Von Wissenschaftlern des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) durchgeführte Tierversuchsstudien zeigen, dass die Infektion von Milchkühen mit dem H5N1-Virus im Labor ähnliche klinische Krankheitsanzeichen auslösen kann wie bei natürlich infizierten Tieren auf Milchfarmen.
Das Verständnis, wie das Virus Kühe infiziert und wie die Krankheit bei den Tieren fortschreitet, ist für die Entwicklung von Therapien wie Impfstoffen von entscheidender Bedeutung. Obwohl die Studiengröße begrenzt war, stellt die Validierung eines zuverlässigen Challenge-Modells durch die Wissenschaftler einen wichtigen Schritt zur Schließung wichtiger Wissenslücken dar, die noch bestehen, einschließlich der Möglichkeiten zur Verhinderung der Ausbreitung von H5N1. Das USDA führt weiterhin zusätzliche Studien mit mehr Tieren und zusätzlichen Endpunkten durch.
Das mit dem Ausbruch der Milchkuh-Epidemie in Verbindung stehende Virus, im Volksmund als „Vogelgrippe“ und wissenschaftlich als „Hochpathogene Vogelgrippe (HPAI) H5N1 in der Hämagglutinin-Klade 2.3.4.4b“ bekannt, wurde erstmals am 25. März 2024 bei einer Milchkuh in Texas nachgewiesen. Seitdem wurden in 13 Bundesstaaten 172 Fälle infizierter Milchkühe bestätigt. Die Centers for Disease Control and Prevention (CDC) sind zu dem Schluss gekommen, dass das derzeitige Gesundheitsrisiko für die US-Bevölkerung gering bleibt. Bisher wurden vier Fälle von H5N1 bei Menschen (die Kontakt mit infizierten Milchkühen hatten) gemeldet.
Die Tierversuchsstudie der USDA-Wissenschaftler, die zeigt, dass Freilandinfektionen mit H5N1 unter Laborbedingungen reproduziert werden können, wird in einem Artikel ausführlich beschrieben, der zur Veröffentlichung in einer Fachzeitschrift mit Peer-Review eingereicht wird.
Die Autoren, ein multidisziplinäres Team von Wissenschaftlern des USDA Agricultural Research Service (ARS), des USDA Animal and Plant Health Inspection Service (APHIS) und der Iowa State University, führten die Studie in einer landwirtschaftlichen Einrichtung der Biosicherheitsstufe 3 (BSL-3) in Ames, Iowa, etwa einen Monat nach dem Nachweis von H5N1 bei der texanischen Milchkuh durch. Diese Studie basierte auf früheren genomischen Untersuchungen, die darauf hindeuteten, dass der Genotyp B3.13 des Virus im Herbst 2023 in Wildvögeln auftrat und dass es wahrscheinlich im Spätwinter 2023 zu einem einmaligen „Spillover“-Ereignis auf Milchkühe kam.
„Als wir diese Experimente begannen, war der Infektions- und Übertragungsweg zwischen Kühen unbekannt“, schreiben ARS-Studienleiterin Amy Baker und ihre Co-Autoren in ihrem Forschungspapier, das noch veröffentlicht werden soll. „Die Übertragung zwischen Farmen war mit der Bewegung lebender Milchkühe verbunden, doch innerhalb von Tagen oder Wochen nach der Bewegung wurde eine Übertragung innerhalb der Farm auf ansässige Kühe beobachtet, ohne dass auf allen Farmen ein klares, einheitliches Übertragungsmuster zu erkennen war.“
Die BSL-3-Einrichtung, die vom ARS National Animal Disease Center in Ames betrieben wird, ermöglichte es dem Team, zwei Infektionswege in einer Hochsicherheitsumgebung zu untersuchen. Beim ersten Infektionsweg, einem respiratorischen, wurden Nase und Mund von vier einjährigen Färsen einem Aerosolnebel ausgesetzt, der Genotyp B3.13 des Virus enthielt. Beim zweiten Infektionsweg, einem intramammären, wurden die Zitzen und Euter von zwei nicht trächtigen Milchkühen geimpft, sodass der Krankheitsverlauf und die Symptome überwacht werden konnten.
In der ersten Studie infizierten sich die den Atemwegen ausgesetzten Färsen, zeigten aber nur minimale klinische Anzeichen der Krankheit, die sich auf einen vermehrten, aber sporadischen Nasenausfluss 1 bis 3 Tage nach der Infektion beschränkten. Bei einer Färse wurden 7 Tage nach der Infektion Läsionen beobachtet.
In der zweiten Studie infizierten sich die Milchkühe, die der Milchdrüse ausgesetzt waren, und zeigten innerhalb von 48 Stunden nach der Infektion Symptome. Dazu gehörten verminderter Appetit, verringerte Pansenmotilität, ein Rückgang der Milchproduktion und dicke, gelbliche Milch – ähnlich den klinischen Symptomen einer viralen Mastitis, die bei natürlich infizierten Tieren auf Milchfarmen beobachtet werden. Beide Kühe entwickelten eine H5-spezifische Immunität im Serum und in der Milch aus den inokulierten Vierteln, bemerkt Baker.
Diese Studie sowie weitere unveröffentlichte Daten stützen die Schlussfolgerung, dass die Übertragung über die Atemwege kein primärer Infektionsweg in landwirtschaftlichen Betrieben ist. Weitere Studien sind in Arbeit. Spezifische Wissenslücken, die durch zuverlässige, wiederholbare Tierprovokationsmethoden geschlossen werden können, sind:
Die Forschung des Teams ist Teil einer größeren, vielschichtigen und laufenden Anstrengung des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA), des CDC, der National Institutes of Health, der Food and Drug Administration und anderer Partner zum Schutz der Gesundheit von Mensch und Vieh sowie zur Gewährleistung der Sicherheit der Lebensmittelversorgung.