Virulenz

In der Epidemiologie und Mikrobiologie bezeichnet die Virulenz ([Adj. virulent], lateinisch virulentus = „giftig“, 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. 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). Wenn der Tod das einzige Kriterium für die Schwere der Krankheit ist, dann ist die Quantifizierung der Virulenz mit dem Fall-Verstorbenen-Anteil möglich.

Man kann experimentell mittels verschiedener Maßzahlen die Virulenz abschätzen, beispielsweise mithilfe der 50%-Infektionsdosis (Dosis, die in 50 % der Experimente zur Infektion führt), der letalen Dosis 50 (diejenige Dosis von Mikroorganismen, die bei 50 % einer infizierten Wirtsspezies den Tod herbeiführt), des epidemiologisch bestimmbaren Kontagiositätsindex (Maßzahl der Ansteckungsfähigkeit eines Pathogens) oder des Pathogenitätsindex.

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

Das zugehörige Adjektiv lautet virulent. Bildungssprachlich wird es auch auf Bereiche außerhalb der Medizin bezogen und im Sinne von „sich gefahrvoll auswirkend“ verwendet.

Abgrenzung zur Pathogenität

Gegelegentlich 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.

Obwohl sowohl Pathogenität als auch Virulenz nur in einem anfälligen Wirt manifest werden können, ist Pathogenität eine diskontinuierliche Variable, d. h entweder liegt Pathogenität vor oder nicht, während Virulenz eine kontinuierliche Variable ist, d. h. 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.

Virulenzfaktoren

Faktoren, das Entstehen und die Ausprägung einer Infektion bestimmten werden Virulenzfaktoren genannt. Sie determinieren die Fitness eines Krankheitserregers.

→ Hauptartikel: Virulenzfaktor

Quantifizierung der Virulenz bei neuen Infektionskrankheiten

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

• das Erforschen der Anwesenheit von spezifischen genetischen Markern des Virus. Wenn beispielsweise ein neu auftretendes Influenzavirus auftritt, bei der das Virus möglicherweise das Potenzial hat, eine Pandemie auszulösen sollte überprüft werden, ob das PB1-Gen vorliegt, dass 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

Einzelnachweise

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, 2019.
6. Helmut Hahn et al.: Medizinische mikrobiologie und infektiologie. 5., vollständige und aktualisierte Auflage. Springer, Berlin/ Heidelberg/ New York/ Tokio 2005, S. 20.
7. A. Casadevall, L. A. Pirofski: Host‐Pathogen Interactions: The Attributes of Virulence. In: J Infect Dis. Band 184 (2001), Nr. 3, S. 337–344. PMID 11443560 (PDF).
8. F. S. Stewart: Bacteria in health and disease. In: Bacteriology and immunology for students of medicine. Williams and Wilkins, Baltimore 1968, S. 72–91.
9. L. A. Pirofski, A. Casadevall: Q and A What is a pathogen? A question that begs the point. In: BMC Biol. 10:6 (2012). PMID 22293325. PMC 3269390 (freier Volltext)
10. Wolfgang Kiehl: Infektionsschutz und Infektionsepidemiologie. Fachwörter – Definitionen – Interpretationen. Hrsg.: Robert Koch-Institut, Berlin 2015, ISBN 978-3-89606-258-1, S. 134, Stichwort Virulenzfaktoren
11. 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. 4, 2009, S. e6852, doi:10.1371/journal.pone.0006852.