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Koronaviren und Tiere: Welches sind die Risiken der Kontamination und Übertragung von COVID-19 je nach Art?

Text aktualisiert am 2020-09-02


Einige Tierarten, sowohl Haus- als auch Wildtiere, sind stärker als andere gefährdet, sich mit dem für COVID-19 verantwortlichen SARS-CoV-2-Coronavirus anzustecken. Experimentelle und natürliche Daten ermöglichen es nun, eine Risikoskala für etwa 15 Arten zu erstellen.

Zu Beginn der COVID-19-Epidemie betonten die chinesischen Behörden die Risiken einer Kontamination des Menschen durch Wildtiere und wiesen darauf hin, dass die ersten Patienten mit COVID-19 auf dem Tiermarkt von Wuhan beobachtet wurden. Andere Länder wie Frankreich konzentrierten sich auf die Risiken einer Kontamination von Mensch zu Mensch. Was weiß man heute über die Übertragung des Coronavirus SARS-CoV-2 vom Tier auf den Menschen, wenn man ein paar Monate zurückblickt?

Unter experimentellen Laborbedingungen hat sich gezeigt, dass das beim Menschen gesammelte Coronavirus SARS-CoV-2 nicht Schweine, Hühner oder Enten infizieren kann, aber Katzen, Hunde, Hamster, Frettchen, Spitzmäuse, Fledermäuse und nichtmenschliche Primaten infizieren und in ihren Atemwegen nachgewiesen werden können. Leichte bis mäßige Symptome wurden nur bei einigen dieser Arten beobachtet: bei Rhesusaffen, Katzen, Tigern und Hamstern. Nur Hamster zeigten schwere klinische Symptome. Darüber hinaus übertrugen infizierte Hamster, Katzen und Frettchen das Coronavirus auf andere Hamster, Katzen und Frettchen. Abgesehen von diesen experimentellen Infektionen wurden Katzen und Hunde von infizierten Personen positiv auf das SARS-CoV-2-Coronavirus getestet, und einige wenige infizierte Katzen zeigten leichte Atemwegssymptome. In zwei Nerzfarmen in den Niederlanden haben Arbeiter unabhängig voneinander Nerz kontaminiert, dann breitete sich das Coronavirus innerhalb der Nerzfarmen aus, und ein Mitarbeiter hat sich wahrscheinlich durch den Nerz mit COVID-19 infiziert.

Für andere Arten liegen uns noch keine experimentellen Daten vor. Es ist jedoch möglich, das Risiko einer Infektion einer bestimmten Spezies mit dem SARS-CoV-2-Coronavirus abzuschätzen, indem man den auf der Oberfläche seiner Zellen vorhandenen ACE2-Rezeptor analysiert. Damit das SARS-CoV-2-Coronavirus infektiös wird, muss es in die Zellen seines Wirts eindringen, nachdem es einen Teil des ACE2-Proteins erkannt hat, das als Schloss für den Coronavirus-Schlüssel fungiert. Für eine bestimmte Tierart kann näherungsweise angenommen werden, dass die Wahrscheinlichkeit einer Infektion mit dem SARS-CoV-2-Coronavirus umso größer ist, je näher dieser Teil von ACE2 (die Schleuse) an dem des Menschen liegt. Andererseits ist es nicht möglich, die Anfälligkeit einer Spezies für das SARS-CoV-2-Coronavirus allein aufgrund der phylogenetischen Nähe der betreffenden Spezies zum Menschen vorherzusagen, da im Laufe der Evolution bei mehreren Spezies einige Mutationen von ACE2 aufgetreten sind.

Kontaminationsrisiko je nach Art: von 0 (kein Risiko) bis 3 (hohes Risiko)

Fledermäuse: 3

Frettchen: 3

Hamster: 3

Nerz: 3 (Kontamination von Mensch zu Nerz und von Nerz zu Mensch beobachtet)

Katzen: 2 (einige Infektionen im Labor und unter natürlichen Bedingungen beobachtet, keine Übertragung von Katze zu Mensch gemeldet, Übertragung von Katze zu Katze möglich)

Tiger: 2 (einige Infektionen unter natürlichen Bedingungen beobachtet, keine Übertragung von Tiger auf den Menschen berichtet)

Hunde: 1 (seltene Infektionen im Labor und unter natürlichen Bedingungen beobachtet, keine Übertragung von Hund zu Mensch gemeldet)

Baumspitzmäuse: 1 (leichte Infektion im Labor beobachtet)

Meerschweinchen: 0-1 (keine experimentelle Studie, ihr ACE2-Rezeptor sollte vom SARS-CoV-2-Coronavirus nicht gut erkannt werden)

