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Mumps ist eine akute, systemische, übertragbare Virusinfektion, die durch Schwellung einer oder beider Ohrspeicheldrüsen gekennzeichnet ist, häufig begleitet von schwerwiegenderen Komplikationen wie Meningitis, Pankreatitis oder Orchitis. Das Mumps-Virus (MuV), ein nicht segmentiertes Negativ-Strang-RNA-Virus aus der Familie der Paramyxoviridae, kodiert neun Proteine aus sieben Transkriptionseinheiten. Die Genreihenfolge ist 3′-N-V / P / I-M-F-SH-HN-L-5′ und repräsentiert Nukleo- (N), V / phospho- / I (V / P / I), Matrix (M), Fusion (F), kleine hydrophobe (SH), Hämagglutinin-Neuraminidase (HN) und große (L) Proteingene (28, 29). Die Funktionen der viralen Proteine sind in der Literatur gut beschrieben (9, 37). Kurz gesagt, die N-, P- und L-Proteine befinden sich innerhalb des Virions und sind für die Transkription und Replikation des Genoms verantwortlich. Das M-Protein, ebenfalls intern lokalisiert, ist an der Virionassemblierung und -knospung beteiligt und kann auch die Transkription und Replikation des Genoms regulieren. Die F- und HN-Glykoproteine, die auf der äußeren Oberfläche der Virushülle vorhanden sind, sind für die Anheftung von Viren an Zellen und die Fusion von Viren an Zellen und Zellen an Zellen verantwortlich. Die SH- und V-Proteine sind nicht strukturelle akzessorische Proteine, die an der Umgehung der antiviralen Reaktion des Wirts beteiligt sind. Die Rolle des I-Proteins im Lebenszyklus des Virus ist nicht bekannt.Vor der Implementierung von Mumps-Immunisierungsprogrammen hatten mehr als 90% der meisten Populationen serologische Hinweise auf eine Exposition gegenüber MuV im Alter von 15 Jahren (11, 44). Innerhalb eines Jahrzehnts nach der Einführung der Mumpsimpfung 1967 in den Vereinigten Staaten ging die Inzidenz von mehr als 100 gemeldeten Fällen pro 100.000 Einwohner auf weniger als 10 Fälle pro 100.000 zurück (12). Bis 2001 war die Krankheit mit weniger als 0,1 Fällen pro 100.000 nahezu eliminiert (43). Ähnliche Erfolge bei der Bekämpfung von Mumps wurden in anderen Ländern erzielt (32, 50, 58); In den letzten 6 Jahren hat Mumps jedoch weltweit wieder zugenommen, auch in den USA, wo kürzlich der größte Ausbruch seit 1987 (5, 7, 13, 14, 19, 42, 49, 52, 53, 62). Während Mumps in der Vergangenheit eine Krankheit der Kindheit war, betrafen diese Ausbrüche überwiegend junge Erwachsene, von denen fast alle in der Kindheit geimpft wurden, die meisten mit dem empfohlenen Zwei-Dosen-Schema. Während diese Daten auf eine abnehmende Immunität hindeuten, wurde auch postuliert, dass antigene Unterschiede zwischen dem Impfstoff und den Ausbruchsstämmen eine Impfstoffflucht ermöglichen können (20, 45). Tatsächlich gruppieren sich Viren, die aus jüngsten Ausbrüchen isoliert wurden, in Genotypgruppierungen, die sich von denen der verwendeten Impfstämme unterscheiden. Mit wenigen Ausnahmen wurden Genotyp-G-Stämme aus Fällen in der westlichen Hemisphäre (27), Genotyp J und F aus dem asiatisch-pazifischen Raum (5, 16) und Genotyp H aus dem Nahen Osten (3, 33) isoliert, während die in diesen Ländern verwendeten Mumps-Impfstoffe überwiegend Genotyp A Jeryl Lynn (JL) -basierte Impfstoffe und in geringerem Maße den Genotyp B Urabe-AM9-Impfstoff und den noch zu vergebenden Genotyp B-Zagreb-Impfstoff enthalten.

Um die Möglichkeit umfassend zu untersuchen, dass bestimmte Mumps-Virusstämme gegenüber impfstoffinduzierten Antikörpern unempfindlich sind, haben wir zunächst versucht, virale Proteinziele neutralisierender Antikörper zu identifizieren und dann phylogenetische Bäume basierend auf den Aminosäuresequenzen dieser Proteine zu konstruieren. Ein repräsentatives Virusmitglied aus jeder Gruppe würde dann in verwendet werden Plaque-Reduktions-Neutralisations-Assays (PRN) mit Seren (freundlicherweise zur Verfügung gestellt von Merck und Co.) erhalten von 96 4- bis 6-jährigen Kindern 6 Wochen nach Erhalt einer zweiten Dosis des Masern-, Mumps- und Röteln-Impfstoffs (MMR), der den JL-Mumps-Virusstamm enthält (51).

