Sympathy for the Devil ? Pokken en polio

Op de stamboom van het leven nemen de virussen een speciale plaats in. Niet verwonderlijk. Enerzijds zijn virussen zijn nog steeds verantwoordelijk voor een aantal van de meest gevreesde ziektes op aarde (zoals AIDS, mazelen, polio en pokken) en ze wekken dus flink wat medische aandacht. Daarbij beperken virussen zich niet tot dieren alleen. Alle groepen organismen, ook planten, bacteriën, schimmels en eencelligen, hebben op tijd en stond te kampen met virale infecties, waarvan de meeste zelfs niet eens symptomen opwekken. Andere virussen veroorzaken dan weer verschillende ziekten, zoals het Epstein-Barr virus. en vaak lokken verschillende virussen gelijkaardige symptomen uit (bv. hepatitis A, B, C). Sommige virussen kunnen kanker induceren (de zogenaamde oncovirussen), en ook van andere ziekten zoals diabetes of reumatoïde artritis wordt gesteld dat ze soms door virussen kunnen worden veroorzaakt, hoewel het laatste woord in dit debat nog niet gevallen is. In dit stukje gaat het over onze strijd tegen twee van de meest gevreesde virusinfecties ooit: pokken en polio.

 

Links: het poliovirus. Rechts; het pokkenvirus.
Bron: links: Environmental Protection Agency, USA, publiek domein.
CDC/ Dr. Fred Murphy; Sylvia Whitfield, Wikimedia, publiek domein

Polio doorheen de eeuwen

De vroegste beschrijvingen van wat poliomyelitis (kortweg polio of kinderverlamming) zou kunnen zijn dateren van 400 n.Chr. uit India. Echter. afbeeldingen uit het oude Egypte laten mensen zien met weggekwijnde benen, steunend op een stok, wat op polio zou kunnen wijzen. Sommige wetenschappers zien ook in de mummie van farao Siptah (1205–1187 v.Chr.) tekenen van polio. Anderen geloven dat ook het manken en de lichte doofheid van de Romeinse keizer Claudius (10 v.Chr – 54 n.Chr.) het gevolg waren van deze ziekte (en dat blijkt vooral in de boeken van Robert Graves uit de jaren 1930), maar zeker kunnen we daar niet van zijn. Wat we wel weten, is dat het virus zich bijzonder goed moet hebben gevoeld op plaatsen waar mensen in grotere groepen begonnen samen te leven (in steden). Het virus heeft geen enkele andere gastheer dan de mens, en kan buiten een menselijk lichaam hoogstens twee weken overleven.

Polio is een acute aandoening die wordt veroorzaakt door het poliovirus, en die doorheen de eeuwen in verschillende epidemieën is uitgebroken. Het virus is een (+)-RNA virus zonder enveloppe, waarvan er drie verschillende types (PV1, PV2 en PV3) zijn ontdekt. elk met een licht verschillend eiwit in hun capside. Alle drie zijn extreem actief (men zegt dat ze zeer virulent zijn) en veroorzaken dezelfde ziektesymptomen. PV1 is de meest voorkomende vorm en leidt het vaakst tot verlamming.

De ziekte is zeer besmettelijk en verspreidt zich door contact tussen mensen, via slijm en speeksel uit de neus of de mond, en meestal door drinkwater dat besmet is met de ontlasting van een persoon die het poliovirus draagt. Het virus verspreidt zich daarom vooral goed in omstandigheden onder weinig hygiënische omstandigheden.

De ziekte heeft een relatief lange incubatietijd (de tijd tussen besmetting en de eerste symptomen) van 3-6, en maximaal 10 dagen. Vermits 72% van de besmette mensen geen enkel symptoom is het virus buitengewoon moeilijk te volgen. Het kan zich daarom makkelijk en snel verspreiden. Wie een milde vorm doormaakte (24%, zogenoemde abortieve poliomyelitis). had last van koorts, keelpijn, braken en stijfheid van nek en rug. In ernstiger gevallen (1-5%) tastte het virus het centraal zenuwstelsel aan, wat leidde tot een stijve nek en afwijkingen in het ruggenmergvocht, een toestand die non-paralytische aseptische meningitis heet. Bij de patiënten die het sterkst getroffen werden (minder dan 1 % van de gevallen), ten slotte, traden verlammingsverschijnselen op, gevolgd door verschrompeling van bepaalde spiergroepen en permanente misvorming van de ledematen. Sommige patiënten waren er zo erg aan toe dat ze tijdelijk (éen tot twee weken) in een zogenoemde ijzeren long werden geplaatst om hen te helpen ademen; bij anderen was die verlamming zelfs permanent (https://ourworldindata.org/polio).

