zellulären RNA Helicasen RIG-I und MAVS, welche die IRF-3-Kinasen IKK-ɛ und TBK-1 aktivieren, die IRF-3 phosphorylieren, was die Aktivierung des IFN- β-Promotors zur Folge hat

• EBOV VP35 inhibiert IFN-α/β Produktion, indem es als Pseudosubstrat (Decoy) für die IRF-3-Kinasen IKK-ɛ und TBK-1 fungiert

• Dies verhindert die effiziente Phosphorylierung von IRF-3, was die Aktivierung des IFN-β-Promotors blockiert

B:

• VP24 bindet die Kernimportproteine Karyopherin-α und Importin-β und inhibiert so die Bindung der STAT- Dimere. Hierdurch können sie nicht in den Kern importiert werden

• So verhindert EBOV VP24 die Akkumulation von aktivierten Tyrosin-phosphorylierten STAT- Dimeren im Kern und damit die Expression antiviraler Proteine

• STAT1 ist ein Transkriptionsfaktor für IFN-α/β und IFN-γ

• Anwesenheit von IFN-γ führt zur Tyrosin-Phosphorylierung von STAT1. Über Interaktion phosphorylierter SH- Domänen miteinander bilden sich STAT1-Homodimere

• IFN-α/β führt zur Bildung von STAT1:STAT2-Heterodimeren. Die Dimere werden in den Kern transportiert, wo sie die Expression antiviraler Proteine anregen

• EBOV-Infektion von Monozyten / Macrophagen führt zu massiver Produktion von Cytokinen und Chemokinen innerhalb der ersten Stunde nach Infektion

• GP kann von Metalloproteasen von der Zelloberfläche abgespalten und freigesetzt werden. Freies GP bindet und aktiviert nicht- infizierte DCs und Macrophagen über TLR4, was zu Sekretion von pro- und anti- inflammatorischen Cytokinen führt

  
  

• Die Inhibition der Expression antiviraler Proteine über VP24 und VP35 führt zur unvollständigen Reifung von DCs und weniger Expression des Lymphknoten homing receptors und T-Zell co- stimulatorischer Moleküle.

• Infektion mit EBOV induziert massive

  Apoptose von NK-Zellen

-> Folge ist eine geströte Immunantwort

• GP besitzt eine Mucin-like domain, die sehr stark glykosyliert ist

1. sGP fungiert als Decoy (verbraucht AKs) und fördert die Ausbildung von Antikörpern gegen Bereiche des GP, welche für das Virus unwichtig sind, sodass nicht- neutralisierende Antikörper gebildet werden

2. Zuckerstrukturen bilden Schutz vor der Erkennung durch Antikörper und verdecken wichtige Strukturen

• Genauer Mechanismus des Endothelschadens ist noch nicht klar

• VP40 and GP können ECs aktivieren und die Barrierefunktion stören

• GP spielt die Hauptrolle in der Induktion des Zelltoxizität, die durch Verlust der Zell-Zell-Kontakte, Abrundung und Ablösung charakterisiert ist

• Nach Befall der Endothelzellen sterben diese durch die Replikation des Virus‘

• TNF-α aus infizierten Makrophagen erhöht vaskuläre Permeabilität, was zu Vessel leakage führt

• Infektion und Nekrose der Leberzellen führt zu reduzierter Expression von Gerinnungsfaktoren

• Infektion und Nekrose von Nebennierenzellen führt zu Anstieg an NO und daraus folgt Bluthochdruck

• Erniedrigte Level des anticoagulanten Protein C (für Blutgerinnung zuständig)

• Anstieg an Plasminogen-Aktivator, der in die

  Clotlyse involviert ist

• Thrombozytopenie