Studien zur Über­tragung auf Tiere und von Tieren

P. Scheid

Zu Kapitel 9.6 · Foto: Pexels

Mittlerweile sind in verschiedenen Ländern zahlreiche Studien zur Übertragbarkeit von SARS-CoV-2 auf Tiere durchgeführt worden. Die beim Menschen auftretenden Varianten könnten auf Tiere einen fulminanten Effekt haben. Daher ist die Surveillance bei Wildtieren, Farmtieren und Haustieren gleichermaßen wichtig.

Im Folgenden wird ein Überblick über die wichtigsten Ergebnisse einiger ausgewählter Studien/Untersuchungen gegeben:

  • Die Übertragung von SARS-CoV-2 mittels Tröpfcheninfektion auf Frettchen (Mustela putorius) ist nachgewiesen. In einigen Studien konnte eine hohe Virusreplikation beobachtet werden. Frettchen können SARS-CoV-2 auch an nicht infizierte Tiere der gleichen Art weitergeben. In einer anderen Studie hieß es zu Beginn des Jahres 2020 jedoch, dass Frettchen nicht suszeptibel für SARS-CoV-2 sind. Selbst bei direkter Exposition schienen sich die 29 eingesetzten Versuchstiere nicht zu infizieren. Möglicherweise liegt die Erklärung dieser diskrepanten Ergebnisse darin, dass es einen signifikanten Unterschied zwischen experimentellen Studien und natürlichen Infektionen (bzw. auch Expositionsstudien) gibt.
  • In einer chinesischen Studie aus Wuhan wurden Antikörper bei Katzen im Serum untersucht. Etwa 10 % der Seren waren im ELISA (Enzymimmuntest) positiv für SARS-CoV-2-Antikörper.
  • Die Übertragung von SARS-CoV-2 mittels Tröpfcheninfektion auf Katzen ist möglich, so die Ergebnisse einiger Studien. Infizierte Katzen haben selten Symptome, entwickeln jedoch später protektive Antikörper. Vor allem junge Katzen zeigten sich recht suszeptibel. Zudem wurde die Übertragung von Katze zu Katze bestätigt. Katzen könnten somit ein „stummer“ intermediärer Wirt für SARS-CoV-2 sein. Sie scheiden das Virus jedoch nur über wenige Tage aus.
  • Hunde können gemäß Studienlage ebenfalls infiziert werden und bauen auch Antikörper auf.
  • In einer Studie der Universität Utrecht wurden je 500 Blutproben von Hunden und Katzen auf Antikörper untersucht, um die Rolle von Tieren bei der Übertragung besser einschätzen zu können. In einer Blutprobe eines Hundes (0,2 %) und in zwei Blutproben von Katzen (0,4 %) wurden Antikörper nachgewiesen. Serologische Tests bei Kaninchen ergaben keinen Nachweis von Antikörpern.
  • Gemäß weiterer Studienergebnisse repliziert SARS-CoV-2 in Hunden, Schweinen, Hühnervögeln und Enten kaum. Schweine und Hühnervögel werden daher als nicht suszeptibel für eine intranasale Infektion angenommen.
  • Bei Goldhamstern führt das Virus zu Gewichtsverlust und einer Beeinträchtigung der Lunge. Goldhamster können SARS-CoV-2 auch an nicht infizierte Tiere der gleichen Art weitergeben, so die Ergebnisse einer weiteren Studie.
  • Die intranasale Inokulation von SARS-CoV-2 bei Fledertieren der Art Rousettus aegyptiacus (Nilflughund, Familie Pteropodidae, „Megabats“) führte in Laborversuchen zu einer Infektion. Die so infizierten Flughunde konnten auch andere Flughunde infizieren.
  • Untersuchungsergebnisse belegen, dass „Zielzellen“ für SARS-CoV-2, die den ACE-2 Rezeptor und die Serinprotease TMPRSS2 besitzen, bei Katzen gehäuft in verschiedenen Organsystemen vorkommen. Im Pangolin (Schuppentier) fanden sich die Zielzellen ebenfalls, jedoch in geringerer Zahl im Vergleich zu Katzen. Auch in Hunden ließen sich die Zielzellen nachweisen. Ähnliches gilt für Geflügel. Auch in Schweinen wurden sie gefunden, weswegen gerade bei Schweinen eine Überwachung (Surveillance) angeraten wird, um ihre mögliche Beteiligung als Zwischenwirte zu eruieren.