Obwohl es klar ist, dass das MuV HN-Protein ein Ziel neutralisierender Antikörper ist (21, 35, 40, 48, 59), die Virusneutralisationskapazität von Antikörpern, die gegen andere MuV-Proteine gerichtet sind, wurde nicht ausreichend untersucht. Hier wurden Reverse-Genetik-Techniken verwendet, um cDNA-Plasmide voller Länge zu konstruieren, die verschiedene Kombinationen von viralen N-, V / P / I-, L-, F- und HN-Proteinen kodieren, die von zwei genetisch unterschiedlichen MuV-Stämmen, dem Genotyp A JL-Impfvirus und dem Genotyp H 88-1961 (hier als 88 bezeichnet) Wildtyp-Virus (4). Antikörper, die gegen das nicht-essentielle SH-Protein gerichtet sind, wurden in menschlichen Seren nicht nachgewiesen; Daher ist es unwahrscheinlich, dass solche Antikörper, falls vorhanden, eine wichtige Rolle bei der antikörpervermittelten Virusneutralisation spielen. Das SH-Protein wurde daher von dieser Analyse ausgeschlossen. Die Rolle des M-Proteins wurde nicht untersucht. Der genetische Aufbau der acht für die Analyse verwendeten rekombinanten Viren ist in Abb. 1.

Eine Teilmenge der 96 Serumproben (n = 10, vorausgewählt für den Titerbereich) wurde in PRN-Assays, die wie zuvor beschrieben durchgeführt wurden, auf ihre relative Neutralisationskapazität gegen diese acht rekombinanten Viren getestet (54). Die Ergebnisse sind in Abb. 2. Alle Vergleiche wurden unter Verwendung von log-transformierten Daten und des t-Tests des Schülers (α = 0,05) durchgeführt. Wie erwartet ergab der Ersatz des JL HN-Gens durch das von 88 oder umgekehrt geometrische mittlere Titer (GMTs), die sich signifikant von denen der Elternviren unterschieden (alle P-Werte waren <0.001), was das HN-Protein als Hauptziel neutralisierender Antikörper bestätigt. Im Gegensatz dazu ergab der Ersatz des JLF-Gens durch das von 88 oder umgekehrt GMTs, die sich statistisch nicht von denen unterschieden, die gegen die Elternviren gemessen wurden (P-Wert von 0,06 bzw. 0,385), was darauf hindeutet, dass das MUVF-Gen keine signifikante Rolle bei der neutralisierenden Antikörperantwort spielt. Dies steht im Einklang mit Befunden anderer, die keine Virusneutralisation mit Anti-MuV-F-Protein-Antikörpern erreichen konnten (47, 60, 63), obwohl eine Gruppe berichtete, dass Serum von Hamstern, die mit dem Vaccinia-Virus infiziert waren, das das MuV-F-Protein exprimierte, in vitro zur Virusneutralisation fähig war (34). Keine Wirkung auf die Neutralisation wurde mit dem Ersatz der N, V / P / I und L-Gene gesehen , ein Befund, der vielleicht nicht überraschend war angesichts der wahrscheinlichen Unzugänglichkeit dieser intern exprimierten Proteine Antikörper. Nichtsdestotrotz wurde eine Neutralisation durch Antikörper, die für intern exprimierte Proteine spezifisch sind, für andere Viren berichtet (22, 39, 41). Obwohl die Western-Blot-Analyse Unterschiede im viralen Proteingehalt zwischen den verschiedenen Viren ergab, korrelierten die Proteinexpression nicht mit der Neutralisationsanfälligkeit (Daten nicht gezeigt).

Basierend auf der Demonstration des HN-Proteins als Hauptakteur der Virusempfindlichkeit gegenüber antikörpervermittelter Neutralisation wurden alle einzigartigen Mumps-Virusstämme, für die die HN-Aminosäuresequenz in voller Länge in den NCBI-Datenbanken verfügbar war (http://www.ncbi.nlm.nih.gov), verwendet, um einen phylogenetischen Baum mit dem Freeware-Programm MEGA v3 zu konstruieren.1 (36) unter Verwendung der ungewichteten Paar-Gruppen-Methode mit arithmetischen Mitteln (UPGMA) (26). Der resultierende Baum zeigte sieben verschiedene Cluster, die willkürlich als Gruppen 1 bis 7 gekennzeichnet waren (Abb. 3). Ein ähnliches Clustering von Viren wurde erreicht, wenn die Analyse unter Verwendung der SH-Gennukleotidsequenz wiederholt wurde (Daten nicht gezeigt). Aus jeder HN-Gruppe wurde ein Virus ausgewählt, mit Ausnahme der Gruppe 1, für die zwei Viren ausgewählt wurden, um sowohl den homologen Impfstamm (JL) als auch ein anderes Virus der Gruppe 1 zu bestimmen. Es waren keine Viren der Gruppe 3 verfügbar. So wurden insgesamt sieben MUVs getestet.

