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Virulenz

In der Epidemiologie und Mikrobiologie bezeichnet die Virulenz (lateinisch virulentia, Adjektiv virulent, lateinisch virulentus = „giftig“, von lateinisch virus = „Gift“, daher etwa „Giftigkeit“) den Grad der Pathogenität (insbesondere Aggressivität und Toxizität) innerhalb einer Gruppe oder Spezies von Mikroorganismen zulasten einer spezifischen empfänglichen Wirtsspezies unter kontrollierten Bedingungen.[1]

Im weiteren Sinne ist Virulenz die angeeignete und veränderliche relative Fähigkeit eines Pathogens eines bestimmten Genotyps, unter gegebenen Umweltbedingungen bei einem spezifischen Wirt eines bestimmten Genotyps in lebendes Gewebe einzudringen, sich dort zu vermehren und Schäden zu verursachen.

Die Virulenz ist eine quantitative Aussage und kann damit (relativ zu einem anderen Mikroorganismus) von sehr niedrig (wenig virulent) bis sehr hoch (hochvirulent) reichen oder ganz fehlen (avirulent).[2][3] Wenn der Tod das einzige Kriterium für die Schwere der Krankheit ist, dann ist die Quantifizierung der Virulenz mit dem Fall-Verstorbenen-Anteil möglich[4] (Letalität oder Mortalität).

Maßzahlen und Charakteristik

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Man kann experimentell mittels verschiedener Maßzahlen die Virulenz abschätzen, beispielsweise mithilfe

Die Virulenz eines bestimmten Erregerstammes gegenüber einem bestimmten Wirt wird charakterisiert durch

Definitionen

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Virulenz ist die „schädliche Aktivität von Krankheitserregern im Organismus beziehungsweise die Gesamtheit ihrer krank machenden Eigenschaften.“[9] Unter der Virulenz versteht man die genetisch kontrollierte Fähigkeit eines Mikroorganismus, auf dem Wirtsgewebe (Schleimhaut oder Haut) zu haften und sich zu vermehren.[10]

Besser wird die Virulenz als Ausprägungsgrad der pathogenen Potenz eines Erregers definiert.[11] Die Virulenz ist ein Maß für die Fähigkeit eines Organismus, Krankheiten zu verursachen.[12] Virulenz ist die unterschiedliche Angriffskraft von krankheitserregenden Mikroorganismen.[13] Virulenz ist der Grad der Vermehrungsfähigkeit und der krankmachenden Eigenschaften eines Krankheitserregers in einer bestimmten Wirtsart.[14] Virulenz ist die aktive Wirkung von Krankheitserregern oder die Infektionskraft eines Krankheitserregers, das heißt der Grad seiner Fähigkeit, in einen Organismus einzudringen, sich dort zu vermehren und ihn toxisch zu schädigen mit dem hieraus folgenden unterschiedlich schweren Krankheitsbild.[15] Virulenz ist eine Aussage über Infektionskraft und Vermehrungsfähigkeit, welche Mikroben im Körper entwickeln.[16] Früher definierte man die Virulenz als die „besonders hohe Infektionskraft und Giftigkeit bei Bakterien.“[17] Nach anderer Ansicht hat das Wort Virulenz zwei verschiedene Bedeutungen, Ansteckungsfähigkeit und Verbreitungsfähigkeit.[18]

Für die Definition von Virulenz sei es laut manchen Autoren sinnvoll, anzunehmen, Virulenz sei auf zwei mikrobielle Faktoren zurückzuführen: Toxizität und Aggressivität (invasive Kraft).[19] Die Aggressivität setzt sich aus Eindringen, Verbleib und Vermehrung des Pathogens zusammen.[19] Beispielsweise sind Clostridium tetani oder Corynebacterium diphtheriae wenig aggressiv, aber sehr toxisch, während Streptococcus pneumoniae nur wenig toxisch ist.[20]

Das zugehörige Adjektiv lautet virulent (lateinisch virulentus) mit den Bedeutungen aktiv,[21] krankheitserregend, infektionskräftig, giftig und ansteckend. Es handelt sich um ein Kunstwort aus der Goethezeit.[22] Das Gegenwort ist avirulent[23] mit der Bedeutung gering schädlich.[24]

Bildungssprachlich wird das Fachwort virulent auch auf Bereiche außerhalb der Medizin bezogen und im Sinne von „sich gefahrvoll auswirkend“ verwendet.

