Wenn Erreger von Tieren auf Menschen überspringen

Jean-Baptist du Prel, Epidemiologe an der Bergischen Universität – ©  Mathias Kehren

Ebola, Marburg, Hanta, COVID-19 oder die Vogelgrippe, das alles sind tödliche Viren, die von Tieren auf den Menschen übergesprungen sind. Diesen Prozess nennt man Spillover. Viele Erreger haben lange in Koexistenz mit dem Menschen existiert, werden uns heute aber immer gefährlicher. An der Bergischen Universität arbeitet der Epidemiologe PD Dr. Jean Baptist du Prel im Arbeitsbereich Arbeitswissenschaft und sagt: „Man muss das Ganze als ein komplexes Geschehen sehen. Umweltbedingungen verändern sich und menschliches Verhalten verändert die Natur. Viren replizieren sich täglich ganz normal und dabei können Kopierfehler entstehen.“

Manchmal sei es dann so, dass sich Viren dadurch auf andere Arten übertragen. „Es geht immer um Wahrscheinlichkeiten. Also wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Tier auf eine andere Art trifft und dadurch Viren, die sich verändert haben, auf die andere Art übertragen werden und sie infizieren? Es ist ein Zufallsspiel der Mutationsrate auf Grundlage von Kopierfehlern, die es ermöglicht, auf andere Arten überzuspringen.“ Die Kontaktrate spiele dann auch eine entscheidende Rolle, und dann komme der Mensch ins Spiel.

© Bergische Universität

Mindestens noch 10.000 unbekannte Viren könnten den Menschen befallen

Die Vielfalt von Krankheitserregern in Tieren ist erstaunlich. Biologen schätzen, dass auf unserem Planeten mindestens noch 10.000 unbekannte Viren existieren, die Menschen befallen könnten. Die Gefahr weiterer Spillover ist also noch nicht gebannt. „Das ist richtig“, konstatiert du Prel, „durch die veränderten Bedingungen ist es so, dass eine Vielzahl von Tieren, welche Viren beherbergen, eher auf den Menschen treffen können. In dem Moment, wo sich Tierpopulationen verschieben, also durch Klimawandel z. B., oder durch menschliches Verhalten, wie bei Brandrodungen, verlassen sie ihren alten Lebensraum und dadurch können sie mit einer höheren Wahrscheinlichkeit auf den Menschen treffen. Die andere Wahrscheinlichkeit ist, dass Kopierfehler dazu führen, dass Viren sich verändern, auf den Menschen übergehen und für ihn pathogen (krankheitserregend, Anm. d. Red.) werden können. Dann treffen praktisch zwei Wahrscheinlichkeiten aufeinander. Wir tragen entscheidend durch unser Verhalten dazu bei, indem wir die Natur und das Klima verändern.“

Das Marburg-Virus – © gemeinfrei

Doch was veranlasst ein Virus, den Wirt zu wechseln? Der Epidemiologe spricht in diesem Zusammenhang vom „Survival of the fittest“, also dem Überleben der am besten an ihre Umgebung angepassten Individuen und macht deutlich, dass dieser Vorgang kein bewusster, gesteuerter Vorgang sei, sondern rein zufällig erfolge. „Wenn das Virus bestimmte Strukturen in sich trägt, die zum Wirt passen, dann beginnt eine Infektion bei einer anderen Art. Es muss dann nicht unbedingt der Mensch sein, es gibt auch Zwischenwirte. Häufige Mutationen sind oft auch zum Nachteil von Viren, nur in seltenen Fällen gereichen sie ihnen zum Vorteil, weil sie dann besser an einen potentiellen Wirt angepasst sind.“

Ein aktuelles Beispiel ist die kürzlich in den Medien berichtete Situation auf dem Kreuzfahrtschiff Hondius, wo das Hantavirus, ein zoonotischer Erreger, der primär von infizierten Nagetieren auf den Menschen durch Einatmung virushaltiger Aerosole aus Urin, Kot oder Speichel „überspringt“, wahrscheinlich durch engen Kontakt zumindest teilweise auch von Mensch zu Mensch übertragen wurde. Das sogenannte Andesvirus ist eine spezifische, in Südamerika vorkommende Variante des Hantavirus und die einzige, bei der bislang auch eine Übertragung von Mensch zu Mensch nachgewiesen wurde.

3D-Grafik des SARS-CoV-2-Virions (eingefärbtes Modell) – © gemeinfrei

Spillover voraussagen

Um den Übersprung vom Tier auf den Menschen zu verhindern, muss man die Entwicklung eines Spillover erst verstehen. Dazu du Prel: „Es ist ein komplexer Vorgang. Ich muss erst einmal schauen, wie sich Viren verändern und wie sich Erregerreservoire verändern, also z. B. durch Bewegung. Dann muss ich mir auch die Bindungsfähigkeit des Virus an den Menschen ansehen und prüfen, inwieweit der Mensch auch selber das Virus verbreitet. Es ist immer ein Sherlock-Holmes-Spiel. Ich muss schauen, wie diese Bewegungen zueinander passen. Man kann diese Spillover bis zu einem gewissen Grad wahrscheinlichkeitstheoretisch voraussagen, indem man verschiedene Mechanismen miteinander kombiniert. Es gibt Viren, die haben eine im Vergleich zu anderen Organismen relativ hohe Mutationsrate, z. B. SARS-CoV-2, der Erreger von COVID-19. Mit einer hohen Mutationsrate, was bei sogenannten RNA-Viren häufig der Fall ist, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass ein Kopierfehler entsteht, der es der neuen Virusvariante ermöglicht, den Wirt zu wechseln. Bei Pandemien spielt dann der Mensch selber wieder eine wichtige Rolle.“

Der Mensch verstärkt Pandemien durch sein Verhalten

Das Hendra-Virus (1994), das Nipah-Virus (1999) und vermutlich auch das Ebola-Virus (1976) wurden durch Fledermäuse übertragen. Davon gibt es weltweit 1.400 Arten. Das sind 25 Prozent der Säugetiere insgesamt. Man weiß heute, dass diese Tiere z. B. durch Brandrodungen oder den Klimawandel ihre ursprüngliche Heimat verlassen mussten und sich an anderen Orten – näher am Menschen – ansiedelten. Das Marburg-Virus (1967) wiederum kam von Affen, die sich selber bei einem Transportumweg am Flughafen Gatwick in London infiziert hatten. Dort wurden viele verschiedene Tiere aus aller Welt verladen, so dass das Virus dort überspringen konnte.

