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Anfang März erhielt Dr. Barb Petersen, eine Großtierärztin in Texas, Anrufe von den Milchviehbetrieben, mit denen sie im Panhandle zusammenarbeitet. Die Arbeiter dort sahen viele Kühe mit Mastitis, einer Infektion des Euters.
Ihre Milch war eingedickt und verfärbt und konnte nicht durch einen der üblichen Verdächtigen wie Bakterien oder Gewebeschäden erklärt werden.
Mehrere weitere Molkereien riefen an. Ein Besitzer erzählte ihr, er glaube, auf seiner Farm sei „was auch immer passiert, und die Hälfte meiner Haustiere ist gestorben“, was darauf hindeutet, dass sich die Ansteckung über das Vieh hinaus ausgeweitet hat.
Nachdem sie eine Reihe von Tests durchgeführt und jede ihr einfallende Ursache ausgeschlossen hatte, schickte Petersen Proben von kranken und toten Tieren an das staatliche Veterinärlabor von Texas A&M sowie an Freunde und Kollegen an der Iowa State University.
Was sie fanden – Unmengen des H5N1-Influenzavirus – hat die Milchindustrie erschüttert und Gesundheitsbehörden auf der ganzen Welt in Alarmbereitschaft versetzt. Außerdem wurde eine dringende wissenschaftliche To-Do-Liste erstellt. Eine der ersten Fragen, die beantwortet werden musste, war, wie das Virus überhaupt Kühe infizierte.
Dieser Aufgabe haben sich Forscher in den USA und Dänemark angenommen. Ihre als Preprint-Studie veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass Kühe über dieselben Rezeptoren für Grippeviren verfügen wie Menschen und Vögel. Wissenschaftler befürchten, dass Kühe Rührschüsseln sein könnten – Wirte, die dem Virus helfen, sich besser zwischen Menschen auszubreiten. Ein solches Ereignis ist zwar selten, sagen Experten, könnte uns aber auf den Weg zu einer weiteren Pandemie führen.
Jahrelang war H5N1, die hochpathogene Vogelgrippe, in erster Linie auf die Vogelpopulation beschränkt, doch in jüngster Zeit beginnt sie, eine wachsende Zahl von Säugetieren zu infizieren, was darauf hindeutet, dass sich das Virus möglicherweise anpasst und sich einem Krankheitserreger für den Menschen nähert.
Vogelgrippeviren haben kommerzielle Geflügelbestände in den USA dezimiert, und da bekannt ist, dass sich Schweine mit Vogelgrippeviren infizieren, wurden Schweine genau auf Anzeichen einer Infektion überwacht – aber Kühe waren als potenzielle Wirte nicht auf dem Radar.
Nach Angaben des US-Landwirtschaftsministeriums wurden seit Ende März 42 infizierte Herden in neun Bundesstaaten gefunden. Es wurde festgestellt, dass nur eine Person nach Kontakt mit infizierten Kühen mit H5N1 infiziert war, und die US-amerikanischen Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten geben an, dass das aktuelle Risiko für die öffentliche Gesundheit gering ist, obwohl sie mit Staaten zusammenarbeiten, um Menschen, die Tieren ausgesetzt sind, zu überwachen.
„Der Befund bei Rindern war so unterschiedlich“, sagte Dr. Lars Larsen, Professor für veterinärklinische Mikrobiologie an der Universität Kopenhagen in Dänemark. Bei Säugetieren befällt die Grippe typischerweise die Lunge. Bei Katzen kann es auch das Gehirn befallen. „Hier sehen wir eine enorme Menge an Viren in der Brustdrüse und in der Milch“, sagte Larsen.
Larsen sagte, die Konzentration von H5N1-Viren in der Milch infizierter Kühe sei 1.000-mal höher als normalerweise bei infizierten Vögeln. Er sagte, er und seine Kollegen hätten berechnet, dass Wissenschaftler in Labortests immer noch Spuren des Virus feststellen könnten, selbst wenn die Milch einer einzigen infizierten Kuh in 1.000 Tonnen Milch verdünnt würde.
