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Diversität und Evolution von Adenoviren bei Primaten in Subsahara-Afrika (2016)

Art

Hochschulschrift

Autor

Hoppe, Eileen (WE 5)

Quelle

Berlin: Mensch und Buch Verlag, 2016 — VI, 103 Seiten

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/12834

Kontakt

Institut für Virologie

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Abstract / Zusammenfassung

Humane Adenoviren (HAdV A-G) sind in der Bevölkerung sowie bei nichthumanen Primaten (NHP) weit verbreitet. HAdV-B ist ein bedeutender Erreger bei Respirationstrakt-, Augen- und Harnwegsinfektionen des Menschen und wurde auch im Kot von NHP in großen Mengen nachgewiesen. Die Biodiversität und Evolution von HAdV-B wurde bisher nicht im Detail untersucht. Ziel der vorliegenden Studie war es, die molekulare Epidemiologie von HAdV von Menschenaffen und Menschen im tropischen Afrika mit Schwerpunkt auf HAdV-B zu untersuchen, die Art und Häufigkeit der Übertragungen von HAdV-B zu bestimmen und rekombinante HAdV-B in wilden Menschenaffen zu identifizieren. Hierzu wurden 568 Kotproben von acht wilden Menschenaffen-Unterarten aus neun Waldgebieten in ganz Afrika südlich der Sahara in die Studie eingeschlossen. Zusätzlich wurden 292 Stuhlproben von Menschen untersucht, die in benachbarten Dörfern von vier der Waldgebiete lebten. Die Analyse aller Proben mit generischen und spezifischen PCR-Systemen ergab eine hohe HAdV-Prävalenz für alle Wirte: Die kumulative Primaten-AdV-Prävalenz lag bei 51% (75/146) bei Schimpansen, 94% (79/84) bei Bonobos, 74% (251/338 ) bei Gorillas, und 69% (201/292) beim Menschen. Während HAdV-C in allen untersuchten Spezies gefunden wurden, wurde HAdV-D nur bei Menschen und HAdV-E nur bei Schimpansen und Bonobos gefunden. HAdVB wurde bei 55% aller untersuchten Gorillaspezies und in wenigen Schimpansen detektiert. HAdV-B wurden nicht bei Menschen und Bonobos gefunden. Um die evolutionären Beziehungen von HAdV der Menschenaffen und Menschen zu untersuchen, wurde umfangreicheres Sequenzmaterial mittels Durchführung von Long Distance PCR erfasst, die einen Block aus 4 Genen (V, pX, pVI, Hexon) amplifiziert. Zuerst wurde die genetische Vielfalt mittels PhyML (maximum likelihood phylogenies) untersucht und dabei eine hohe Diversität in HAdV-B von Gorillas gefunden. In einem nächsten Schritt wurden im Rahmen einer Bayes-Analyse Gorillas als statistisch bestgestützte Wirtvorfahren der gesamten HAdV-B-Gruppe identifiziert. Der Ursprung der Spezies HAdV-B in Gorillas geht einher mit Übertragungsereignissen auf Menschen und Schimpansen. Diese Übertragungsereignisse sind quantifiziert worden mit 6-7 Wirtswechseln vom Gorilla auf den Schimpansen sowie 2 Wirtswechseln vom Gorilla auf den Menschen. Mithilfe eines Bayes-Chronogramms konnten die Übertragungen zeitlich eingeordnet werden, wobei eine niedrige HAdV-B-Übertragungsrate von Gorillas mit einem Mittelwert von 2,2 Übergängen zu Schimpansen pro Mio. J. und 0,7 Übergänge auf den Menschen pro Mio. J. errechnet wurde. Interessanterweise wurden Übertragungsereignisse ermittelt, die stattgefunden haben müssen bevor der moderne Homo sapiens auftrat, sodass schlussgefolgert werden kann, dass HAdV-B-Viren die Gesundheit des Menschen schon frühe Vorfahren des modernen Menschen beeinflusst haben müssen. Wenn Übertragungen von HAdV-B zwischen Mensch und NHP auftreten, liegt die Vermutung nahe, dass auch eine Rekombination zwischen ihnen auftritt. Für Rekombinationsstudien von HAdV-B von wilden Gorillas wurden größere Genomfragmente mittels Amplifikation weit überlappender PCR-Fragmente erzeugt. Ein nahezu vollständiges HAdV-B-Genom von einem wilden Gorilla und bisher veröffentlichte HAdV-B Genome von NHP wurden mit einer mVISTA Analyse mittels paarweiser Genomvergleiche untersucht. Während der zentrale Teil des Genoms am ähnlichsten zu einem HAdV-B-Genom von einem in Gefangenschaft gehalten Gorilla (SAdV-28.2) ist, waren die äußeren Abschnitte am ehesten mit einem HAdV-B-Genom von einem in Gefangenschaft gehaltenen Schimpansen (SAdV-33) verwandt. Nachfolgend wurden vergleichende phylogenetische Analysen durchgeführt, bei der allgemeine Hotspots (Pentonbasis, Hexon-Gen; Fiber-Gen) der AdV Rekombination untersucht wurden. Die ermittelten phylogenetischen Bäume zeigen Diskordanz in Form und Subgruppenkomposition des HAdV-B-Baums, was auf genomweite Rekombination während der Evolution der Mitglieder der Spezies HAdV-B in wilden Gorillas hindeutet. Es konnte aufgezeigt werden, dass Rekombination zwischen HAdV-B auch in natürlichen Lebensräumen und nicht nur unter Lebensbedingungen mit künstlich erzeugter Nähe zwischen Primaten, wie in Zoologischen Gärten, auftritt. Gegenwärtige Übertragungen von HAdV-B von Menschenaffen auf den Menschen mit anschließender Entstehung von pathogenen Rekombinanten kann somit nicht ausgeschlossen werden. Die Wahrscheinlichkeit für eine Infektion mit derartigen rekombinanten AdVs ist für Menschen in einigen Regionen Afrikas südlich der Sahara aufgrund der hohen Prävalenz von HAdV in NHP und der überlappenden Lebensräume von Mensch und Menschenaffen sowie der Jagd und dem Handel von Buschfleisch erhöht. Aus den Erkenntnissen dieser Studie ist zu schlussfolgern, dass beim Menschen zirkulierende HAdV-B zoonotischen Ursprungs sind. Im Hinblick auf die erhebliche Bedeutung von Zoonosen für die öffentliche Gesundheit sind weitere Untersuchungen zu AdVs in Subsahara notwendig.