Bovine spongiforme Enzephalopathie, kurz BSE (deutsch: „bei Rindern auftretende schwammartige Veränderung von Gehirnsubstanz“), umgangssprachlich auch Rinderwahn genannt, ist eine Tierseuche. Die tödliche Erkrankung des Gehirns, vor allem bei Hausrindern, wird durch Prionen (atypisch gefaltete Proteine) verursacht. Zwischen 1996 und 2006 kam es in England in fast 200 Fällen zu Übertragungen auf den Menschen.
Allgemeines mini|hochkant=1.2|Erscheinungsbild der Enzephalopathie. Die Kuh liegt, da sie nicht mehr stehen kann. Für die Erkrankung sind Prion-Proteine charakteristisch. Das sind abnorme Proteine (PrPSc), die im befallenen Gehirn durch Umfaltung aus der normalen Form des Proteins (PrPC) hervorgehen. So wird ein biochemischer Prozess ausgelöst, der zur Ablagerung des umgefalteten Proteins und in der Folge zur Degeneration des Hirngewebes führt. Bei fortschreitender Erkrankung nimmt das befallene Gehirn eine schwammartig durchlöcherte Struktur mit fadenförmigen, proteinhaltigen Ablagerungen an.
BSE gehört zur Gruppe der transmissiblen schwammartigen Enzephalopathien (TSE). Es wird vermutet, dass die neue Variante der tödlich verlaufenden Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (heute als nvCJD bekannt) beim Menschen durch den Verzehr von BSE-verseuchtem Rindfleisch hervorgerufen wird.BSE und vCJK (PDF) Robert Koch-Institut; abgerufen am 18. Februar 2012.
Geschichte Eine weitere Vermutung ist, dass diese Krankheit bereits im 19. Jahrhundert auftrat, aber dann zu Beginn des 20. Jahrhunderts wieder verschwand. Hinweise darauf finden sich in Büchern über Rinderkrankheiten vom Ende des 19. Jahrhunderts und in Berichten zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Nach 20 Jahren Pflichtuntersuchung von gestorbenen Rindern und Schlachtrindern bestimmter Altersklassen treten immer noch vereinzelt positive BSE-Befunde ohne Klinik auf. Diese werden z. Zt. als sporadische Formen der BSE bezeichnet, die mit genetischen Besonderheiten in Verbindung gebracht werden. Es ist davon auszugehen, dass sie, wie beim Menschen TSE, auch beim Rind in sehr geringer Frequenz von 1:1 Million oder geringer spontan vorkommt.
Übertragung Aufgrund epidemiologischer Studien wird heute als Ursache für BSE der Verzehr infektiösen Futters angenommen. In Großbritannien wurde in den 1970er Jahren die Verarbeitung von Tierkadavern in den Tierkörperbeseitigungsanstalten (TBA) bei niedrigeren Temperaturen zugelassen. Hierdurch konnten nur noch vegetative Keime wie Salmonellen wirksam abgetötet werden. Ursprünglich wurde die Hochdrucksterilisation mit 133 °C über 20 Minuten durchgeführt, die die Vernichtung von Milzbrandsporen gewährleisten sollte. Die Änderung des Temperaturregimes in den britischen TBA wird als wesentlich für den Beginn der BSE-Krise in Großbritannien angesehen. Anfangs sah man eine Beziehung zu Scrapie; mittlerweile überwiegt die Ansicht, dass die bis dahin unbekannte Spontanform der BSE durch unzureichend erhitztes Tiermehl im Kraftfutter die BSE-Krise verursacht hat.
In Deutschland ist heute die Verwendung von Fleisch- und Knochenmehl von Wiederkäuern im Rinderfutter gänzlich verboten. An der Hochdrucksterilisation der tierischen Abfälle in den TBA wurde in Deutschland festgehalten. Die Übertragung erfolgt wie bei den anderen übertragbaren spongiformen Enzephalopathien (auch transmissible spongiforme Enzephalopathien, TSE, wie z. B. Kuru, Chronic Wasting Disease) über den Verzehr infizierter tierischer Produkte. Eine horizontale Übertragung von Kuh zu Kuh gilt als unwahrscheinlich. Die in Kühen (wie auch bei Scrapie beim Schaf) vorkommenden Varianten des PrPSc wandern vermutlich über Nervenbahnen vom Darm ausgehend in das Zentralnervensystem. Scrapie bei Schafen unterscheidet sich durch einen zusätzlichen Weg der Ausbreitung über das lymphatische System von der BSEPathogenitätsstudie FLI und hat genetische Komponenten (u. a. in der Rasse Suffolk stark vertreten), die zu einem seit langer Zeit belegten natürlichen Vorkommen geführt haben.
