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Tula orthohantavirus (TULV) is a rodent-borne hantavirus with broad geographical distribution in Europe. Its major reservoir is the common vole (Microtus arvalis), but TULV has also been detected in closely related vole species. Given the large distributional range and high amplitude population dynamics of common voles, this host-pathogen complex presents an ideal system to study the complex mechanisms of pathogen transmission in a wild rodent reservoir. We investigated the dynamics of TULV prevalence and the subsequent potential effects on the molecular evolution of TULV in common voles of the Central evolutionary lineage. Rodents were trapped for three years in four regions of Germany and samples were analyzed for the presence of TULV-reactive antibodies and TULV RNA with subsequent sequence determination. The results show that individual (sex) and population-level factors (abundance) of hosts were significant predictors of local TULV dynamics. At the large geographic scale, different phylogenetic TULV clades and an overall isolation-by-distance pattern in virus sequences were detected, while at the small scale (<4 km) this depended on the study area. In combination with an overall delayed density dependence, our results highlight that frequent, localized bottleneck events for the common vole and TULV do occur and can be offset by local recolonization dynamics.
Hantaviruses are enveloped viruses that possess a tri-segmented, negative-sense RNA genome.
The viral S-segment encodes the multifunctional nucleocapsid protein (N), which is involved in genome packaging, intracellular protein transport, immunoregulation, and several other crucial processes during hantavirus infection.
In this study, we generated fluorescently tagged N protein constructs derived from Puumalavirus (PUUV), the dominant hantavirus species in Central, Northern, and Eastern Europe.
We comprehensively characterized this protein in the rodent cell line CHO-K1, monitoring the dynamics of N protein complex formation and investigating co-localization with host proteins as well as the viral glycoproteins Gc and Gn.
We observed formation of large, fibrillar PUUV N protein aggregates, rapidly coalescing from early punctate and spike-like assemblies.
Moreover, we found significant spatial correlation of N with vimentin, actin, and P-bodies but not with microtubules. N constructs also co-localized with Gn and Gc albeit not as strongly as the glycoproteins associated with each other.
Finally, we assessed oligomerization of N constructs, observing efficient and concentration-dependent multimerization, with complexes comprising more than 10 individual proteins.
Puumala virus (PUUV) causes many human infections in large parts of Europe and can lead to mild to moderate disease. The bank vole (Myodes glareolus) is the only reservoir of PUUV in Central Europe. A commercial PUUV rapid field test for rodents was validated for bank-vole blood samples collected in two PUUV-endemic regions in Germany (North Rhine-Westphalia and Baden-Wurttemberg). A comparison of the results of the rapid field test and standard ELISAs indicated a test efficacy of 93-95%, largely independent of the origin of the antigens used in the ELISA. In ELISAs, reactivity for the German PUUV strain was higher compared to the Swedish strain but not compared to the Finnish strain, which was used for the rapid field test. In conclusion, the use of the rapid field test can facilitate short-term estimation of PUUV seroprevalence in bank-vole populations in Germany and can aid in assessing human PUUV infection risk.
Hantaviren in Deutschland
(2018)
Hantaviren sind Kleinsäuger-assoziierte Krankheitserreger, die vor allem in Nagetieren, aber auch in Spitzmäusen, Maulwürfen und Fledermäusen vorkommen. Ziel dieser Arbeit ist es, einen aktuellen Überblick zur Epidemiologie und Ökologie der Hantaviren in Deutschland zu geben und Modelle zur Vorhersage von Virusausbrüchen zu diskutieren. In Deutschland werden die meisten humanen Erkrankungsfälle beim Menschen durch das von der Rötelmaus (Myodes glareolus) übertragene Puumalavirus (PUUV) verursacht. PUUV ist mit der westlichen evolutionären Linie der Rötelmaus assoziiert und fehlt im östlichen und nördlichen Teil Deutschlands. Ein zweites humanpathogenes Hantavirus ist das Dobrava-Belgrad-Virus (DOBV), Genotyp Kurkino, dessen Reservoir die vor allem im östlichen Teil Deutschlands vorkommende Brandmaus (Apodemus agrarius) ist. Ein PUUV-verwandtes Hantavirus ist das selten humanpathogene Tulavirus (TULV), das mit der Feldmaus (Microtus arvalis) assoziiert ist. Darüber hinaus wurden mit dem Seewis-, Asikkala- und Brugesvirus Spitzmaus- und Maulwurf-assoziierte Hantaviren mit noch unklarer Humanpathogenität gefunden.
Die humanen Erkrankungen sind jeweils mit den verschiedenen Hantaviren in deren regionaler Verteilung assoziiert und können mild bis schwer, aber auch subklinisch verlaufen. Das Auftreten von Häufungen humaner, durch PUUV verursachter Erkrankungen in den Jahren 2007, 2010, 2012, 2015 und 2017 korreliert mit dem Auftreten einer starken Fruktifikation der Buche („Buchenmast“) im jeweiligen Vorjahr. Auf der Basis von Wetterparametern sind Modelle zur Vorhersage von PUUV-Erkrankungshäufungen entwickelt worden, die zukünftig validiert und optimiert werden müssen. Neben dem Ausmaß des Virusvorkommens im Reservoir wird das Risiko humaner Infektionen durch das Expositionsverhalten des Menschen beeinflusst. Durch die Anwendung von Prognosemodellen soll der öffentliche Gesundheitsdienst in die Lage versetzt werden, räumlich und zeitlich gezielte und sachgerechte Präventionsempfehlungen für die Bevölkerung abzugeben.