Kaninchen: 0-1 (keine experimentelle Studie, ihr ACE2-Rezeptor sollte vom SARS-CoV-2-Coronavirus nicht gut erkannt werden)

Ratten: 0-1 (ihr ACE2-Rezeptor sollte vom SARS-CoV-2-Coronavirus nicht erkannt werden, keine experimentelle Studie)

Enten: 0 (keine Laborinfektion)

Schweine, Wildschweine: 0 (im Labor wurde keine Infektion beobachtet, obwohl ihr ACE2-Rezeptor dem Menschen nahe kommt)

Hühner, Hühner: 0 (keine Laborinfektion)

Mäuse: 0 (keine Infektion im Labor, ACE2-Rezeptoren werden vom SARS-CoV-2-Coronavirus nicht erkannt)


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Quellen

Das Coronavirus SARS-CoV-2 wurde in die Nasen von 6 Frettchen, 7 Katzen, 5 Hunden, 5 Schweinen, 5 Hühnern und 5 Enten geimpft. Die Schweine, Hühner und Enten waren nicht kontaminiert. Die Frettchen, Katzen und 2 der 5 Hunde waren jedoch kontaminiert. Junge Katzen (70-100 Tage) scheinen anfälliger zu sein als ältere Katzen (6-9 Monate). Von 6 gesunden Katzen war nur eine von ihnen infiziert, nachdem sie mit einer kontaminierten Katze in Kontakt gekommen war. Die 2 Hunde, die mit den kontaminierten Hunden in Kontakt gebracht wurden, waren nicht infiziert.

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Das Coronavirus SARS-CoV-2 wurde in die Nasen von 9 Fledermäusen (Rousettus aegyptiacus), 9 Frettchen (Mustela putorius), 9 Schweinen (Sus scrofa domesticus) und 17 Hühnern (Gallus gallus domesticus) geimpft. Die Hühner und Schweine waren nicht infiziert. Alle Fledermäuse waren infiziert: Das Coronavirus wurde einige Tage später nachgewiesen, aber es wurden keine klinischen Anzeichen, Fieber, Gewichtsverlust oder Mortalität beobachtet. Von 3 neuen gesunden Fledermäusen, die dem Käfig hinzugefügt wurden, war eine durch die infizierten Fledermäuse kontaminiert. Die Frettchen waren alle infiziert und übertrugen es auf die anderen drei gesunden Frettchen, die in ihre Käfige gesetzt wurden, ohne irgendwelche Anzeichen einer Krankheit zu zeigen. Die Frettchen und Fledermäuse entwickelten eine Immunantwort auf die SARS-CoV-2-Infektion mit neutralisierenden Antikörpern.

Schlottau, K., Rissmann, M., Graaf, A., Schön, J., Sehl, J., Wylezich, C., ... & Grund, C. (2020). SARS-CoV-2 bei Flughunden, Frettchen, Schweinen und Hühnern: eine experimentelle Übertragungsstudie. Die Lanzettenmikrobe.

Frettchen sind sehr anfällig für eine Infektion mit dem SARS-CoV-2-Coronavirus und übertragen das Virus durch direkten oder indirekten Kontakt über ein Gitter.

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Der Hamster hat einen ACE2-Rezeptor, der vom SARS-CoV-2-Coronavirus aufgrund von Computerprognosen gut erkannt werden dürfte. Im Labor werden Hamster mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 infiziert und entwickeln Lungensymptome. In fünf Käfigen wurde ein infizierter Hamster mit einem gesunden Hamster gepaart, und in jedem Fall war der gesunde Hamster infiziert. Schweine und Kaninchen besitzen ebenfalls einen ACE2-Rezeptor, der aufgrund von Computerprognosen vom SARS-CoV-2-Coronavirus erkannt werden sollte.

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Hamster können sich mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 infizieren und es durch direkten Kontakt oder durch Aerosolisierung auf andere Hamster übertragen. Sie verlieren an Gewicht, entwickeln eine Immunantwort auf eine SARS-CoV-2-Infektion mit neutralisierenden Antikörpern und nehmen schließlich wieder ihr ursprüngliches Gewicht an.

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Katzen können im Labor mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 infiziert werden und sind in der Lage, dieses durch direkten Kontakt auf andere Katzen zu übertragen. Katzen, die im Labor infiziert wurden, entwickelten keine Symptome, zeigten aber eine starke Immunantwort auf die SARS-CoV-2-Infektion in Form von neutralisierenden Antikörpern, was eine zweite Reinfektion verhindern sollte. Bei Hunden, die zuvor mit dem SARS-CoV-2-Coronavirus infiziert waren, wurden keine Partikel des SARS-CoV-2-Virus nachgewiesen, jedoch wurde eine Immunantwort mit der Produktion neutralisierender Antikörper beobachtet.

