Pneumoviridae

Die Virusfamilie Pneumoviridae (von griech. pneumo- Lunge, -viridae-  Virus, von lat. Gift, schleimige Flüssigkeit), früher Unterfamilie Pneumovirinae der Familie Paramyxoviridae, umfasst Viren innerhalb der Ordnung Mononegavirales (negativsträngige RNA-Viren). Sie wurden gegenüber der Unterfamilie Paramyxovirinae abgegrenzt. Die Pneumoviridae sind eine Familie von Negativstrang-RNA-Viren. Als natürliche Wirte dienen Menschen, Rinder und Nagetiere. Atemwegsinfektionen werden mit den Viren dieser Familie wie dem Humanen Respiratorischen Synzytialvirus in Verbindung gebracht.

Mit Stand ICTV vom November 2018 gliedert sich die Familie wie folgt :

Gattung: Orthopneumovirus (seit 1956 bekannt; früher als Pneumovirus bezeichnet; weltweites Vorkommen, in Zellkulturen Ausbildung von Synzytien vielkerniger Riesenzellen)

• Art: Das humane Orthopneumovirus (Humanes Respiratorisches Synzytial-Virus,  HRSV;  tritt in den zwei häufigsten Subtypen A und B sowie den selteneren Typen S2 und RSS-2 auf;  verursacht Atemwegsinfektion, Erkältung; Stein RT et al. 2017)
• Art: Bovine orthopneumovirus (Bovines Respiratorisches Syncytialvirus, BRSV, Befall Rinder)
• Art: Murine orthopneumovirus (befällt Mäuse)

Gattung: Metapneumovirus (seit 2001 bekannt)

• Art: Avian metapneumovirus (AMPV – befällt Vögel
• Art: Humanes Metapneumovirus (HMPV, Typ A1 bis 2, B1 bis B2 – Atemwegsinfektion, Erkältung, befällt auch Schimpansen und Gorillas)

Struktur: Pneumoviren gehören zu der Gruppe von Viren mit negativsträngigem RNA-Genom. Sie sind pleomorph und können kugelförmige und fadenförmige, umhüllte Virionen (Viruspartikel) bilden, deren Größe zwischen 150 und 200 nm im Durchmesser variiert. Das Nukleokapsid, bestehend aus einer Proteinhülle und viralen Nukleinsäuren, hat eine helikale Symmetrie. Nukleokapside haben einen Durchmesser von 13,5 nm und eine Helixsteigung von 6,5 nm.

Genom: Das Genom besteht aus negativ-sinniger, einzelsträngiger RNA, die nicht segmentiert ist. Das Genom ist etwa 15 kbp groß und kodiert für elf Proteine. Eine Besonderheit des Genoms ist das M2-Gen, das für die Proteine M2-1 und M2-2 kodiert. Das M2-1-Protein des Pneumovirus  ist unverwechselbar. Es wurde kein Homolog in anderen Virusfamilien gefunden. Das M2-1-Protein fungiert als Prozessivitätsfaktor für die RNA-abhängige RNA-Polymerase des Virus und fördert die virale RNA-Synthese. Viren dieser Familie sind häufig mit Atemwegsinfektionen assoziiert und werden durch Atemwegssekrete übertragen.

Proteine: N - Nukleokapsid-Protein. Essentiell für die virale Replikation und Transkription. Spielt eine wichtige Rolle bei der Bildung eines Kapsids um das virale Genom.

P - Phosphoprotein, das für die Replikation erforderlich ist. Erleichtert die Bindung der RNA-abhängigen RNA-Polymerase und rekrutiert das M2-Protein.

M1 - Matrix-Protein. Erleichtert die Interaktion zwischen Nukleokapsid und Hülle.

M2-1 - Matrix-Protein. Intragenischer und intergenischer Transkriptionsfaktor, der für die Elongation des mRNA-Transkripts erforderlich ist. Bindet an die naszierende RNA und sorgt für Stabilität, um eine vorzeitige Terminierung zu verhindern.

M2-2 - Matrix-Protein. Beteiligt sich an der Regulierung der Transkription und Replikation. Wenn es überexprimiert wird, hemmt es nachweislich die virale Replikation.

F - Fusionsprotein. Glykoprotein vom Typ I, das die Fusion zwischen dem Virus und der Wirtszellmembran erleichtert.

SH - Kleines hydrophobes Protein. Nicht essentiell. Genaue Funktion ist unbekannt. Es wird angenommen, dass es die Membranpermeabilität verändert und die Apoptose blockiert.