 

Gebruik van een ijzeren long in Rhode Island, USA, in 1960.
De ijzeren long werd gebruikt om een negatieve druk rond de borstholte te creëren, waardoor lucht in de longen werd gezogen.
CDC, publiek domein

 

Polio heeft overigens een basaal reproductiegetal (R0) van 5-7. Dit is kort gezegd, het gemiddeld aantal mensen dat door een enkele besmette persoon wordt aangestoken, wanneer de mensen rond die persoon niet immuun zijn en er ook geen voorzorgsmaatregelen zijn getroffen (zoals het toedienen van vaccins). Dat ligt vrij hoog – hoger dan dat voor verkoudheid of seizoensgriep, en zelfs voor COVID-19.

 

 (data CDC / WHO)

 

Een behandeling is er nooit geweest. Artsen konden niet meer doen dan de symptomen zo veel mogelijk verlichten. In het begin van de 20ste eeuw bleef dit vaak beperkt tot het in afzondering houden van de patiënten. Het was vooral de zogenoemde “ijzeren long” die tot de verbeelding sprak: vaak de enige manier om de zwaarst getroffen zieken wekenlang in leven te houden terwijl hun lichaam met het virus vocht.

Mogelijk zeer ernstige gevolgen (zelfs een kans van 1% is zeer hoog), een moeilijk te detecteren en snelle besmetting. Het is dan ook niet verwonderlijk dat mensen oprecht bang waren voor het poliovirus.

 

Links: Is dit een polio-slachtoffer ? Afbeelding uit de 18de dynastie van het Oude Egypte (Fixi, Wikimedia, CC BY-SA 3.0).
Rechts: Hedendaags slachtoffer van kinderverlamming, uit 1995 (CDC, publiek domein).

 

Pokken, onze vijand nummer 1

Ook de pokken waren reeds eeuwen bekend als een van de grote plagen van de mensheid. Pokken zijn een ernstige infectieziekte die wordt veroorzaakt door het variola-virus. Mensen die besmet zijn met het pokkenvirus, dragen dit makkelijk aan elkaar over. De ziekte is van de meest verwoestende die de mensheid ooit gekend heeft. Ze begint met hoofdpijn, malaise, koorts, rugpijn en uitputting. Later ontwikkelt zich een huiduitslag die tot letsels en opvallende littekens leidt (dit zijn 'pokken'). De meeste mensen met pokken herstelden, maar ongeveer 3 op de 10 mensen met de ziekte stierven. Veel overlevenden van de pokken hebben permanente littekens op grote delen van hun lichaam, vooral op hun gezicht. Sommigen blijven blind.

Het virus zou voor het eerst zijn opgedoken in Oost-Afrika of India, 3000-4000 jaar geleden. Dat zegt de Russische onderzoekers Igor Babkin en Irina Babkina, op basis van een analyse van het genetisch materiaal van het virus, (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4379562/), al zegt een andere studie uit de USA dat het zelfs tussen de 16 000 en de 68 000 jaar geleden ontstaan zou zijn (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2000395/), uit een variolavirus dat via een Afrikaans knaagdier bij de mens is aanbeland. Een van de vroegst bekende slachtoffers van de ziekte was de Egyptische farao Ramses V en wiens gemummificeerde overblijfselen de kenmerkende pokkenuitslag op de huid vertonen (al kunnen we ook daar niet volkomen zeker van zijn, en konden moleculaire tests geen uitsluitsel bieden… DNA overleeft geen 3000 jaar mummificatie, blijkbaar - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3901489/pdf/13-1098.pdf).

 

De Egyptische farao Ramses V (aan de macht tussen in de jaren 1150 v.Chr). Hij was de vierde farao van de twintigste dynastie van Egypte en was de zoon van Ramses IV (aan de macht in de jaren 1160 v.Chr) en koningin Tentopet, beide op hun beurt kinderen van Ramses III (aan de macht tussen dertig jaar op de troon van Egypte in het begin van de twaalfde eeuw v.Chr.). Rechts: Modern slachtoffer van de pokken (meisje uit Bangladesh in 1973).
Links: G. Ellioth Smith, publiek domein; rechts: CDC/James Hicks, publiek domein.

