Investigating the infection cycle of Rift Valley fever virus in Cameroon and Mauritania and the applicability of MP-12 vaccine for camelids

Rift Valley fever virus (RVFV) gehört zur Familie der Bunyaviridae und kann zu schwerwiegenden Erkrankungen bei Nutztieren und Menschen führen. Zwar verlaufen Humaninfektionen meist als milde grippeartige Erkrankungen, jedoch kann es in 1-2% der Fälle auch zu schwerwiegender Symptomatik wie Retinitis, Meningoencephalitis oder gar einem hämorrhagischen Fiebersyndrom auf Grund einer fulminanten Hepatitis kommen. Eine Infektion adulter Wiederkäuer und Kamele führt neben einer fieberhaften Grunderkrankung nur selten zu manifesten und letalen Hepatitiden. Ein besonderes Charakteristikum stellt jedoch das massenhafte Verlammen (sog. „abortion storms“) infizierter Muttertiere dar. Hierbei wird eine bis zu 100 prozentige Mortalität der Jungtiere beobachtet. Während Humaninfektionen meist durch Kontakt zu virämischen Tieren verursacht werden, erfolgt die Infektion von Nutz- und Wildtieren vorrangig durch RVFV-infizierte Mücken. Derzeit wurde das Virus in über 30 Mückenspezies nachgewiesen. Gegenwärtig ist RVFV in Afrika endemisch und führt dort zu bedeutenden Krankheitsausbrüchen, die neben hohen Verlusten bei Mensch und Tier auch schwere ökonomische Schäden verursachen. Zur Eindämmung und Überwachung dieser Auswirkungen sind Kenntnisse der spezifischen Infektionsbiologie von großer Wichtigkeit. Dazu wurde ein regionsübergreifendes serologisches und molekulares Screening von Nutztierproben aus Mauretanien und Kamerun implementiert. In Kamerun wurden erhebliche speziesspezifische Differenzen festgestellt, welche sich durch eine signifikant höhere Seroprävalenz von Rindern im Vergleich zu der von kleinen Wiederkäuern äußerte. Zudem wurde ein deutliches Nord-Süd Gefälle in der Gesamtprävalenz nachgewiesen. Neben dem Nachweis einer allgemeinen Serokonversion konnten erstmals für dieses Land akute Infektionen, anhand des Nachweises von IgM Antikörpern in drei Rindern und einem kleinen Wiederkäuer gezeigt werden. Für eines der IgM positiven Rinder wurde außerdem das Vorhandensein viraler RNA gezeigt, womit das Vorliegen einer geringgradigen RVFV-Zirkulation bewiesen wurde. Der erstmalige Nachweis akuter Infektionen während enzootischer Infektionszyklen zeigt, dass auch in Kamerun ein Gefährdungspotential für bedeutende RVF-Ausbrüche vorhanden ist. Obwohl wiederkehrende RVF-Ausbrüche in Mauretanien in der Vergangenheit zu enormen Verlusten führten, fehlen serologische und molekulare Untersuchungen während inter-epidemischer Perioden derzeit noch gänzlich. Darum wurden Proben kleiner Wiederkäuer, Rinder und Kamele, welche während der inter-epidemischen Periode 2012-2013 gesammelt worden, untersucht. So konnte anhand einer vergleichenden Untersuchung gezeigt werden, dass es in der inter-epidemischen Periode zu einem signifikanten Abfall der Seroprävalenz bei kleinen Wiederkäuern kommt. Hingegen fällt die Seroprävalenz bei Rindern und Kamelen in dieser Phase wesentlich geringer ab. Die erhobenen Daten verdeutlichen somit die maßgebliche Rolle kleiner Wiederkäuer als wichtige Indikatortiere für RVFV, da ein Anstieg der Serokonversionsrate frühzeitig den Beginn eines epizootischen Geschehens anzeigen kann. Auch in Mauretanien konnte eine akute Infektion eines Rindes nachgewiesen werden, welche die Präsenz eines enzootischen Zyklus verdeutlicht. Kameliden spielen eine bisher vernachlässigte aber bedeutende Rolle in der Übertragung und Verbreitung von RVFV. Verbindungen zu Humaninfektionen unterstreichen den eminenten Bedarf an effektiven Vakzinen für diese Spezies. Aus diesem Grund wurden Alpakas als Modellorganismus für Kameliden gewählt, um in einer Impfstudie mit der lebend-attenuierten Vakzine MP-12 dessen Sicherheit, Immunogenität und potentielle Pathogenität zu überprüfen. Dabei erwies sich die MP-12 Vakzine als sicherer Impfstoff, der nicht ausgeschieden wurde und zu keinen anhaltenden Veränderungen im Blutbild oder der Blutchemie führte. Die Vakzine war hochgradig immunogen und eine einmalige Immunisierung reichte aus, um stabile Titer neutralisierender Antikörper zu induzieren. Die Untersuchung der Immunantwort zeigte eine deutliche Bildung IgG spezifischer Antikörper gegen die viralen Antigene NSs, NP und Gn. Der Nachweis viraler Replikation in Serum und Leber drei Tage nach Infektion demonstrierte eine geringfügige Residualpathogenität des Impfstoffes. Die pathologische Untersuchung zeigte zusätzlich eine geringgradige multifokale akute nekrotisierende Hepatitis mit Antigennachweis von NP, Gn, Gc und NSm. Hingegen waren entsprechende hepatische Läsionen 31 Tage nach Infektion von lymphohistiozytärem Charakter und ein Antigennachweis blieb aus, welches die effektive immunologische Clearance des Erregers und die Abwesenheit von Spätschäden indizierte. Zudem belegte eine Vollgenomsequenzierung der Vakzine die genetische Stabilität des Impfvirus. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass MP-12 eine sichere und hoch immunogene Vakzine mit geringer Restpathogenität für Kameliden ist. Zusammenfassend konnten in den hier vorgestellten Studien Charakteristika der allgemeinen Infektionsbiologie in Kamerun erhoben, vergleichende Untersuchungen während inter-epidemischer Perioden in Mauretanien durchgeführt und eine Vakzinierungsstudie in Kameliden realisiert werden. Die dabei erhobenen Daten tragen somit sowohl zur Erregercharakterisierung als auch zur Entwicklung effektiver Präventiv- und Bekämpfungsmaßnahmen für RVFV-Infektionen bei.