Tests der US-amerikanischen Food and Drug Administration fanden in etwa einer von fünf Milchproben, die in den Regalen von Lebensmittelgeschäften gekauft wurden, inerte Fragmente des genetischen Materials des H5N1-Virus, was die Frage aufwirft, wie sich das Virus so weit verbreitet hat. Forscher bestätigten in späteren Tests, dass die getestete pasteurisierte Milch nicht ansteckend war und niemanden krank machen konnte.
Das hat den Ausbruch nicht davon abgehalten, mehr als ein paar Nerven zu erschüttern. Von der Gesundheit der Kühe hängt viel Geld ab. Laut dem Wirtschaftsforschungsdienst des USDA waren Milch und Milchprodukte gemessen an den Geldeinnahmen im Jahr 2022 der viertgrößte Agrarrohstoff in den USA. Der Verkauf von Rindern und Kälbern war das zweitgrößte Handelsgut.
Viren brauchen eine Möglichkeit, in Zellen einzudringen. Für das Virus, das Covid-19 verursacht, ist der Schlüssel ein Rezeptor namens ACE2. Bei Grippeviren handelt es sich um ein Zuckermolekül, das aus der Zelloberfläche herausragt und als Sialinsäure bezeichnet wird.
Verschiedene Tiere tragen unterschiedliche Formen oder Gestalten von Sialinsäuren. Vögel haben Sialinsäurerezeptoren, deren Form sich geringfügig von denen unterscheidet, die Menschen in ihren oberen Atemwegen haben.
Wenn man den Zeigefinger gerade nach oben hält, sieht der Sialinsäurerezeptor eines Vogels ungefähr so aus, sagt Dr. Andy Pekosz, Molekularmikrobiologe und Immunologe an der Johns Hopkins University. Wenn Sie Ihren Finger am Knöchel zu einem umgedrehten L biegen, sieht der menschliche Sialinsäurerezeptor so aus. Grippeviren neigen dazu, sich lieber an eine Form als an eine andere zu binden, sagte er.
Forscher gehen davon aus, dass dies ein Grund dafür sein könnte, dass H5N1, das seinen Ursprung in Vögeln hat, sich nachweislich nicht effizient zwischen Menschen ausbreitet.
Bis vor kurzem wusste niemand, welche Art von Sialinsäurerezeptoren Kühe haben, weil man glaubte, dass sie sich nicht mit Grippeviren des Typs A wie H5N1 anstecken.
Larsen und seine Kollegen in den USA und Dänemark entnahmen Gewebeproben aus Lungen, Luftröhren, Gehirnen und Milchdrüsen von Kälbern und Kühen und färbten sie mit Verbindungen an, von denen sie wussten, dass sie sich an verschiedene Arten von Sialinsäurerezeptoren binden würden. Sie schnitten das verfärbte Gewebe in sehr dünne Scheiben und betrachteten es unter einem Mikroskop.
Was sie sahen, war überraschend: Die winzigen milchproduzierenden Säcke des Euters, Alveolen genannt, waren voller Sialinsäurerezeptoren, und sie verfügten sowohl über die Art von Rezeptoren, die bei Vögeln vorkommen, als auch über solche, die häufiger bei Menschen vorkommen. Fast jede Zelle, die sie untersuchten, enthielt beide Arten von Rezeptoren, sagte die leitende Studienautorin Dr. Charlotte Kristensen, Postdoktorandin für Veterinärpathologie an der Universität Kopenhagen.
Dieser Befund gibt Anlass zur Sorge, da sich Grippeviren unter anderem dadurch verändern und weiterentwickeln, dass sie Teile ihres genetischen Materials mit anderen Grippeviren austauschen. Dieser Prozess, Reassortment genannt, erfordert, dass eine Zelle gleichzeitig mit zwei verschiedenen Grippeviren infiziert wird.
„Wenn man beide Viren gleichzeitig in die gleiche Zelle bringt, können im Grunde genommen Hybridviren daraus hervorgehen“, sagte Studienautor Dr. Richard Webby, Direktor des Collaborating Center for Studies on the Ecology of Influenza der Weltgesundheitsorganisation in Tiere und Vögel.
Um gleichzeitig mit zwei Grippeviren – einem Vogelgrippevirus und einem menschlichen Grippevirus – infiziert zu werden, müsste eine Zelle über beide Arten von Sialinsäurerezeptoren verfügen, was bei Kühen der Fall ist, was vor dieser Studie nicht bekannt war.
