Was sind Viren?

Viren sind sehr klein, ihre Größe liegt zwischen 20 und 300 nm (1nm = 10^-9 m). Sie bestehen aus der viralen DNA oder RNA und einer Schutzhülle aus Proteinen und Lipiden. Identisch vermehren können sie sich jedoch nur in Wirtszellen, da sie keinen eigenen Stoffwechsel haben und auf die Versorgung durch die Wirtszelle angewiesen sind.

Welche Viren weisen wir nach?

Besonders wichtig sind für uns Viren, die Tierkrankheiten wie z.B. die Schweinepest auslösen oder solche, die gefährlich oder sogar tödlich für Menschen sind. Als Beispiel ist das Tollwutvirus zu nennen.

Wie lassen sie sich sichtbar machen?

Aufgrund ihrer Größe sind sie im Lichtmikroskop nicht mehr sichtbar, dagegen im Elektronenmikroskop. Diese Untersuchungsmethode ist aber nur dann sinnvoll durchzuführen, wenn in einer Probe Virus in relativ reiner und konzentrierter Form vorliegt, wie z.B. in Pocken- oder Herpesbläschen und in frischen Kotproben. Mit Hilfe des Elektonenmikroskops lässt sich innerhalb von ca. 2 Stunden Virus im Untersuchungsmaterial nachweisen.

Weitere Nachweisverfahren

Viren sind zwar nur mit dem Elektronenmikroskop sichtbar zu machen, sie lassen sich aber auch durch spezielle Labormethoden nachweisen, die unterschiedliche Eigenschaften der Viren nutzen.

Immunfluoreszenz

Die Immunfluoreszenz wird z.B. bei der Bestimmung des Tollwutvirus eingesetzt. Hiermit werden Tollwutvirusinfektionen beim Tier schnell und sicher diagnostiziert. Im positiven Fall liegt das Ergebnis nach 2 Stunden vor. Die kurze Untersuchungsdauer ist hier von größter Bedeutung, da das Ergebnis wichtig für die Entscheidung über eine Tollwut-Impfung ist. Im negativen Fall werden zur Absicherung des Ergebnisses weitergehende Untersuchungen eingeleitet, deren Ergebnisse aber erst nach mehreren Tagen vorliegen.

PCR- Diagnostik

Für den Nachweis kleinster Mengen an viraler Nucleinsäure - es ist nicht nötig, dass das komplette Virus vorhanden ist - wird heute die PCR-Technik (Polymerase-Kettenreaktion) eingesetzt. Im Untersuchungsmaterial vorhandene virale Nucleinsäure wird dabei im Labor vielfach vermehrt und erst anschließend identifiziert. Mit dieser Methode lassen sich latente Virusinfektionen, bei denen sich nur zeitweise Virus vermehrt, auch zum Zeitpunkt der Latenz, also außerhalb des Vermehrungszyklus, nachweisen (z.B. Herpesvirusinfektionen beim Rind).

Durchflusszytometrie

Mit der Durchflusszytometrie (FACS) lässt sich Virus in Blutzellen nachweisen. Hierzu werden die Blutzellen mit fluoreszierenden virusspezifischen Antikörpern markiert und im Laserstrahl auf opto-elektronische Signale gemessen. Die Methode eignet sich für Massenuntersuchungen und wird für das BVD-Bekämpfungsprogramm eingesetzt.

ELISA

Bei der ELISA-Methode (Enzyme Linked Immuno Assay) lagern sich enzymgekoppelte virusspezifische Antikörper an das zu untersuchende Virus. Diese Methode ist in der Virologie sehr verbreitet und dient zum Nachweis von z.B. Rotavirus bei verschiedenen Tierarten oder von Katzen-Leukosevirus. Bakterielle Kontaminationen der Probe erschweren die Diagnose, weswegen in diesen Fällen eine weitere Methode zur Absicherung des Ergebnisses durchgeführt wird.

Virusanzucht

Oftmals reicht die Konzentration an Viren nicht aus, um sie direkt nachweisen zu können. Außerdem machen die Methoden keine Aussage darüber, ob das Virus noch vermehrungsfähig ist. In vielen Fällen werden auch nur Virusbestandteile nachgewiesen. Hier hilft die Anzucht der Viren weiter. Viren vermehren sich nur in lebenden Zellen. Als Vermehrungssysteme für Viren sind Brutei und Zellkultur gebräuchlich. Versuchstiere werden in der Routine-Virusdiagnostik nicht mehr eingesetzt.