Das Virus COVID-19 hielt die Welt lange  in Atem – © Pixabay

„Der Mensch ist ein Verstärker von einem Prozess, der eigentlich natürlich ist“, erklärt der Fachmann. „Diese Spillover würden auch ohne den Menschen stattfinden, aber das Ereignis eines Spillovers wie auch die Entstehung und das Ausmaß einer Pandemie macht der Mensch als Verstärker durch sein Verhalten wesentlich wahrscheinlicher, indem er z. B. Lebensräume verschiebt und zur Erregerverbreitung beiträgt. So haben wir heute viel mehr Bewegung in der Menschenpopulation durch Flüge, Handel oder auch Flucht. Wenn es dann eine Mutante oder ein verändertes Virus gibt, und wir uns weiter transkontinental bewegen, ist natürlich auch die Wahrscheinlichkeit höher, dass sich ein Erreger weltweit verbreitet.“ Auch die Nähe des Menschen zu seinen Nutztieren kann in diesem Zusammenhang eine Rolle spielen. Berichte über Höfe, auf denen im Verdachtsfall tausende Tiere zur Sicherheit gekeult werden, sind keine Seltenheit mehr.

Viren mutieren jeden Tag

2003 tötet ein bis dahin unbekanntes Coronavirus (SARS-CoV-1) in Hongkong zum ersten Mal Menschen. Bis zu diesem Zeitpunkt galten Coronaviren als harmlos und lösten vielleicht Schnupfen aus. Heute weiß man, Coronaviren können genetisches Material untereinander austauschen und daraus ein neues Virus entstehen lassen. Daher war es schon damals nur eine Frage der Zeit, wann es zu einer Pandemie kommen würde. Das prophezeiten die Forscher bereits 2003. Zudem mutieren Viren jeden Tag. „Ja, das passiert ständig und ist völlig normal“, sagt du Prel. „Wir haben ja unwahrscheinlich viele Virusarten und es passieren auch permanent Kopierfehler. Zum großen Teil sind die Mutationen, die entstehen auch gar nicht schlimm, denn sie führen auch zum Untergang eines Virus oder haben gar keine Effekte. Aber manche Mutationen führen eben dazu, dass sie uns gefährlich werden können.“

Hygiene spielt eine sehr wichtige Rolle, wenn man sich vor einem Virus schützen will – © Pixabay

1980 erklärte die WHO (Weltgesundheitsorganisation) die Ausrottung der Affenpocken (MPOX). „Ich denke aber, die Affenpocken waren nie weg“, sagt du Prel bestimmt, „es stellt sich nur die Frage, wo sie verweilt haben?“ Zwar seien Infektionen von Menschen seltener gewesen, aber bei Affen oder Nagetieren waren sie immer noch vorhanden. Nach dem erklärten Ende der Pocken, ließen sich Menschen auch nicht mehr dagegen impfen. „Die Impfungen wurden immer seltener, aber die Pockenimpfung hatte auch einen gewissen Schutz gegen die Affenpocken. Insofern ist es auch wirtsinhärent (durch Faktoren bedingt, die im Wirt selber liegen, Anm. d. Red.), dass wir wieder empfänglicher sind für Affenpocken.“

Erderwärmung fördert potentielle Pandemien

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sagen, die Erderwärmung setzt alles auf der Erde in Bewegung. Schon 1 Grad Erwärmung bringt Tiere dazu, hunderte Kilometer weiter zu wandern und dort treffen sie auf andere Tiere, denen sie sonst nie begegnet wären. Diese Zusammentreffen fördern die Möglichkeit eines Spillover. So gesehen könnte der Klimawandel auch die Häufung von Pandemien fördern. „Zumindest ist er ein wichtiger Verstärker“, sagt Jean-Baptist du Prel abschließend. „Die Mutationen werden wir nie auslöschen, die gibt es einfach. Es bleibt ein Spiel von unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten, sowohl bei der Mutation als auch beim Aufeinandertreffen unterschiedlicher Arten. Das können unterschiedliche Tierarten sein, die aufeinandertreffen, oder auch Menschen, die auf Tiere treffen.“

Uwe Blass

Jean-Baptist du Prel – © Mathias Kehren

Über Jean-Baptist du Prel

Jean-Baptist du Prel studierte Humanmedizin an der Universität Würzburg, wo er 2000 auch promovierte, und Public Health an der Universität Düsseldorf. Er war Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Epidemiologie am Deutschen Diabetes-Zentrum mit Lehrtätigkeit in der Epidemiologie und medizinischen Biometrie an den Universitäten Mainz und Ulm. Seit 2015 ist er Mitarbeiter in der wissenschaftlichen Leitung des Lehrstuhls für Arbeitswissenschaft an der Bergischen Universität, wo er sich 2022 auch habilitierte und u. a. die Fächer Präventivmedizin und Biologische Risiken lehrt.