Nur zehn Viruspartikel können Kühe mit der Vogelgrippe infizieren

Nur 10 Viruspartikel der H5N1-Vogelgrippe, die Hunderte von Grippeausbrüchen bei Milchkühen in den USA verursachte, können bei Kühen eine Infektion auslösen, wie eine neue Studie zeigt.

Die Forschung gibt auch Hinweise darauf, warum die Ausbrüche Wissenschaftler, Landwirte und Viehhalter in der Hoffnung, die Krankheit einzudämmen und zu verhindern, verwirrt haben – ein Versuch, der wahrscheinlich durch die Tatsache erschwert wird, dass das Virus eine Affinität zu den Milchdrüsen von Kühen und nicht zu den Atemwegen hat.

Tests zur Übertragung zwischen Kühen durch Milchmaschinen oder durch die Fütterung von Kälbern sowie zwischen Vögeln und Rindern durch gemeinsame Raumluft zeigten keine Ergebnisse einer Krankheitsausbreitung.

Die Forscher sind weiterhin auf der Suche nach weiteren Antworten, doch vorerst bleibt das Übertragungsrätsel bestehen, was bedeutet, dass Wissenschaftler noch keine evidenzbasierten Empfehlungen für Praktiken geben können, die die Ausbreitung stoppen würden.

„Wie es sich von Kuh zu Kuh ausbreitet, wird zu einer sehr wichtigen Frage. Wir müssen verstehen, ob es eine Möglichkeit gibt, Melkpraktiken oder landwirtschaftliche Praktiken, was auch immer es ist, zu ändern, um die Übertragung von Kuh zu Kuh zu begrenzen, weil wir glauben, dass es erneut zu einem Spillover kommen wird. Es ist nur eine Frage der Zeit“, sagte der leitende Autor Andrew Bowman, Professor für veterinärmedizinische Präventivmedizin an der Ohio State University.

„Und im Moment haben wir keine gute Möglichkeit, dieses Übergreifen oder die Übertragung von Kuh zu Kuh zu verhindern, sobald es passiert.“

Die Studie wurde kürzlich in veröffentlicht Naturkommunikation.

Hochpathogene H5N1-Vogelgrippe-A-Viren werden mit Wildvögeln und Geflügel in Verbindung gebracht, aber seit 2021 zirkuliert eine Gruppe dieser Viren der Klasse 2.3.4.4b weltweit bei Säugetieren und wurde erstmals im März 2024 bei US-Milchvieh gemeldet.

Bisher wurden 1.053 Ausbrüche des ursprünglich entdeckten Virusgenotyps (B3.13) in Milchviehherden in 17 Staaten bestätigt, die durch eine nationale Milchteststrategie unter Kontrolle gebracht wurden, die die Bewegung von Herden stoppte, die Milch produzierten, in denen das Virus nachgewiesen wurde. Aktuelle Bundesdaten deuten darauf hin, dass in Idaho, Utah und Texas eine geringe Anzahl von Infektionen bei Kühen bestätigt wurde.

Diese Arbeit wurde als Reaktion auf die beispiellose Ausbreitung der Vogelgrippe auf Milchkühe durchgeführt. Wir hatten zunächst keine Ahnung, dass Kühe überhaupt mit Influenza infiziert sein könnten, geschweige denn, dass die Milchdrüse betroffen sein könnte. Das allein war schon ein großer Paradigmenwechsel: Es geht nicht um die Atmung.“

Andrew Bowman, Professor für veterinärmedizinische Präventivmedizin, Ohio State University

Bowman und Kollegen verfolgen die Krankheit seit ihrem Auftreten in Milchviehbetrieben und berichteten Anfang des Jahres über den Nachweis des Virus in Milchlieferungen im Einzelhandel – damals waren 36,3 % der getesteten Proben positiv auf H5N1-Partikel.

„Durch Pasteurisierung wird es inaktiviert. Aber sobald eine Kuh infiziert ist, produziert sie mehr als eine Woche lang Milch mit hohem Virustiter“, sagte Bowman.

Diese hohen Virustiter oder -konzentrationen in der Milch gehörten zu den Ergebnissen der aktuellen Arbeit, bei der die Auswirkungen unterschiedlicher Viruspartikelimpfungen auf einzelne Kuhzitzen, in denen sich die Milchdrüsen befinden, getestet wurden.

Die Ergebnisse zeigten, dass die kleinste Dosis von 10 Partikeln zu einer produktiven Infektion, aber im Vergleich zu höheren Dosen zu weniger klinischen Symptomen sowie zum Ausscheiden von Milch mit hohen Konzentrationen an Viruspartikeln führte.

