Virologie. Vorlesungsthemen. Geschichte. Geschichte. G. Steger Institut für Virologie Uniklinik Köln. Humanpathogene Viren. Virus (lat.

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1 Vorlesungsthemen 1.Einführung in die Virologie Weitere Vorlesungsthemen: Einführung in die Virologie G. Steger Institut für Virologie Uniklinik Köln 2. HIV und andere Retroviren 3. Influenza 4. Gastrointestinale Virusinfektionen 5. Masern /Mumps 6. Papillomviren 7. Systemische Infektionen mit Virämie 8. Konnatale Virusinfektionen 9. Viren und ImmunsuppressionRespiratorische Viren 10. CMV Geschichte Geschichte Virus (lat.): Gift/Schleim Humanpathogene Viren 1901 Gelbfiebervirus Nachweis 1. Viren: 1898 Friedrich Löffler und Paul Frosch (Assistenten von R. Koch) erstes Tier pathogene Virus Maul und Klauenseuchevirus > infektiöse Natur von Viren nur in Organismus vermehrbar filtrierbar 1933 Influenzavirus

2 Grössenvergleich zu Mikroorganismen Viren im Elektronen Mikroskop PoV: S. 12 Brandis Lichtmikroskop Elektronenmikroskop Viren > reguläre helikale oder sphärische Partikel Röntgenstrahlung NMR e) Humanes Papillomvirus f) Coronavirus g) Influenza A Virus h) Mumps Virus (Schnitt) i) Rotavirus k) Hepatitis A Virus Virusdefinition Schnittstelle zwischen belebter und unbelebter Materie: extrazellulär: lä komplexe Mk Makromoleküle lkül aus Nukleinsäuren mit Proteinen (z.t. Lipiden) in definierter Partikelform > ohne eigenen Stoffwechsel intrazellulär: vermehrungsfähig (Replikation, Produktion viraler Proteine), > obligat intrazellulärer Parasit Virusdefinition Nachkommenviren (Virionen) werden aus neu synthetisierten Komponenten in der Wirtszelle neu zusammengesetzt (de novo asembly) dienen als Vehikel für Übertragung des viralen Genoms auf neue Wirtszelle Genom: i.d.r. nur eine Art von Nukleinsäure entweder DNA oder RNA oft infektiös

3 Virusdefinition Kapsid/Nucleokapsid Struktur von Viren Symmetrie Aufbau: wiederholte Anordnung weniger, identischer, Untereinheiten: > virale Strukturproteine: Kapsomeren/Protomere Funktion: stabil > Schutz des Genoms, Erkennung von Zielzellen, lösen > Freisetzung des Genoms Symmetrie: helikal Iskosahedrisch Ikosaheder > 12 Pentons (Ecken), 20 Dreiecksflächen (kleinster Ikosaheder: Picornaviren) Interaktionen zw. Pentons Interaktionen zw. Hexons Kapsomere/Protomere Adeno Viren: 12 Pentons 240 Hexons, Herpes Viren: 12 Pentons 162 Hexons Struktur von Viren Symmetrie Virushülle Envelope Helikale Symmetrie RNA Viren Virale Matrix-Proteine Virale Glykoproteine TMV Hexon Längsachse Querachse flexibel oder starr (open) alle tier./ menschl. Viren besitzen Hülle/Envelope > Freisetzung des Virus ist itohne Zelllyse möglich ölih

4 Funktionen der Virushülle Virusstruktur: Begriffe Lipiddoppelmembran (stammt aus der Zellmembran), mit eingelagerten viralen (Glyko ) Proteinen Andocken des Virus an Wirtszelle (Glykoproteine Interaktion mit zell. Rezeptoren) größere Variabilität > erhöhte Anpassung Schutz Sh des Genoms Impermeabel für wasserlösliche Substanzen empfindlichgeg geg. Alkohol, Detergenzien Virion Begriff, Synonym y Hülle, Envelope (Virusmembran) Kapsid Genom, Core Nukleokapsid, Definition Komplettes infektiöses Partikel Lipid-Doppelschicht mit viralen Glykoproteinen nicht bei jedem Virus vorhanden Protein-Mantel, der das Genom umgibt Nukleinsäure-Protein Komplex im Virion, wenn noch äußere Schichten wie z. B. Hülle vorhanden Humanpathogene RNA Viren RNA ikosahedral helikal nackt behüllt behüllt Humanpathogene DNA Viren ikosahedral DNA nackt behüllt behüllt Polio HAV Gelbfieber Dengue HCV HIV Resp. Trakt Ebola Tollwut Influenza Mumps Masern Röteln Gastrointest Parvo B19 JCV BKV HPV16 HPV18 HBV HSV CMV EBV VZV HHV6 HHV8