Nicht alle PrPSc-Varianten sind pathogen.P. Piccardo, J. C. Manson, D. King, B. Ghetti, R. M. Barron: Accumulation of prion protein in the brain that is not associated with transmissible disease. In: Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 2007, 104(11), S. 4712–4717; PMID 17360589. Die Korrelation zwischen PrPSc, Amyloidablagerungen und Spongiformer Enzephalopathie ist zunächst angezweifelt worden,R. M. Barron, S. L. Campbell, D. King, A. Bellon, K. E. Chapman, R. A. Williamson, J. C. Manson: High titers of transmissible spongiform encephalopathy infectivity associated with extremely low levels of PrPSc in vivo. In: J Biol Chem., 2007, 282(49), S. 35878–35886. PMID 17923484. der Zusammenhang gilt heute als gesichert.N. Makarava, G. G. Kovacs, R. Savtchenko, I. Alexeeva, H. Budka, R. G. Rohwer, I. V. Baskakov: Genesis of mammalian prions: from non-infectious amyloid fibrils to a transmissible prion disease. In: PLoS Pathog., 2011, 7(12), S. e1002419. PMID 22144901.C. Bett, S. Joshi-Barr, M. Lucero, M. Trejo, P. Liberski, J. W. Kelly, E. Masliah, C. J. Sigurdson: Biochemical properties of highly neuroinvasive prion strains. In: PLoS Pathog., 2012, 8(2), S. e1002522. PMID 22319450.R. N. Rambaran, L. C. Serpell: Amyloid fibrils: abnormal protein assembly. In: Prion, 2008, 2(3), S. 112–117. PMID 19158505.N. J. Cobb, W. K. Surewicz: Prion diseases and their biochemical mechanisms. In: Biochemistry, 2009, 48(12), S. 2574–2585. PMID 19239250. Prionen sind die einzigen bisher bekannten infektiösen Agentien, in denen keine Nukleinsäuren vorkommen.
Rund fünf bis zehn Prozent der Kälber von BSE-kranken Kühen entwickeln ebenfalls BSE. Ähnlich wie bei Scrapie wird eine vertikale Übertragung der Krankheit von der Kuh auf das Kalb durch Blut oder Fruchtwasser bei der Geburt vermutet.M. Imran, S. Mahmood: An overview of animal prion diseases. In: Virol J., 2011, Band 8, S. 493. PMID 22044871; . Auch eine Übertragung durch eine anstelle der Kuhmilch verfütterte PrPSc-haltige Kälberersatznahrung ist möglich. Pathogene Prionen wurden allerdings bisher weder in der Milch, noch im Samen oder im Embryo nachgewiesen. Da auch wildlebende Hirsche und Elche transmissible spongiforme Enzephalopathien (Chronic Wasting Disease, CWD) entwickeln, ohne Tiermehl oder andere tierische Produkte (außer Muttermilch) einzunehmen, gelten vertikale Infektionsrouten (von Kuh zu ihrem Kalb) als möglich. Das CWD-Prion ist aber auch nachweislich horizontal übertragbar; eine Übertragung über Aerosole konnte im Tierversuch mit Mäusen nachgewiesen werden.Johannes Haybaeck u. a.: Aerosols Transmit Prions to Immunocompetent and Immunodeficient Mice. In: PLoS Pathogens, 2011, 7(1), S. e1001257, doi:10.1371/journal.ppat.1001257
Die Denaturierung des PrPSc durch thermische Desinfektionsverfahren erfolgt erst bei verhältnismäßig hohen Temperaturen und Drücken, bei milderen Bedingungen sind noch infektiöse PrPSc Partikel nachweisbar.J. Bertram, M. Mielke, M. Beekes, K. Lemmer, M. Baier, G. Pauli: Inaktivierung und Entfernung von Prionen bei der Aufbereitung von Medizinprodukten. Ein Beitrag zur Prüfung und Deklaration geeigneter Verfahren. In: Bundesgesundheitsblatt – Gesundheitsforschung – Gesundheitsschutz, 2004, Band 47, S. 1, S. 36–40; link.springer.com abgerufen am 18. Februar 2012.A. Sakudo, Y. Ano, T. Onodera, K. Nitta, H. Shintani, K. Ikuta, Y. Tanaka: Fundamentals of prions and their inactivation. (review). In: Int J Mol Med., 2011, Band 27(4), S. 483–489. doi:10.3892/ijmm.2011.605. PMID 21271212. Diese milderen Bedingungen wurden in Großbritannien eingeführt und haben nach Verfütterung proteinreicher Kraftfuttermischungen an Rinder in Milcherzeugungsbetrieben zur Ausbreitung der BSE geführt.
Bis Anfang des Jahres 2023 wurden 219 Menschen festgestellt, die der wahrscheinlichen Zoonose anheimfielen.