Die GMTs der 96 gegen die 7 MuV-Stämme getesteten Serumproben sind in Abb. 4. Alle Seren neutralisierten alle Viren. Es überrascht nicht, dass die höchsten Titer gegen JL (das Immunisierungsmittel) gemessen wurden. Es wurden keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den Anti-JL- und Anti-Enders / USA45-GMTs (233 versus 195, P = 0,166, Mann-Whitney-Rangsummentest) beobachtet, die mit den beiden Viren derselben HN-phylogenetischen Gruppe übereinstimmten. Im Gegensatz dazu unterschieden sich die Anti-JL-Titer signifikant von denen, die gegen die anderen fünf Viren gemessen wurden (alle hatten P-Werte von <0,001, Mann-Whitney Rank sum Test). Obwohl wir klare Beweise für antigene Unterschiede zwischen Mumps-Virusstämmen gefunden haben, unterstützt die Tatsache, dass alle Seren alle Viren neutralisierten, die Vorstellung, dass das Mumps-Virus serologisch monotyp ist, und spricht gegen die Entwicklung exotischer Stämme, die der JL-Impfstoff-induzierten Immunität entkommen können. Die hier getesteten Seren wurden jedoch 6 Wochen nach der Impfung von Personen erhalten, einer Zeit, in der die Titer relativ hoch sind (8), während zahlreiche Studien gezeigt haben, dass die Spiegel von MuV-spezifischen Antikörpern mit der Zeit nach der Impfung signifikant abnehmen (24, 25, 38, 54). Dies wurde mit einer verminderten Wirksamkeit des Impfstoffs in Verbindung gebracht (17, 31, 57) und erhöhte Wahrscheinlichkeit, an einer Krankheit zu erkranken (10, 19, 61). Daher ist es möglich, dass zum Zeitpunkt der Adoleszenz (wenn die Antikörperspiegel gesunken sind) solche antigenen Unterschiede von Bedeutung sein können.

Bemerkenswert ist, dass die T-Zell-Immunität in dieser Studie nicht untersucht wurde; Daher können wir nicht ausschließen, dass bestimmte MuV-Stämme in der Lage sind, impfstoffinduzierten T-Zell-Reaktionen zu entkommen. Angesichts unserer Beweise für eine wirksame B-Zell-Immunität kurz nach der Impfung ist die Fähigkeit, impfstoffinduzierten T-Zell-Reaktionen zu entkommen, möglicherweise kurzfristig nicht von Bedeutung, könnte jedoch die Probleme, die durch eine abnehmende B-Zell-Immunität verursacht werden, dramatisch verstärken, wenn das Intervall zwischen der Impfung und der nachfolgenden Exposition zunimmt. Es muss auch anerkannt werden, dass Messungen von virusneutralisierenden Antikörpern in vitro die immunologische Aktivität in vivo möglicherweise nicht vollständig vorhersagen, da zahlreiche Prozesse, die im Wirt ablaufen, nicht in den Assays zur Messung der Viruslebensfähigkeit in vitro widergespiegelt werden.

Es ist wichtig hervorzuheben, dass das Auftreten von Ausbrüchen in geimpften Populationen kein für den JL-Impfstamm einzigartiges Problem darstellt, da Ausbrüche auch in Populationen mit einer Impfung in der Vorgeschichte mit den Stämmen Urabe AM9 und Leningrad-Zagreb aufgetreten sind (3, 15, 18, 33, 46). Daher ist die Entwicklung neuer Mumps-Impfstämme, wie einige vorgeschlagen haben, keine wahrscheinliche Lösung für das Problem. Vielmehr könnte eine Wiederholungsimpfung während der Adoleszenz zur Bekämpfung der abnehmenden Immunität die wirksamste Maßnahme sein, wie die Erfahrung mit militärischen Rekruten nahelegt, denen die Beteiligung am Mumps-Wiederaufleben in den Vereinigten Staaten im Jahr 2006 erspart blieb, obwohl sie derselben Altersgruppe angehörten und wohnten in Umgebungen mit hoher Dichte und engem Kontakt, Bedingungen, die denen von Universitätsgeländen nicht unähnlich sind, an denen der Großteil der Ausbrüche im Jahr 2006 stattfand. Der wahrscheinliche Grund dafür ist, dass das Militär 1991 mit der routinemäßigen Verabreichung von MMR-Impfstoffen an Rekruten begonnen hatte, ohne Rücksicht auf den vorherigen Impfstatus. Diese Politik wurde 1995 und dann wieder 2006 geändert, aber der Endeffekt war, dass ein erheblicher Teil der Rekruten wahrscheinlich eine Dosis Mumps-haltigen Impfstoffs beim Eintritt in das Militär erhielt (6).