 

Ook Rome kreeg te maken met de pokken. In 165-180 n.Chr. woedde er in het gehele keizerrijk een grootschalige pokkenepidemie (al kan het ook het mazelenvirus zijn geweest), vandaag bekend als de Pest van Antoninus. Op het hoogtepunt van deze monsterlijke epidemie zouden er in Rome tot 2000 doden per dag zijn gevallen. Finaal stierven tussen de vijf en de zeven miljoen mensen. Dit alles had een desastreus effect op de economie en het functioneren van het Romeinse rijk. Geschiedkundige Rafe de Crespigny vermoedt overigens dat er een verband bestaat tussen de Pest van Antoninus en een gelijkaardige ziekte, die in diezelfde periode woedde in het China onder de Han-dynastie. Chinese bronnen beschrijven de aankomst (over zee) van verschillende Romeinse gezanten, vanaf het jaar 166 n.Chr.

Ontdekkingsreizigers namen het pokkenvirus vanaf 1492 mee naar de Nieuwe Wereld, waar de pokken naar schatting 60 miljoen levens eisten in de 18e eeuw, Wereldwijd stierven er 300 miljoen mensen aan dit virus, alleen al in de 20e eeuw, tot een radicale vaccinatiecampagne het virus tegen 1980 definitief uitroeide.
 

Over koepokken en variolatie

In de Chinese literatuur van de 11e eeuw zijn aanwijzingen te vinden voor vaccinatie avant la lettre. Het betrof een knap staaltje van experimentele instelling: de Chinezen hadden gemerkt dat wie ooit pokken had doorgemaakt, de ziekte zelden of nooit een tweede keer kreeg. Ze bliezen daarom korstjes afkomstig van de wonden van pokkenlijders in de neus van wie ze wilden immuniseren. Het werkte. Nu vinden we dat logisch, want ondertussen weten we dat die korsten levend pokkenvirus bevatten. Maar toen … In Indië werd een analoge techniek toegepast, al dan niet ingevoerd uit China. Het besmettelijke materiaal werd er via de arm in de bloedbaan gebracht. De Indische variant werd later geëxporteerd naar het Midden-Oosten, Afrika en Turkije, en vandaar naar Engeland en de rest van Europa. Deze werkwijze, inenting mét pokken tégen pokken, werd 'variolatie' genoemd, afgeleid van 'variola', een ander woord voor pokken.

De Turkse link was merkwaardig. In de eerste helft van de achttiende eeuw organiseerde ene Lady Mary Wortley Montague, de vrouw van de Engelse ambassadeur in Constantinopel en zelf getekend door de pokken, partijtjes waarop ze een lokaal Turks gebruik in praktijk bracht. Een naald met een minuscule hoeveelheid van matter of the best sort of smallpox werd in een geopende ader gestoken. Het enthousiasme was erg groot: ongeveer 400.000 mensen lieten zich zo 'varioleren' in Engeland. Onder hen was ook een kleine jongen met de naam Edward Jenner. Het was een gedurfde werkwijze, maar iets anders was er niet. Eén tot 3 procent van wie zich aanbood voor vaccinatie overleed aan de gevolgen ervan, maar de mensen lieten er zich niet door afschrikken. Men besefte gewoon, ook zonder moderne wetenschap, dat de balans van de praktijk bijzonder positief was.

 

Lady Mary Wortley Montagu
Bron: Schilderij door Charles Jervas  (1675–1739), National Gallery of Ireland
The Yorck Project (2002) 10.000 Meisterwerke der Malerei (DVD-ROM), distributed by DIRECTMEDIA Publishing GmbH. ISBN: 3936122202.

 

Het risico op infectie met het pokkenvirus was immers enorm in die tijd en rond de 30 procent van de besmette personen stierf aan de ziekte. Pokken was verantwoordelijk voor ongeveer een vijfde van alle sterfgevallen en wie het overleefde, hield er lelijke littekens aan over. De beslissing om zich te laten 'varioleren' was dus snel genomen.

Eiste 'variolatie' dan niet evenveel dodelijke slachtoffers als een 'echte' pokkeninfectie? Uiteindelijk werden gezonde mensen via die methode willens en wetens aan de ziekte blootgesteld. Blijkbaar niet. Vooreerst selecteerde men waarschijnlijk op de één of andere manier virusstammen die de eerder milde variant van de ziekte veroorzaken. Er bestaat namelijk een variola minor en een variola major. Voorts waren de mensen die zich aanboden vermoedelijk in meerderheid sterk en gezond.