G - Typ-II-Glykoprotein. Erleichtert die Virusanheftung durch Interaktionen mit Glykosaminoglykanen.

L - RNA-abhängige RNA-Polymerase. Wird für die Replikation benötigt. Fügt eine methylierte Guanosin-Kappe und einen Poly(A)-Schwanz an die naszierende mRNA an.

Replikation: Pneumoviren replizieren im Zytoplasma der Wirtszelle. Zunächst bindet das Virus an HN-Glykoproteinrezeptoren, die auf der Zelloberfläche exprimiert werden. Dann fusioniert das Virus durch die Wirkung des Fusionsproteins mit der Plasmamembran des Wirts und das Nukleokapsid wird freigesetzt. Vor der Replikation wird die mRNA transkribiert und virale Proteine werden translatiert. Die Transkription ist abhängig von der viral kodierten RNA-abhängigen RNA-Polymerase, die das Genom an der 3'-Leader-Region bindet und dann die einzelnen Gene sequentiell transkribiert. Die Translation der viralen Proteine erfolgt durch Ribosomen der Wirtszelle. Sobald genügend P-, N-, L- und M2-Proteine zur Verfügung stehen, um ein Kapsid um das neu replizierte Genom zu bilden, erfolgt die Replikation des Virus. Nach der Replikation sind die P-, L- und M-Proteine an der Bildung des Ribonukleokapsids beteiligt. Sobald der Aufbau des Virions abgeschlossen ist, tritt das Virion durch Knospung aus der Zelle aus.

Das humane Metapneumovirus (HMPV) wurde 2001 erstmals als Pneumovirus klassifiziert. Es ist ein Negativstrang-RNA-Virus, und die zweithäufigste Ursache für Infektionen der unteren Atemwege bei Kleinkindern. Pneumoviren liegen in ihrer Größe zwischen den Viren der Familien Paramyxoviridae und Orthomyxoviridae. Die zytoplasmatischen Einschlüsse sind wesentlich dichter als bei anderen Viren der Familie. Die humane Metapneumovirus-Infektion ist der banalen Erkältung sehr ähnlich; es handelt sich um eine Infektion der oberen Atemwege. Sie tritt typischerweise im Winter und frühen Frühjahr auf. Diese spezifische Infektion tritt am häufigsten bei Kindern auf, insbesondere bei Kindern unter fünf Jahren. Zu den häufigen Symptomen gehören eine laufende Nase, Verstopfung, Halsschmerzen, Husten, Kopfschmerzen und Fieber, die sich wie eine Erkältung äußern können. Sie gehen typischerweise nach ein paar Tagen wieder weg. Wenn dies bei Menschen über 75 Jahren auftritt, besteht Grund zur Sorge, da es sich zu einer bedrohlichen Pneumonie entwickeln kann.

Das humane Orthopneumovirus (Humanes Respiratorisches Synzytial-Virus,  HRSV) wurde 1956 erstmals bei bei Schimpansen nachgewiesen. Es tritt in den zwei häufigsten Subtypen A und B sowie den selteneren Typen S2 und RSS-2 auf.  Es verursacht  etwa ¾ aller Erkältungen bei Säuglingen. Die Infektionen verlaufen im Nasopharynxbereich als harmlose Rhinitis. Schwere Verlaufsformen wie Bronchiolitis und Pneumonie sind möglich (Borchers AT et al. 2013; Shi T et al. 2017).

1. Borchers AT et al. (2013) Respiratory syncytial virus-- a comprehensive review. Clin Rev Allergy Immunol 45:331-379.
2. Griffiths C et al. (2017) Respiratory Syncytial Virus: Infection, Detection, and New Options for Prevention and Treatment. Clin Microbiol Rev 30:277-319.
3. Hogan C et al. (2018)  Rapid and simple molecular tests for the detection of respiratory syncytial virus: a review. Expert Rev Mol Diagn 18:617-629.
4. Piedimonte G et al. (2015) Respiratory syncytial virus infection and bronchiolitis. Pediatr Rev 35:519-530.
5. Shi T et al. (2017) RSV Global Epidemiology Network. Global, regional, and national disease burden estimates of acute lower respiratory infections due to respiratory syncytial virus in young children in 2015: a systematic review and modelling study. Lancet 390:946-958.
6. Stein RT et al. (2017) Respiratory syncytial virus hospitalization and mortality: Systematic review and meta-analysis. Pediatr Pulmonol 52:556-569.