5 2 1 Adsorption (Anheftung, Attachment) Penetration (Eindringen) 6 Freisetzung (durch Knospung oder Lyse) Viraler Reproduktions Zyklus Fehler: Abortive Infektion defekte Viruspartikel (HSV: 1000/1) 5 3 Uncoating (Auspacken des Virusgenoms) 4 Biosynthese (Replikation, Transkription, Proteinsynthese) Morphogenese (Assembly) aus: Med. Virologie, 2009, Hrsg. Doerr, Gerlich, Thieme Verlag Infektionsrouten Voraussetzung für erfolgreiche Infektion: Stabilität Menge (Wirtsabwehr überwinden) permissive Zellen Körperoberflächen: Epithelien Konjunktive resp. Trakt Haut Schleimhäute Verdauungstrakt urogenital Trakt Humanpathogene RNA Viren Infektionsrouten Körperoberflächen: Epithelien nackt ikosahedral RNA Inokulation Verletzungen intravenös (auch über Vektor) Rota Astro Magen Darm Passage vertikal prä oder peripartal Übertritt in kindlichen Kreislauf (CMV, Rubella, Parvo B19 > Diaplacentar, Geburt (Hep. B, HIV), Muttermilch (HIV, CMV)

6 Virus Übertragung: Epidemiologie Zoonosen Horizontal innerhalb einer Generation (Epidemien, Pandemien) Spezies spezifisch Homolog Mensch zu Mensch Spezies übergreifend Heterolog Übertragung von Tier auf Mensch Zoonosen Zoonotische Viren: können sowohl Menschen als auch Tiere infizieren Risikopotenzial: ik i schwer zu kontrollierende Population schwere Pathogenese Mensch Mensch Übertragung: oft nicht, bzw. enger Kontakt nötig Vektoren: Arthropoden grundsätzlich Krankheitsvektoren, dh d.h. sie übertragen Virus von Reservoir Wirt/Hauptwirt auf andere Organismen Viren, die von Arthropoden übertragen werden: Arboviren (Arthropode borne Viruses) Reservoir für emerging zoonotic viruses Fledertiere Ebola, SARS, MERS Corona, Tollwut (alle: RNA Viren, cytotox., keine Zellspez. ) Fledertiere als Reservoir für zoonotische Pathogene Od Ordnung: Fledertiere Familien: Fledermäuse, Flughunde älteste ätestesäugetiere; e e; einzige, ge,de die fliegen können; leben sehr lange (3.5 mal länger als andere Tiere ähnlicher Gr.) am weitesten verbreitet, Reservoir für Viren, die für and. Säugetiere tödl. apothogen für Fledertiere (Tollwut, Ebola, Nipah, Hendra, SARS, MERSV. ) > warum???? Ausbreitung von Viren Lokal versus dissiminiert/systemisch Lokal (Rhinoviren, HPV) dissiminiert/systemisch phys. und Immun Barrieren hämatogen neuronal Ina Smith, Lin Fa Wang, Current Opinion in Virology, Volume 3, Issue 1, 2013, 84 91

7 Hämatogene Ausbreitung Hämatogene Ausbreitung: Virämie 1. Virämie: niedrige Titer dissiminiert 2. Virämie: hohe Titer Systemisch Virämie Def.: Vorhandensein infektiöser Viren im Blut Primäre: meist niedrige Titer Sekundäre: meist höhere Titer > erst danach erreichen Viren Zielorgan Zielorgane aus: Med. Virologie, 2009, Hrsg. Doerr, Gerlich, Thieme Verlag Virämie Verlaufsformen viraler Infektionen Virustiter: ergibt sich ihaus Virus Freisetzung und Entfernung Entfernung der Viren durch: Neutralisierende Antikörper Immunkomplexe Titersind diagnostisch wertvoll Infektionsverlauf, Therapie Monitoring, Akute Infektion Persistierende Infektion Slow virus infection

8 Akute Infektion Persistierende Infektion schnell und selbst limitierend Prod. Virus P Infekt. Virionen Virus Elimination i Oft: Resp.Trakt Gastrointest. Trakt Prod. Virus Verbreitung von inf. Virus akute Inf. chronischen h Inf. HPV, HBV Herpes Viren, HIV HCV Zeit Zeit Akute Infektionen produktiv (Bildung neuer inf. Viren) Immunität (lebenslang/transient) oft Verursacher von Pandemien/Epidemien id i apparant/inapparant mögl. Mechanismen: ineffiziente Immunantwort Modulation der adaptiven Immunantwort (HSV) Mutation in immundominanten Epitopen (HIV) Inf. von Geweben mit reduzierte Immunüberwachung (HPV) Infektion von Zellen des Immunsystems (HIV) Mögliche Folge: onkogene Transformation Ca. 20% der Krebserkrankungen durch Viren verursacht Induktion der Transformation nicht gekoppelt an Prod. von Virus oft Unfall (HPV) oder als Folge der Immunreaktion (HBV) Hepatitis B Virus HCC Papillomviren Zervixkarzinom EBV Burkitt Lymphom, Nasopharynx Ca HHV8 Kaposi Sarkom

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