Op 14 mei 1796 voerde de inmiddels arts geworden Edward Jenner een experiment uit dat later van revolutionair belang voor de volksgezondheid zou blijken te zijn. Hij had gemerkt dat melkmeiden in veel mindere mate pokken kregen dan de rest van de Engelse bevolking en vroeg zich af hoe dat kwam. Koeien waren in die tijd vaak besmet met koepokken, veroorzaakt door een virus dat nauw verwant is met het 'menselijke' pokkenvirus, maar dat lang niet zo agressief is. De meisjes in kwestie kwamen via hun werk in direct contact met de etter uit de blaren op de huid van de koeien. Ze werden er wel ziek van, maar over het algemeen waren de symptomen eerder mild. Zo kwam Jenner op het idee dat hun besmetting met koepokken misschien wel bescherming bood tegen latere besmetting met het gewone pokkenvirus. Om zijn hypothese te testen maakte hij twee kleine sneetjes in de arm van een achtjarige jongen, James Pipps, en bracht er wat vloeistof in die afkomstig was van zo'n meisje met koepokken. Zes weken later injecteerde Jenner de jongen met vloeistof uit een wonde van iemand die échte pokken had en wachtte af. Tegenwoordig zou een dergelijk experiment als ethisch onaanvaardbaar worden beschouwd, maar goed. James kreeg in elk geval géén pokken.

Jenner had op die manier een belangrijk principe ontdekt: inenting met een relatief ongevaarlijke ziekteverwekker (koepokkenvirus) kan bescherming bieden tegen infectie met een verwant en veel gevaarlijker organisme (pokkenvirus). Dit was een enorme stap vooruit in vergelijking met vroegere historische probeersels. Bovendien was hij de eerste die het op een min of meer systematische, bijna wetenschappelijke manier deed. Een tijd later vonden Jenners ideeën ingang in bredere kringen en werd het concept 'vaccinatie' gemeengoed. Het woord 'vaccineren' is afgeleid van vaccinia (een virussoort verwant met zowel pokken als koepokkenvirus), op zich weer verwant met het Latijnse woord voor koe - vacca.

 

Experimentele virologie begint pas bij Edward Jenner in 1798, die op zoek gaat naar een remedie voor deze gruwelijke ziekte. Hoewel Jenner niets kende over de oorzaak van de pokken, had hij opgemerkt dat mensen die waren blootgesteld aan koepokken, om de een of de andere reden ongevoelig waren voor de eigenlijke pokken.
Bron: Wellcome Images, CC BY 4.0

 

Van variolatie naar vaccinatie

In het tijdperk na Jenner kreeg het vaccinonderzoek vaste vorm. Een aantal giganten met een echt wetenschappelijke geest - Louis Pasteur, Albert Calmette, Camille Guérin, Arnold en Max Theiler, om er enkele van de voornaamste te noemen - speelden er een pioniersrol in en hebben zo de weg bereid voor een moderne benadering.

Pasteur, met recht en reden de vader van de microbiologie genoemd, ontdekte, als het ware bij toeval, het “geattenueerde vaccin”. Tijdens zijn onderzoekswerk had de man zijn aandacht gericht op vogelcholera (veroorzaakt door de bacterie Pasteurella multocida). Normaal gesproken ververste hij zijn culturen door om de paar dagen een aantal dieren te infecteren en nieuwe bacteriecellen te isoleren uit de zieke en dode dieren. Toen hij echter terugkeerde uit vakantie en hij de (sterk verouderde) culturen wilde gebruiken om verse te bereiden, bleek dat de dieren er niet ziek van werden. Toen dezelfde dieren daarna met een gegarandeerd actieve bacterie werden besmet, bleken ze óók niet ziek te worden. Het genie van Pasteur leidde uit deze (en bijkomende) proeven af dat de sterk verzwakte (geattenueerde) bacteriën in de verouderde cultuur de dieren op een of andere manier op de sterkere bacteriën hadden voorbereid. Ze konden zich nu beter verweren tegen de later toegediende actieve microben. En daar bleef het niet bij. Pasteur testte dit principe met succes uit voor miltvuurbesmettingen bij schapen en hondsdolheid bij mensen.