  • Kaninchen können experimentell mit SARS-CoV-2 infiziert werden, sind also suszeptibel. Die Versuchstiere (hier: Weiße Neuseeländer) zeigten jedoch keinerlei Symptomatik. Die Virusverbreitung ist bei dieser Spezies deutlich geringer einzuschätzen als etwa bei Nerzen oder Hamstern.
  • Studien, die im Friedrich-Löffler-Institut durchgeführt wurden, ergaben Ergebnisse, die darauf hindeuten, dass Marderhunde (Nyctereutes procyonoides) eine mögliche Rolle als intermediärer Wirt von SARS-CoV-2 spielen könnten. Marderhunde sind suszeptibel für SARS-CoV-2 und können das Virus auch auf andere Marderhunde übertragen. Die Inokulation des Virus erfolgte bei 9 Marderhunden intranasal. Diesen so infizierten Tieren wurden 3 weitere gesunde Marderhunde beigestellt, um eine Transmission zu untersuchen. Von den 9 Tieren, denen das Virus inokuliert wurde, infizierten sich 6. In Oropharyngealabstrichen und Nasalabstrichen konnte das Virus mittels PCR nachgewiesen werden. Die PCR-Ergebnisse blieben bis zu 16 Tage nach Infektion positiv. Von den drei „Kontakttieren“ infizierten sich wiederum zwei. Keines der Tiere zeigte Symptome. Histopathologisch konnte lediglich eine leichte Rhinitis festgestellt werden. Ab dem achten Tag nach Infektion konnten bei allen Tieren Antikörper nachgewiesen werden. Marderhunde werden in China aufgrund ihres Fells zu Millionen in Farmen gehalten. Im Fall der SARS-CoV-1 Epidemie (2002-2003) konnten (neben den Zibetkatzen) die Marderhunde als weiterer Wirt bestätigt werden (https://science.sciencemag.org/content/302/5643/276/tab-article-info). Bislang fehlt noch dieser weitere Wirt für SARS-CoV-2, dessen engste Verwandte bei Fledertieren nachgewiesen wurden. ACE2 (Angiotensin Converting Enzyme 2) dient bei den Marderhunden als effizienter Rezeptor, sowohl für SARS-CoV-1 als auch SARS-CoV-2. https://doi.org/10.1101/2020.08.19.256800.
  • Am 28. Oktober 2020 wurde eine Studie zur Aerosol-Übertragung veröffentlicht, bei der Frettchen als Versuchstiere eingesetzt wurden (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.10.19.345363v1). Aufgrund der Menschen-ähnlichen Lungenphysiologie und der Rezeptorähnlichkeiten eignen sich Frettchen für derartige Studien. Die Rolle von Aerosolen für die Übertragung wurde deutlich herausgestellt.
  • Im Rahmen einer Studie wurden 6 Rinder mit SARS-CoV-2 infiziert und diese anschließend mit 3 gesunden Rindern zusammen gehalten. In 2 der infizierten Rinder konnte eine Virusreplikation und eine Serokonversion nachgewiesen werden. Alle in der Studie verwendeten Rinder hatten bereits Antikörper gegen bovine Coronaviren (BCoV), die bei Rindern vor allem Diarrhö auslösen. Eine Kreuzreaktivität mit diesen BCoV zeigte sich bei den SARS-CoV-2 spezifischen PCR-Tests nicht. Gegen diese BCoV gibt es zudem bereits Impfstoffe. Die 3 gesunden Rinder wurden nicht infiziert. Für die Pandemie spielen Rinder als Wirte wohl keine Rolle, so die Schlussfolgerung. Es sind auch keine „natürlichen“ Infektionen bei Rindern nachgewiesen.
  • In einer US-kanadischen Studie wurde im Dezember 2020 nachgewiesen, dass auch Schweine suszeptibel für SARS-CoV-2 sind (https://dx.doi.org/10.3201/eid2701.203399). Bislang vorliegende Studienergebnisse waren anderslautend (https://science.sciencemag.org/content/368/6494/1016 und https://doi.org/10.1016/S2666-5247(20)30089-6). Während die infizierten Versuchstiere kaum Symptome zeigten, fand keine Virusausscheidung statt. Somit konnte der Erreger auch nicht an andere, nicht infizierte Schweine weitergegeben werden. Studien bei Schweinen laufen mittlerweile in mehreren Ländern.