Im 19. Jahrhundert hatte das Wort Virulenz einfach nur seine Grundbedeutung Giftigkeit,[25][26] „neuerdings fast nur in Bezug auf die durch Reproduction im Körper wirksamen organischen Infectionsstoffe, zum Unterschied von den rein chemischen Giftwirkungen (Intoxicationen).“[27] „Virulenz: Giftigkeit, infectiöse Beschaffenheit.“[28]

Abgrenzung zur Pathogenität

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Gelegentlich werden die Begriffe „Virulenz“ und „Pathogenität“ synonym verwendet, obwohl sie unterschiedliche Bedeutungen haben. Im Gegensatz zur Virulenz macht die Pathogenität eines Erregers, einer chemischen Substanz oder eines anderen Umwelteinflusses (des sogenannten Pathogens) Aussagen zur Fähigkeit, eine Krankheit überhaupt auszulösen. Abzugrenzen sind demnach die Virulenzfaktoren von den Pathogenitätsfaktoren.

Obwohl sowohl Pathogenität als auch Virulenz nur in einem anfälligen Wirt manifest werden können, ist Pathogenität eine diskontinuierliche Variable, das heißt, entweder liegt Pathogenität vor oder nicht, während Virulenz eine kontinuierliche Variable ist, das heißt, sie wird durch das Ausmaß der Schädigung (die durch ein Pathogen im Wirt verursacht wird) definiert. Virulenz ist im Gegensatz zur Pathogenität ein relatives Konzept. Es gibt kein absolutes Maß für die Virulenz und die Virulenz wird immer relativ zu einem anderen Mikroorganismus (z. B. einem attenuierten Stamm oder einer anderen Spezies) gemessen.[29]

„Während der Begriff ‚Pathogenität‘ in jedem Einzelfall klar definiert werden kann, ist der Begriff ‚Virulenz‘ verschwommener und bedeutet einen mehr praktischen Sammelbegriff im Sinne von Infektionskraft. Eine verstärkte Virulenz kann vorgetäuscht werden bei großen Infektionsdosen oder bei reduziertem Allgemeinzustand des Wirtes.“[30]

Für das pathogenetische Geschehen zum Beispiel bei der Tuberkulose sind die Virulenz des Tuberkelbakterienstammes, die Infektionsdosis und die Dauer der Exposition, dann aber vor allem die Resistenz und das Abwehrvermögen des Wirtsorganismus von Bedeutung.[31]

Virulenzfaktoren

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Faktoren, die das Entstehen und die Ausprägung einer Infektion bestimmen, werden Virulenzfaktoren genannt. Sie determinieren die Fitness eines Krankheitserregers.[32]

Quantifizierung der Virulenz bei neuen Infektionskrankheiten

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Es gibt zwei Möglichkeiten, in der frühen Phase einer Pandemie die Virulenz der Infektion, durch die eine neue Infektionskrankheit ausgelöst wurde, zu bewerten:[33]

  • Erstens das Erforschen der Anwesenheit von spezifischen genetischen Markern des Virus. Wenn beispielsweise ein neues Influenzavirus möglicherweise das Potenzial hat, eine Pandemie auszulösen, sollte überprüft werden, ob das PB1-Gen vorliegt, das mit schwerer Influenza assoziiert ist. Bei Abwesenheit eines bekannten Markers, wie beim Influenza-A-Virus H1N1, bedeutet dies jedoch nicht notwendig, dass das Virus gutartig ist.
  • Virulenz kann quantifiziert werden als Anteil der Personen mit einer bestimmten Krankheit (Fälle), die an dieser Krankheit sterben, also durch den Fall-Verstorbenen-Anteil (Mortalität).