Die laatste ziekte, hondsdolheid of rabiës, is een ernstige ontsteking van de hersenen die optreedt wanneer iemand besmet geraakt met het rabiësvirus. Dit virus komt vooral voor bij honden, vleermuizen, vossen en katten en wordt overgedragen via een beet of een krab van een hondsdol dier, maar ook door een likje of door contact met een wonde van het dier. Er bestaat geen behandeling voor de ziekte, die altijd eindigt met de dood van de mens of het dier. Zonder vaccin was cauteriseren (dichtbranden) van de wonde de enige hoop om de ontwikkeling van de ziekte tegen te houden. De incubatieperiode van het virus bedraagt overigens tussen de 2 en de 8 weken, en tot op de dag van vandaag is het niet mogelijk om vast te stellen of de gebeten persoon ook effectief besmet is. Pasteur wist dus heel goed dat een dergelijk vaccin nuttig en nodig was, en was al beginnen om er een te ontwikkelen. Hij hield een aantal dolle honden i zijn onderzoeksinstituut, en was erin geslaagd o m zwakkere (geattenueerde) varianten te vinden die werkten bij vossen en konijnen.

Op 4 juli 1885 geraakte die ontwikkeling echter in een stroomversnelling. De negenjarige Joseph Meister werd die dag aangevallen door en dolle hond en was op veertien plaatsen gebeten. In een wanhopige poging om haar zoontje te redden reisde de moeder met hem vanuit hun woonplaats in de Elzas naar Parijs. Ze kwamen al snel terecht bij Louis Pasteur, en hoewel zijn vaccin nog in volle ontwikkeling was, besloot hij om de jongen te behandelen met het experimentele vaccin. Pasteur spoot hem in met vocht uit het ruggenmerg van een konijn dat aan een geattenueerde variant van hondsdolheid was gestorven – dertien injecties over een periode van tien dagen. Drie weken later bleek dat de jongen begint te herstellen. Pasteurs vaccin was een feit. Op 26 oktober 1885 stelde hij zijn resultaten voor aan de Académie des Sciences van Frankrijk, en besloot met de woorden: "La prophylaxie de la rage après morsure est fondée. Il y a lieu de créer un établissement vaccinal contre la rage."

 

Links: Louis Pasteur in 1885. Rechts: Joseph Meister in 1885
Bron: Links: Schilderij door Albert Edelfelt  (1854–1905), Musée d’Orsay, publiek domein
Rechts: Wikimedia, Publiek domein.

 

Ook voor polio werd er ondertussen gezorgd voor een effectief vaccin. Jonas Salk kondigde op 25 maart 1953 aan dat hij een vaccin had ontwikkeld op basis van dode poliovirussen (ondertussen getest op een aantal vrijwilligers, waaronder hemzelf en zijn familie), en in 1954 startte een uitgebreide klinische test op bijna 2 miljoen schoolkinderen in de USA. Een jaar later was de effectiviteit bewezen. Tegen 1957 waren er nog slechts 6000 gevallen in het hele land. In 1962 kwam Albert Sabin op de proppen met een oraal in te nemen vaccin op basis van geattenueerde (dus nog levende) virussen. Het vaccin werd op een suikerklontje gedruppeld en zo toegediend. Beide onderzoekers zijn, terecht, gelauwerd als helden.

 

Links : Jonas Salk (1914-1995) ; rechts : Albert Sabin (1906-1993)
Bron: links: SAS Scandinavian Airlines, publiek domein; rechts: US Army, publiek domein

 

Tegenwoordig zijn de meeste ontwikkelingen echter niet langer het resultaat van het werk van één man, maar eerder van de gecombineerde, schier anonieme arbeid van duizenden wetenschappers overal ter wereld. Ondertussen zijn de pokken officieel uitgeroeid, en bestaat het virus nu in principe alleen nog in streng beveiligde laboratoria. Voor polio staan we daar niet ver meer van af.

 

 

Meer lezen?

MeNS 62 - Vaccinatie: reddingslijn of dwaallicht?

MeNS 87 - Geneesmiddelen. Goed gekeurd en goedgekeurd?

 

Deze blogpost is een aanvulling op Elementair, onze podcast over wetenschap, te vinden op Spotify en op Libsyn.

Deze podcast wordt gesteund door het Fonds Ernest Solvay via de Koning Boudewijnstichting

 

Geplaatst door Geert op 14/04/2020 om 18:46