„Ich denke, das ist wahrscheinlich ein ziemlich seltenes Ereignis“, sagte Webby, der das H5N1-Virus seit 25 Jahren erforscht.
Damit so etwas passieren kann, müsste sich eine mit dem Vogelgrippevirus infizierte Kuh mit einem anderen Grippestamm anstecken als ein infizierter Mensch. Derzeit sind die Grippeinfektionen beim Menschen im ganzen Land gering und gehen mit dem Ende der Grippesaison zurück, sodass die Möglichkeit, dass so etwas passiert, noch geringer wird.
Dennoch ist es nicht ungewöhnlich.
Schweine verfügen außerdem über Sialinsäurerezeptoren sowohl bei Menschen als auch bei Vögeln in ihren Atemwegen, und es ist bekannt, dass Grippeinfektionen bei Schweinen pandemische Viren auslösen. Man geht beispielsweise davon aus, dass die durch die H1N1-Influenza im Jahr 2009 verursachte Pandemie ihren Ursprung bei Schweinen in Mexiko hatte, als sich das Virus neu formierte und zu einem Virus wurde, das sich schnell zwischen Menschen ausbreiten konnte.
Eine andere Art und Weise, wie sich das Vogelgrippevirus bei Kühen verändern könnte, sei laut Webby eher schleichend – und häufiger.
Jedes Mal, wenn ein Virus sich selbst kopiert, macht er Fehler. Manchmal machen diese Fehler das Virus weniger wirksam und beeinträchtigen seine Überlebenschancen, aber in anderen Fällen sind es glückliche Zufälle – zumindest für das Virus. Wenn sich ein Vogelgrippevirus so verändern würde, dass es leichter an die menschlichen Sialinsäurerezeptoren in Kühen binden kann, könnte es einen Überlebensvorteil erlangen: die Fähigkeit, mehr Zellen und mehr Tierarten zu infizieren Menschen.
Viren können sich verschieben und driften
Eine Neuordnung würde eine große Veränderung in der Evolution des Virus bedeuten, aber die allmähliche Passage des Virus durch neue Wirte könnte auch zu einer Veränderung des Genoms des Virus durch evolutionäre Drift führen.
So oder so sind das keine guten Nachrichten, sagte Dr. Sam Scarpino, ein Computerbiologe und Direktor für KI und Biowissenschaften an der Northeastern University.
„Wir haben jetzt Daten, die darauf hindeuten, dass das Risikoprofil höher ist“, sagte Scarpino, der nicht an der neuen Studie beteiligt war.
Er weist darauf hin, dass es sich dabei um frühe Forschung handele. Es muss von einer anderen Gruppe von Forschern bestätigt werden und wurde schnell als Vorabdruck veröffentlicht, bevor es von externen Experten geprüft werden konnte.
Aber er sagte, die Ergebnisse seien auch deshalb wichtig, weil sich noch niemand wirklich mit der Anfälligkeit von Kuhgewebe für Influenza-A-Viren befasst habe.
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„Das ist das erste, was mir bekannt wird. Das heißt nicht, dass es da draußen kein anderes gibt, aber einige von uns haben es sich ziemlich genau angesehen und keines gefunden“, sagte er.
Kristensen sagte, die Forscher hätten auch keine früheren Forschungsergebnisse dazu finden können, weshalb sie die Studie durchgeführt hätten.
„Wir hatten einfach das Gefühl, dass wir diese Ergebnisse angesichts der Situation so schnell wie möglich veröffentlichen sollten“, sagte Larsen.
Andere Experten sagten, dass es zwar mehr Zusammenhänge gebe, die Studie jedoch die Alarmstufe deutlich erhöhe.
„Ich denke, wir haben jetzt mehr als genug Informationen, um zu dem Schluss zu kommen, dass wir die Übertragung bei Milchkühen stoppen müssen“, sagte Scarpino. „Wir müssen die Art des Schutzes verbessern, der für Arbeitnehmer vorgeschrieben ist, die in engem Kontakt mit Kühen und Milchprodukten stehen, und die Mittel, die in die Erforschung der Grippe und bei Kühen fließen, erheblich erhöhen, denn es gibt einfach eine riesige Menge, die wir nicht kennen.“ dass wir sehr schnell lernen müssen.“