Lebendimpfstoffe

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Bei Lebendimpfstoffen muss die Virulenz, also die schädigende Aktivität der Erreger, deutlich herabsetzt sein.[34] Das nennt man Abschwächung, Virulenzminderung, Attenuation oder Attenuierung.

Einzelnachweise

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  1. ↑ D. I. Shapiro-Ilan, J. R. Fuxa, L. A. Lacey, D. W. Onstad, H. K. Kaya: Definitions of pathogenicity and virulence in invertebrate pathology. In: Journal of invertebrate pathology. Band 88, Nummer 1, Januar 2005, S. 1–7, doi:10.1016/j.jip.2004.10.003. PMID 15707863.
  2. ↑ Wolfgang Kiehl: Infektionsschutz und Infektionsepidemiologie. Fachwörter – Definitionen – Interpretationen. Hrsg.: Robert-Koch-Institut, Berlin 2015, ISBN 978-3-89606-258-1, S. 134, Stichwort Virulenz (von Erregern)
  3. ↑ Gregory Shaner et al.: Nomenclature and concepts of pathogenicity and virulence. Annual review of phytopathology, 1992, S. 60.
  4. ↑ John M. Last: A Dictionary of Epidemiology. 4. Auflage. Hrsg.: International Epidemiological Association. Oxford University Press, Oxford 2001, S. 187.
  5. ↑ Helmut Volkmar Zühlke: Septische Gefäßmedizin. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2019, ISBN 978-3-13-200981-3.
  6. ↑ Helmut Hahn et al.: Medizinische mikrobiologie und infektiologie. 5. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg/ New York/ Tokio 2005, ISBN 3-540-21971-4, S. 20.
  7. ↑ Maxim Zetkin, Herbert Schaldach: Lexikon der Medizin. 16. Auflage. Ullstein Medical, Wiesbaden 1999, ISBN 3-86126-126-X, S. 2142.
  8. ↑ Willibald Pschyrembel: Willibald Pschyrembel: Klinisches Wörterbuch. 269. Auflage, Verlag Walter de Gruyter, Berlin / Boston 2023, ISBN 978-3-11-078334-6, S. 1867.
  9. ↑ Duden: Wörterbuch medizinischer Fachbegriffe. 10. Auflage. Dudenverlag, Berlin 2021, ISBN 978-3-411-04837-3, S. 850.
  10. ↑ Hans-Erhard Bock (Hrsg.): Pathophysiologie. Band 1, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1972, ISBN 3-13-478401-7, S. 3.
  11. ↑ Peter Reuter: Springer Klinisches Wörterbuch 2007/2008. Springer-Verlag, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-34601-2, S. 1959.
  12. ↑ Tinsley Randolph Harrison: Harrisons Innere Medizin. 20. Auflage. Georg Thieme Verlag, Berlin 2020, ISBN 978-3-13-243524-7, Band 2, S. 1070.
  13. ↑ Die Zeit: Das Lexikon in 20 Bänden. Zeitverlag, 15. Band, Hamburg 2005, ISBN 3-411-17575-3, S. 518.
  14. ↑ Lingen Lexikon in 20 Bänden. 19. Band, Helmut Lingen Verlag, Wiesbaden 1976/1977, S. 233.
  15. ↑ Brockhaus Enzyklopädie. 19. Auflage. 23. Band, Verlag Friedrich Arnold Brockhaus, Mannheim 1994, ISBN 3-7653-1123-5, S. 373.
  16. ↑ Josef Hammerschmid-Gollwitzer: Wörterbuch der medizinischen Fachausdrücke. Rheingauer Verlagsgesellschaft, Eltville 1983, ISBN 3-88102-061-6, S. 432 f.
  17. ↑ Eduard Strauß: Medizinische Fachsprache ... verständlich gemacht! Verlag Alwin Fröhlich, 22. Auflage, Hamburg 1954, S. 90.