  • Im Sommer 2020 nutzten Wissenschaftler in Colorado (USA) Schwarzfußiltisse (Mustela nigripes) zur Testung von Impfstoffen gegen SARS-CoV-2. Die Art, die wie die Nerze zur Familie Mustelidae gehören, ist vom Aussterben bedroht und wird daher als „vulnerable Spezies“ eingestuft (https://globalbiodefense.com/2020/12/23/at-risk-of-extinction-black-footed-ferrets-get-experimental-covid-vaccine/).
  • Studienergebnisse mit Affen zeigten, dass Makaken und grüne Meerkatzen (Chlorocebus spp.) suszeptibler für SARS-CoV-2 sind als Neuweltaffen wie die Büschelaffen (z.B. Callithrix jacchus)
  • Die Untersuchung zur ACE2-Rezeptorstruktur einiger nicht-humaner Primatenarten ergab, dass Menschenaffen (Schimpansen, Bonobos, Gorillas und Orang-Utans) und alle afrikanischen und asiatischen Schmalnasenaffen ähnliche Rezeptoren ausbilden, wie sie auch beim Menschen vorkommen. Die Rezeptoren der amerikanischen Schmalnasenaffen differieren jedoch dermaßen, dass eine experimentelle Infektion von Büschelaffen (Callithrix jacchus) beispielsweise nicht gelang (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.04.09.034967v1).
  • Weißwedelhirsche (Odocoileus virginianus; Familie Cervidae) wurden in die Studien zum Wirtsspektrum von SARS-CoV-2 aufgenommen, da bekannt ist, dass sie ebenfalls ACE-2-Rezeptoren besitzen. Sie zeigen eine ähnliche Suszeptibilität für SARS-CoV-2, wie sie auch beim Menschen vorliegt. Intranasale Inokulation der Viren resultierte in subklinischen Infektionen sowie Virusausscheidung in Nasalsekreten. Es erfolgte zudem eine Weiterverbreitung von SARS-CoV-2 von infizierten Tieren auf nicht infizierte Tiere. Alle infizierten Tiere zeigten eine Serokonversion und entwickelten ab Tag 7 nach Infektion Antikörper (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.01.13.426628v1.full.pdf). Hirsche werden weltweit ebenfalls als „Farmtiere“ gehalten. Da die Weiterverbreitung innerhalb der Art bestätigt wurde (ähnlich wie bei Katzen und Nerzen), sind entsprechende Surveillance- und Sicherheitsmaßnahmen indiziert.
  • In einer im Januar 2021 veröffentlichten Studie wurden Hirschmäuse, Buschschwanzratten (beide Unterfamilie Neotominae) und Streifenskunks (diese gehören zu den Marderverwandten, Musteloidea) als suszeptibel für SARS-CoV-2 beschrieben. Sie können bei experimenteller Inokulation von hohen Virusmengen das Virus auch in respiratorischen Sekreten ausscheiden. Baumwollschwanzkaninchen, Fuchshörnchen, Wyoming-Ziesel, Schwarzschwanz-Präriehunde, Hausmäuse und Waschbären zeigen sich nicht empfänglich für SARS-CoV-2 (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.01.21.427629v1.full.pdf).
  • In den USA wurde ein wilder Nerz positiv auf SARS-CoV-2 getestet. Das Ergebnis resultiert aus einer One-Health-Surveillance-Studie des United States Department of Agriculture (USDA) Animal and Plant Health Inspection Service.
  • In Brasilien und anderen Ländern werden Studien bei Fledertieren durchgeführt. So wird in der brasilianischen Studie beispielsweise auch Desmodus rotundus (eine Vampirfledermaus) untersucht.
  • Die Ergebnisse einer US-amerikanischen Studie, bei der Serumproben von wilden, asymptomatischen Weißwedelhirschen (Odocoileus virginianus) auf Antikörper gegen SARS-CoV-2 untersucht wurden, bestätigen, dass einige der Weißwedelhirsche SARS-CoV-2 exponiert waren. Die ACE2-Rezeptoren der Hirsche sind denen der Menschen sehr ähnlich. In experimentellen Studien konnte bereits nachgewiesen werden, dass  Weißwedelhirsche nach intranasaler Inokulation das Virus ausscheiden und auch an Artgenossen weiter verbreiten (siehe oben).