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Bei Ausbrüchen, bei denen menschliche Fälle von COVID-19 in Hongkong bestätigt wurden, waren 2 von 15 getesteten Hunden positiv auf SARS-CoV-2-Coronavirus. Bei diesen 2 Hunden wurde eine Immunantwort mit neutralisierenden Antikörpern festgestellt. Die genetischen Sequenzen der Viren in den beiden Hunden waren identisch mit denen der Viren, die bei den entsprechenden Menschen nachgewiesen wurden, was bestätigt, dass es sich hier tatsächlich um Fälle von Mensch-Tier-Übertragung handelt. Die Tiere blieben während der Quarantäne asymptomatisch.

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In 11 landwirtschaftlichen Betrieben in den Niederlanden wurde festgestellt, dass Nerz das Coronavirus SARS-CoV-2 in sich trägt. Die Nerze zeigten Atem- und Magen-Darm-Zeichen, und die Zahl der Todesfälle in den Nerzen nahm zu. Da einige Arbeiterinnen und Arbeiter auf diesen Farmen einige Tage zuvor Symptome von COVID-19 gezeigt hatten, ist es wahrscheinlich, dass die Farmarbeiterinnen und -arbeiter die Quelle der Nerz-Infektionen waren. Einige Katzen in der Umgebung entwickelten auch Antikörper gegen das Coronavirus, was darauf hindeutet, dass sie mit Nerz infiziert waren.

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Makaken, die durch kombinierte intranasale und intratracheale Verabreichung mit SARS-CoV-2 infiziert wurden, sonderten das Coronavirus in den oberen und unteren Atemwegen aus, zeigten jedoch leichte klinische Symptome.

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Infektion von Baumspitzmäusen im Labor.

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Mäuse, die im Labor mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 infiziert wurden, zeigen keine Symptome und keine Viruslast, während sich transgene Mäuse, die den menschlichen ACE2-Rezeptor haben, infizieren, eine Lungenentzündung entwickeln und an Gewicht verlieren.

Bao, L., Deng, W., Huang, B., Gao, H., Liu, J., Ren, L., ... & Qu, Y. (2020). Die Pathogenität von SARS-CoV-2 in transgenen hACE2-Mäusen. BioRxiv.

In einem Zoo in New York City wurden fünf Tiger und drei Löwen positiv auf SARS-CoV-2 getestet. Diese Tiere wurden von einem Mitarbeiter des Zoos mit COVID-19 infiziert, der asymptomatisch war.

Artikel Newsroom.

Durch die Analyse der Aminosäuresequenzen, aus denen das ACE2-Schloss in verschiedenen Spezies besteht, und die Modellierung ihrer physikalischen Interaktionen mit dem Spike-Schlüssel des SARS-CoV-2-Coronavirus kann abgeleitet werden, dass das SARS-CoV-2-Coronavirus wahrscheinlich keine Ratten, Mäuse, Meerschweinchen und Kaninchen infizieren wird. Auf der anderen Seite scheint der Spike-Schlüssel das ACE2-Schloss sowohl bei Frettchen und Katzen als auch beim Menschen zu erkennen. Die andere Schleuse, die vom SARS-CoV-2-Coronavirus verwendet wird, um in Zellen einzudringen, Teil des TMPRSS2-Proteins, ist bei allen in dieser Studie getesteten Spezies identisch und erklärt daher nicht die zwischen den Spezies beobachteten Unterschiede in der Coronavirus-Empfindlichkeit.

Brooke, G. N., & Prischi, F. (2020). Strukturelle und funktionelle Modellierung des SARS-CoV-2-Eintrags in Tiermodellen. Vorabdruck Research Square.

Analyse von Kontaminationsfällen in 16 Nerzfarmen in den Niederlanden. Die Analyse der aus Nerz und Menschen gewonnenen Sequenzen des SARS-CoV-2-Coronavirus zeigt, dass es mindestens 10 Fälle der Übertragung von Nerz auf Menschen gegeben hat.

Munnink, B. B. O., Sikkema, R. S., Nieuwenhuijse, D. F., Molenaar, R. J., Munger, E., Molenkamp, R., ... & Koopmans, M. (2020). Hin- und herspringen: Anthropozoonotische und zoonotische Übertragung von SARS-CoV-2 auf Nerzfarmen. bioRxiv.

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