  18. ↑ Karl-Dieter Bünting: Deutsches Wörterbuch. Isis Verlag, Chur / Schweiz 1996, S. 1281.
  19. ↑ a b A. Casadevall, L. A. Pirofski: Host‐Pathogen Interactions: The Attributes of Virulence. In: The Journal of Infectious Diseases. Band 184 (2001), Nr. 3, S. 337–344. PMID 11443560 (PDF)
  20. ↑ F. S. Stewart: Bacteria in health and disease. In: Bacteriology and immunology for students of medicine. Williams and Wilkins, Baltimore 1968, S. 72–91.
  21. ↑ Duden: Der große Duden in zehn Bänden. Dudenverlag, Band 5, Fremdwörterbuch, Bibliographisches Institut, Mannheim / Wien / Zürich 1971, ISBN 3-411-00905-5, S. 752.
  22. ↑ Der Sprach-Brockhaus. Eberhard Brockhaus Verlag, Wiesbaden 1949, S. 709.
  23. ↑ Günter Thiele, Heinz Walter (Hrsg.): Reallexikon der Medizin und ihrer Grenzgebiete, Verlag Urban & Schwarzenberg, Loseblattsammlung, München / Berlin / Wien 1974, Band 6 (S–Zz), ISBN 3-541-84006-4, S. V 64.
  24. ↑ Brockhaus Enzyklopädie. 19. Auflage. 23. Band, Verlag Friedrich Arnold Brockhaus, Mannheim 1994, ISBN 3-7653-1123-5, S. 373.
  25. ↑ Otto Roth: Klinische Terminologie. Zusammenstellung der in der gesamten Medizin gebräuchlichen technischen Ausdrücke mit Erklärung ihrer Bedeutung und Ableitung. 1. Auflage. Verlag Eduard Besold, Erlangen 1878, Nachdruck ISBN 978-0-543-81651-1, S. 420.
  26. ↑ Otto Dornblüth: Wörterbuch der klinischen Kunstausdrücke. 1. Auflage. Verlag von Veit & Comp., Leipzig 1894, S. 145.
  27. ↑ Albert Eulenburg (Hrsg.): Real-Encyclopädie der gesammten Heilkunde. 2. Auflage. 21. Band, Verlag Urban & Schwarzenberg, Wien / Leipzig 1890, S. 135.
  28. ↑ Walter Guttmann: Medizinische Terminologie – Ableitung und Erklärung der gebräuchlichsten Fachausdrücke aller Zweige der Medizin und ihrer Hilfswissenschaften. 1. Auflage. Urban & Schwarzenberg, Berlin / Wien 1902, Spalte 1086.
  29. ↑ L. A. Pirofski, A. Casadevall: Q and A – What is a pathogen? A question that begs the point. In: BMC Biology Band 10, 2012, S. 6. PMID 22293325. PMC 3269390 (freier Volltext)
  30. ↑ Ernst Wiesmann: Medizinische Mikrobiologie. 4. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1978, ISBN 3-13-444804-1, S. 5.
  31. ↑ Ernst Wiesmann: Medizinische Mikrobiologie. 3. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1974, ISBN 3-13-444803-3, S. 79.
  32. ↑ Wolfgang Kiehl: Infektionsschutz und Infektionsepidemiologie. Fachwörter – Definitionen – Interpretationen. Hrsg.: Robert-Koch-Institut, Berlin 2015, ISBN 978-3-89606-258-1, S. 134, Stichwort Virulenzfaktoren
  33. ↑ Hiroshi Nishiura, Don Klinkenberg, Mick Roberts, Johan A. P. Heesterbeek, Jean Peccoud: Early Epidemiological Assessment of the Virulence of Emerging Infectious Diseases: A Case Study of an Influenza Pandemic. In: PLoS ONE. Band 4, 2009, S. e6852, doi:10.1371/journal.pone.0006852.
  34. ↑ Georg Adolf Narciß: Knaurs Wörterbuch der Medizin. Droemer Knaur, München 1985, ISBN 3-426-26361-0, S. 306.
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