Krankheitsverlauf/Symptome Bei der Krankheit wird das Gehirn schwammartig durchlöchert und damit in seinen Funktionen gestört. In Gewebeproben lassen sich die oben genannten Prionen nachweisen.
Die betroffenen Tiere zeigen Verhaltensänderungen und Bewegungsstörungen. Die Rinder beginnen zu straucheln, stolpern über die eigenen Beine und reagieren schreckhaft auf Lärm und Lichtreize. Muskelzittern, Zungenspiel und gelegentlich lebhaftes Ohrenspiel und Phantom-Juckreiz werden beobachtet.
Infizierte Rinder erkranken in der Regel mit einer Inkubationszeit von vier bis fünf Jahren an BSE und sterben dann innerhalb weniger Monate. Sobald klinische Störungen aufgetreten sind, werden die typischen histologischen Veränderungen regelmäßig postmortal festgestellt.Fortbildungskurs EU-Referenzlabor am VLA in Weybridge, 1997
Nachweis/Diagnose mini|Histopathologisches Bild Die Diagnose kann gesichert werden durch eine genaue Untersuchung eines besonderen Gehirnabschnittes (der Medulla oblongata in Höhe des Obex) eines toten Tieres.
Die Methoden lassen sich gliedern in: Histologie: Nachweis der Vakuolen (Hohlräume) Immunhistochemie: Nachweis der Prionen seit 1999: Schnelltests (bekannt als BSE-Test) (ELISA, Western Blot, SDD-AGE): Antikörper auf PrPSc (siehe Prion) seit 2005: M. A. Barria, D. Gonzalez-Romero, C. Soto: Cyclic amplification of prion protein misfolding. In: Methods Mol Biol., 2012, Band 849, S. 199–212. PMID 22528092.
Beim Westernblot-Schnelltest werden Gewebeproben aus der Obexregion des Gehirns entnommen und zusammen mit einer Kontrollprobe eines gesunden Rindes jeweils doppelt angesetzt. Zu den Proben gibt man das Enzym Proteinase K zu, welches das gesunde PrPC abbaut, das veränderte PrPSc allerdings nicht. Die Kontrollprobe bleibt unbehandelt. Nun werden alle Proben mittels Western Blot analysiert. Hierbei kommt ein spezifischer luminiszierend konjugierter Antikörper gegen PrPC und PrPSc zum Einsatz. Bei negativen Proben erscheint auf dem Blot keine Bande, da das gesunde Protein PrPC abgebaut wurde. In positiven Proben wird das veränderte Protein PrPSc auf einer durch den Gel belichteten Negativfilm dargestellt. Die Kontrollprobe dient ausschließlich der Überprüfung aller Reaktionen und stellt das natürliche PrP dar. Die Banden der positiven PrPSc und der natürlichen PrPC unterscheiden sich zudem leicht durch ihre Position auf dem Negativfilm.
Dieses Verfahren war im Massenbetrieb extrem personal- und zeitaufwändig und wurde durch später entwickelte Anwendungen ersetzt.
Sowohl die Prionen als auch die Vakuolen sind erst im Spätstadium der Erkrankung nachzuweisen, sodass die Europäische Union beschlossen hat, Rinder erst ab 24 bis 30 Monaten (je nach Untersuchungskategorie) untersuchen zu lassen. Mit dem 1. Januar 2009 wurde die Altersgrenze für gesund geschlachtete Tiere in Deutschland auf 48 Monate heraufgesetzt.
Ein Nachweis von Prionen am lebenden Tier war lange Zeit nicht möglich. Im Jahr 2005 wurde mit einer klinischen Studie ein Test vorgestellt, der erstmals auch an lebenden Tieren zuverlässig angewandt werden kann.P. M. Gordon, E. Schütz, J. Beck, H. B. Urnovitz, C. Graham, R. Clark, S. Dudas, S. Czub, M. Sensen, B. Brenig, M. H. Groschup, R. B. Church, C. W. Sensen: Disease-specific motifs can be identified in circulating nucleic acids from live elk and cattle infected with transmissible spongiform encephalopathies. In: Nucleic Acids Research, 2009, Band 37(2), S. 550–556. PMID 19059996; .
Ausbreitung Das stärkste Auftreten von BSE wurde mit weltweit über 37.000 Fällen im Jahr 1992 festgestellt; sehr weit überwiegend in Großbritannien.USA: Erster BSE-Fall seit sechs Jahren. In: aerztezeitung.de, 25. April 2012; abgerufen am 5. März 2014. Nach Angaben der Vereinten Nationen nahm die Anzahl der BSE-Fälle seit 2003 stetig ab. Während es 2003 weltweit noch 1646 Fälle gegeben habe, wurden 2004 noch 878 und 2005 nur noch 474 Krankheitsfälle festgestellt. 2011 wurden laut United States Department of Agriculture nur noch 29 Fälle gemeldet.