Heute werden Viren vor allem in der Zellkultur angezüchtet. Lebende Zellen lassen sich unter sterilen Bedingungen aus fast allen Organen und Geweben von Säugern, Vögeln und auch Kaltblütern gewinnen. Für den Virusnachweis werden die an der Kulturgefäßwandung anhaftenden Zellen mit Untersuchungsmaterial beimpft. Zellzerstörende Effekte, die ein Virus häufig im Zuge seiner Vermehrung in Zellkulturen erzeugt, lassen sich im Lichtmikroskop bei schwacher Vergrößerung durch die Wand des Kulturgefäßes verfolgen. Für den Nachweis einer Virusart verwendet man möglichst eine Zellart, die durch die Virusart sichtbar geschädigt wird. Kommt es zu einer virusbedingten Veränderung in der Zellkultur, so muss das angezüchtete Virus durch zusätzliche Methoden typisiert werden. Ob es sich um Aujeszky-Virus beim Schwein, Bovines Herpesvirus beim Rind, Herpesvirus beim Pferd, Newcastle Disease Virus beim Geflügel oder Schweinepest Virus bei Haus- und Wildschwein handelt, in allen Fällen ist die Zellkultur die geeignete Methode, um Virus anzuzüchten.

Für den Virusnachweis aus Untersuchungsmaterial von Vögeln hat sich neben der Anzüchtung in der Zellkultur noch die Anzüchtung im Brutei bewährt. Hier lässt sich zwar die Virusvermehrung nicht verfolgen, jedoch lassen sich bei der Untersuchung der Embryonen häufig Schädigungen durch die Virusvermehrung erkennen. Auch hier müssen zusätzliche Methoden eingesetzt werden, um das isolierte Virus zu typisieren.

Der Nachteil bei der Anzucht von Viren besteht in der längeren Untersuchungsdauer im Vergleich zum direkten Virusnachweis. Von Vorteil ist jedoch, dass selbst kleinste Virusmengen nachgewiesen werden können und dass es sich bei den nachgewiesenen Viren um vermehrungsfähige Erreger handelt. Denn nur vermehrungsfähige Erreger können eine Gefahr bei ihrer Übertragung darstellen. Dies ist für den Landwirt wichtig zu wissen, da unter diesen Umständen das erkrankte Tier eine Infektionsquelle für den übrigen Bestand darstellt.

Serologische Nachweisverfahren

Virusinfektionen lassen sich oft, vor allem wenn sie länger zurückliegen, mit Hilfe des direkten Virusnachweises oder der Virusanzucht nicht mehr nachweisen. Um dennoch solche Infektionen festzustellen, nutzt man die Eigenschaft von Viren, im Körper eine Immunreaktion, also Antikörper, hervorzurufen. Sind Antikörper im Blut vorhanden, lässt sich auf eine frühere Infektion rückschließen.

Bei den serologischen Labormethoden (ELISA, Neutralisationstest, Hämagglutinationstest) wird die spezifische Bindung zwischen dem Virus und den im Organismus dagegen gebildeten humoralen Antikörpern, wie dies bei der Immunabwehr im Körper stattfindet, im Labor nachvollzogen und diagnostisch genutzt. Z.B. werden Virusträger bei der Klassischen Schweinepest über serologische Untersuchungen erfasst. Da die Tiere oft nicht selbst erkranken, das Virus aber ausscheiden können, stellen sie eine große Gefahr für die Ausbreitung der Seuche dar und ihre Erfassung ist für die Seuchenbekämpfung von größter Wichtigkeit. Wurden KSP-verseuchte Tiere in einem landwirtschaftlichen Betrieb festgestellt, so ist es wegen der hohen Kontagiosität des Erregers von entscheidender Bedeutung, ob das Virus von diesem Betrieb auf Schweine in Betriebe der unmittelbaren Nachbarschaft übertragen wurde. Die Verfolgungsuntersuchungen werden vor allem mittels serologischer Untersuchungen durchgeführt. Weiterhin lässt sich anhand serologischer Untersuchungen gut die Seuchenfreiheit eines Gebietes überwachen. Anhand sog. Monitoring-Programme wird regelmäßig überprüft, ob in seuchenfreien Gebieten weiterhin der Status erhalten geblieben ist.

Impf - Antikörper

Weiter läßt sich anhand der serologischen Verfahren feststellen, ob Tiere geimpft wurden und ob aufgrund des Antikörpertiters mit einem gewissen Impfschutz gerechnet werden kann. Bei Virus-Bekämpfungsprogrammen ist in letzter Zeit aufgrund neuer Techniken bei der Impfstoffentwicklung eine geänderte Strategie entwickelt worden. Brachten früher bei Bekämpfung von Seuchen durch Impfung serologische Untersuchungen keine Aussage, werden heute bei einigen Krankeiten (BHV1, Aujeszky`sche Krankheit) sog. markierte Impfstoffe eingesetzt. Die Antiköper, die durch markierte Impfstoffe hervorgerufen werden, lassen sich von Antikörpern, die aufgrund einer Feldvirusinfektion entstanden sind, unterscheiden. Damit lassen sich heute zur Bekämpfung einiger Seuchen Impfungen durchführen, ohne dass die Diagnostik behindert wird.

Wegen der hohen Spezifität dieser Virus-Antikörper-Bindung stellen serologische Reaktionen wichtige und zuverlässige Teste in der Diagnose von Viruskrankheiten dar. Sie haben bei vielen diagnostischen Fragestellungen eine große Bedeutung.