„Es handelt sich um vier separate Brustdrüsen, die eine gemeinsame Blutversorgung haben, aber bei dieser kleinen Anzahl von Tieren sehen wir keine große Virusbewegung zwischen diesen Drüsen“, sagte Bowman. „Ich denke, das könnte wichtig dafür sein, wie krank eine Kuh wird oder nicht, denn wenn eine von vier Drüsen infiziert ist, ist das etwas anderes als eine schwere Infektion aller vier.“

Mehrere Experimente zielten darauf ab, mögliche Krankheitsübertragungswege zu identifizieren.

Forscher übertrugen kontaminierte Melkausrüstung 14 Tage lang zweimal täglich direkt von einer infizierten Kuh auf eine gesunde Kuh. Obwohl infizierte Kühe klinische Symptome aufwiesen und ihre Milch einen hohen Anteil an Viruspartikeln aufwies, blieben die gesunden Kühe, die kontaminierter Ausrüstung ausgesetzt waren, unbeeinträchtigt und ihre Milch war virusfrei.

Die Flaschenfütterung von Kälbern mit hochviraler Milch von infizierten Kühen führte zu einem minimalen Virusnachweis und zu minimalen Entzündungszeichen bei den Kälbern, was darauf hindeutet, dass bei der Übertragung durch die Fütterung nicht genügend Material verbreitet wird, um eine Infektion auszulösen.

Laktierende Kühe, denen eine intranasale Dosis des H5N1-Virus verabreicht wurde, erkrankten nicht und das Vorhandensein viraler RNA war in Nasenabstrichen minimal und fehlte in der Milch, aber einige ihrer Atemwegsgewebe zeigten im Vergleich zu nicht infizierten Kühen Anzeichen einer Immunantwort. Diese Kühe wurden auch zusammen mit Hühnern gehalten, die nach 17 Tagen gesund blieben. Die kombinierten Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Übertragung über die Luft möglicherweise minimal ist, wenn sie überhaupt stattfindet.

Die Experimente wurden in einer von nur sechs Einrichtungen der Biosicherheitsstufe 3 im Land durchgeführt, die große Tiere aufnehmen können. Es bestehe die Möglichkeit, sagte Bowman, dass die Biocontainment-Bedingungen zu steril und zu luftstromkontrolliert seien, um dem täglichen Leben auf dem Bauernhof zu ähneln, insbesondere wenn es um die Übertragung über die Luft gehe.

Und die Durchführung einer begrenzten Anzahl von Tests an echten Kühen statt an Ersatzmodellen könnte ein „Zahlenspiel“ sein, sagte er. „Wir sehen, dass etwa 20 % der Kühe in landwirtschaftlichen Betrieben klinisch erkranken. Zwei Übertragungsexperimente reichen möglicherweise nicht aus.“

„Ich denke, die Melkausrüstung ist etwas, das wir noch berücksichtigen müssen. Das Virus repliziert sich in der Milchdrüse bis zu einem wirklich hohen Titer. Es kommt in einem sehr hohen Titer in die Milch. Wir haben übliche Kontaktgeräte, die von Kuh zu Kuh mit Hochrisikomaterial zu Hochrisikogewebe gelangen. Ich denke, die gerade Linie zwischen zwei Punkten würde bedeuten, dass die Melkausrüstung immer noch der wahrscheinliche Übertragungsweg zwischen Kühen zu sein scheint“, sagte Bowman.

„Es stellt sich immer noch die größere Frage der Übertragung von Wildvögeln auf Kühe. Bei Wasservögeln ist es ein Krankheitserreger, der sich in ihrem Darm vermehrt. Wie um alles in der Welt gelangt er vom Darm einer Ente in die Milchdrüse einer Kuh? Das ist ein Rätsel.“

Diese Arbeit wurde von den Centers of Excellence for Influenza Research and Response unterstützt, die vom National Institute of Allergy and Infectious Diseases finanziert werden.

Cody Warren und Scott Kenney von der Ohio State waren Co-Hauptautoren. Weitere Co-Autoren waren Carolyn Lee, Natalie Tarbuck, Hannah Cochran, Bryant Foreman, Patricia Boley, Saroj Khatiwada, Alok Dhakal, Khadijat Adefaye, Jennifer Schrock, Mohammad Jawad Jahid, Thamonpan Laocharoensuk, Raksha Suresh, Olaitan Shekoni, Erika Stevens, Sara Dolatyabi, Christina Sanders, Elizabeth Ohl, Devra Huey, Juliette Hanson, Kara Corps und Renukaradhya Gourapura, alle Ohio State, und Richard Webby vom St. Jude Children’s Research Hospital.

Die Plant and Animal Agrosecurity Research Facility befindet sich auf dem Wooster Campus des Ohio State College of Food, Agricultural, and Environmental Sciences.

Quellen: