ArchivDeutsches Ärzteblatt43/2020Infektion mit SARS-CoV-2: Abwehr im Ausnahmezustand

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Infektion mit SARS-CoV-2: Abwehr im Ausnahmezustand

Eckert, Nadine

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Die Lungenerkrankung COVID-19 zeichnet sich durch verblüffend unterschiedliche Verläufe aus. Während die einen Patienten sterben, merken andere kaum etwas von der Infektion. Es mehren sich die Hinweise, dass das Immunsystem dabei speziell im späteren Stadium eine wichtigere Rolle spielt als das Virus selbst.

Antikörper werden von den meisten SARS-CoV-2-Infizierten gebildet. Ob sie in der Lage sind, das Virus unter Kontrolle zu bringen, hängt auch von der Vorarbeit der angeborenen Immunantwort ab. Foto: koto feja/iStockphoto
Antikörper werden von den meisten SARS-CoV-2-Infizierten gebildet. Ob sie in der Lage sind, das Virus unter Kontrolle zu bringen, hängt auch von der Vorarbeit der angeborenen Immunantwort ab. Foto: koto feja/iStockphoto

Als SARS-CoV-2 Anfang des Jahres auf der Bildfläche erschien, wurde angesichts der Neuartigkeit des Virus versucht, Parallelen zu bereits bekannten Viren zu finden. Was sich recht rasch herausstellte, war, dass das neue Coronavirus tatsächlich die gleiche Eintrittspforte in die menschlichen Zellen nutzt wie das bereits von der SARS-Epidemie 2002/2003 bekannte SARS-CoV-1. Die charakteristischen Spike-Proteine auf der Oberfläche der Viren binden an die ACE2-Rezeptoren auf der Zelle, um anschließend durch die membranständige Protease TMPRSS2 gespalten zu werden. Dies ermöglicht die Verschmelzung des Virus mit der Wirtszelle (1, 2). Im Inneren der Zelle angelangt, macht SARS-CoV-2, was alle Viren tun: Es kapert die zelleigene Maschinerie, um sich replizieren zu lassen. Doch es gibt Unterschiede zum alten SARS-Erreger oder auch dem Influenzavirus: SARS-CoV-2 attackiert zwar ebenfalls primär die Atemwegsepithelien, wird dann aber in die Blutbahn ausgeschwemmt und befällt anschließend die Endothelien, vor allem im Bereich des Lungenkreislaufs. In der Lunge befindet sich die höchste Konzentration an ACE2-Rezeptoren.

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Erkrankung in 2 Phasen

Mittlerweile teilt man die COVID-19-Erkrankung in 2 Phasen ein: Die erste, 10–14 Tage dauernde Phase, ist von der Virusreplikation geprägt. Es kommt initial zu einer Antwort des angeborenen Immunsystems, unter anderem mit der Ausschüttung von Interferonen. Die Infizierten verspüren in dieser Phase milde Erkältungssymptome, vielleicht ein leichtes Fieber, Husten – hat sich das Virus im Darmtrakt etabliert, auch Durchfall. Therapeutisch ist in dieser Phase eine Virushemmung sinnvoll, etwa mit Remdesivir.

Im Idealfall kann die initiale Reaktion des Immunsystems ausreichen, um eine Virusinfektion unter Kontrolle zu bringen. Bei SARS-CoV-2 ist das manchmal nicht der Fall. Im Verlauf folgt dann die adaptive Immunantwort, die dazu führt, dass die Virustiter fallen. Bei den meisten Menschen mit einer SARS-CoV-2-Infektion finden sich 10–21 Tage nach der Infektion virusspezifische Antikörper. Der Nachweis bei leichten Erkrankungsfällen kann aber auch länger dauern (≥ 4 Wochen). Zudem gibt es eine kleine Zahl von Patienten, bei denen – zumindest in den untersuchten Zeiträumen – überhaupt keine Antikörper nachgewiesen werden konnten (3, 4, 5). Die Serokonversionszeiten für Antikörper insgesamt, IgM und dann IgG liegen median bei Tag 11, Tag 12 und Tag 14 nach Symptombeginn (6).

Auch die T-Zell-Antwort auf das Spike-Protein von SARS-CoV-2 ist mittlerweile gut charakterisiert. Speziell CD8+-T-Zellen spielen eine entscheidende Rolle in der Viruselimination. Als signifikant mit dem Entzündungsstatus bei COVID-19 assoziiert haben sich die Gesamtzahl an Lymphozyten, CD4+-T-Zellen, CD8+-T-Zellen, B-Zellen und natürliche Killerzellen erwiesen, speziell gilt dies offenbar für die CD8+-T-Zellen und das Verhältnis von CD4+- zu CD8+-Zellen (9, 10, 11).

Viele COVID-19-Patient haben die Erkrankung nach dieser Phase hinter sich. Allerdings machen Infizierte bekanntlich sehr unterschiedliche Erfahrungen mit dem Coronavirus. Während einige kaum etwas von der Infektion bemerken, müssen andere im Krankenhaus behandelt werden oder sterben daran. Inzwischen weiß man, dass es bei schweren Verläufen der COVID-19-Erkrankung in einer zweiten Phase als Folge der Immunreaktion zu einer Hyperinflammation kommt. Zu diesem Zeitpunkt, etwa nach 10–14 Tagen spielt das Virus eine weniger wichtige Rolle als zuvor, es ist dann die überschießende Abwehrreaktion, die die Erkrankung bestimmt. In dieser Phase basiert die Therapie vorwiegend auf einer Reduktion der Inflammation, als wirksam hat sich hier Kortison erwiesen.

Obwohl es eine Überreaktion des Immunsystems ist, die Probleme verursacht, sind es gerade Menschen mit geschwächtem Immunsystem, die am häufigsten schwere Verläufe zeigen. Vulnerable Bevölkerungsgruppen in der Pandemie sind ältere Menschen, deren Immunsystem nicht mehr so gut funktioniert. Auch Menschen, die aufgrund bestimmter Vorerkrankungen oder medikamentöser Therapien immunsupprimiert sind, könnten teils schwerer affektiert sein. Denn eine schwächere initiale Immunantwort und eine verzögerte Bildung von Antikörpern könnten es dem Virus erlauben, sich unkontrolliert von Zelle zu Zelle zu verbreiten.

Die Überreaktion des Immunsystems wirkt dann wie ein „verzweifelter“ Versuch, der Lage doch noch Herr zu werden. Es kommt zu einem Anstieg inflammatorischer Mediatoren und Zytokine, die ihrerseits im Sinne eines inflammatorischen Gewebeschadens zu einer klinischen Verschlechterung führen (7). Häufig ist es dieser „Zytokinsturm“, der zu substanziellen Schäden in der Lunge, dem Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) und selbst zum Tod führt.

Folgerichtig zeigte eine Studie aus den USA, dass Kinder häufig eine schwächere Antikörperantwort zeigen. Bei ihnen springt das angeborene Immunsystem offenbar so rasch an, dass eine Ausbreitung von SARS-CoV-2 und damit eine systemische Infektion vermieden werden kann (8). Ältere Patienten könnten dagegen auf die erst später anlaufende Antikörperantwort angewiesen sein, die dann aber nicht mehr in der Lage ist, schwere Verläufe zu vermeiden.

Neben dem Alter sind es vor allem Vorerkrankungen, die das Endothel schädigen, wie Hypertonie und Diabetes, die als wesentliche Risikofaktoren gelten. Auch das Vorliegen einer koronaren Herzerkrankung oder pulmonaler Erkrankungen wurden als mögliche klinische Prädiktoren für schwere klinische Verläufe beschrieben und diskutiert (siehe Folgeartikel).

Infektion mit Folgen

Von einer weiteren Besonderheit der SARS-CoV-2-Infektion dagegen sind offenbar leicht und schwer erkrankte Patienten gleichermaßen betroffen. Nachuntersuchungen von COVID-19-Erkrankten zeigen, dass viele Betroffene weit über die Zeit der eigentlichen Viruserkrankung hinaus symptomatisch bleiben. Man spricht vom Post-COVIDSyndrom. Dieses umfasst einerseits die bleibenden Organschäden, die durch die Lungenaffektion entstehen.

COVID-19 geht mit einem diffusen Alveolarschaden einher, der die Sauerstoffzufuhr in das Blut erschwert. Außerdem bilden sich in den Lungengefäßen, speziell den Kapillaren, Thromben, die die Atemnot noch erschweren. Obduktionen zeigen zudem, dass COVID-19 zu einer intussuszeptiven Neoangiogenese führt, ein grundlegender Unterschied etwa zu Lungeninfektionen durch Influenzaviren (9).

Bei Patienten mit Post-COVID-Syndrom sind als bleibende Organschäden vor allem fibrosierende Lungenerkrankungen beschrieben worden. Eine MRT-Studie des Herzens zeigte bei einem erheblichen Prozentsatz von Patienten außerdem myokardiale Veränderungen (10).

Wesentlich häufiger als bleibende Organschäden ist allerdings das Fatiguesyndrom. Auch Geruchs- und Geschmacksstörungen oder neurologische Störungen treten auf. Vollständig geklärt sind die Ursachen für das Post-COVID-Syndrom noch nicht. Vermutet wird allerdings, dass sich bei den betroffenen Patienten die primär von Lymphozyten getragene Abwehrreaktion nach dem Abklingen der Infektion nur verzögert normalisiert. Nadine Eckert

Literatur im Internet:
www.aerzteblatt.de/lit4320
oder über QR-Code.

Einschätzung

SARS-CoV-2 ist ein Virus, wie wir es zuvor noch nicht gekannt haben. Anders als ursprünglich vermutet, unterscheidet es sich deutlich von der Grippe. Während der Influenzaerreger das Atemwegsepithel zerstört, eine Bronchitis verursacht und zu einem Zusammenbruch der epithelialen Barriere führt, schädigt SARS-CoV-2 die Atemwegsepithelien nur wenig, streut dann aber in die Blutbahn und befällt die Endothelien, wodurch es zu einem Zusammenbruch der endothelialen Barriere kommt. Trotz aller systemischen Effekte ist COVID-19 aber eine Lungenerkrankung. Wenn die Menschen daran sterben, dann an einem respiratorischen Versagen. Allerdings ist die Letalität seit März deutlich zurückgegangen, was auch an der vielerorts herrschenden Maskenpflicht liegt. Denn die bei der Infektion übertragene Virusmenge spielt eine Rolle für den Verlauf. Wichtig ist es jetzt, nicht zu optimistisch zu werden, speziell im Hinblick auf einen Impfstoff, und weiterhin in erster Linie Ansteckungen durch die bekannten Schutzmaßnahmen zu verhindern.

Prof. Dr. med. Tobias Welte, Direktor der Klinik für Pneumologie, Medizinische Hochschule Hannover

Zum vollständigen Interview: http://daebl.de/LC91

Eine SARS-CoV-2-Infektion induziert bei den meisten Patienten eine adaptive Immunantwort, die das Virus gezielt bekämpft. Wie effektiv und wie lange diese vor einer Infektion schützt, ist Gegenstand aktueller Forschung. Eine SARS-CoV-2-Immunität durch einen Impfstoff zu vermitteln, ist ein entscheidendes Ziel bei der Bewältigung der Pandemie. Die Entwicklung von über 150 Impfstoffkandidaten von denen sich bereits über 50 in klinischen Studien befinden, ist beispiellos und beeindruckend. Auch weil für einige Impfstoffe die Verfahren für eine mögliche Zulassung kürzlich aufgenommen wurden. Des Weiteren kann die Nutzung von immunologischen Mechanismen, wie zum Beispiel der Einsatz von SARS-CoV-2-neutralisierenden Antikörpern, für die Therapie und die Prävention von COVID-19 von großer Bedeutung sein. Dieses wurde durch Ergebnisse aus den letzten Wochen unterstützt. Bis zur breiten Verfügbarkeit von Ansätzen, die aktiv oder passiv Immunität vermitteln, gilt es jedoch, SARS-CoV-2-
Infektionen durch unser Verhalten und die richtigen Maßnahmen zu verhindern. Hier ist jeder von uns gefragt.

Prof. Dr. med. Florian Klein, Direktor des Instituts für Virologie, Universitätsklinikum Köln

Prof. Dr. med. Florian Klein, Direktor des Instituts für Virologie, Universitätsklinikum Köln. Foto: Uniklinik Köln
Prof. Dr. med. Florian Klein, Direktor des Instituts für Virologie, Universitätsklinikum Köln. Foto: Uniklinik Köln

Zum vollständigen Interview: http://daebl.de/DL36

1.
Zhou P, Yang XL, Wang XG, et al.: A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature 2020; 579 (7798): 270–3 MEDLINE PubMed Central CrossRef
2.
Gheblawi M, Wang K,Viveiros A, et al.: Angiotensin-Converting Enzyme 2: SARS-CoV-2 Receptor and Regulator of the Renin-Angiotensin System Celebrating the 20th Anniversary of the Discovery of ACE2. Circ Res 2020; 126: 1456–74 CrossRef MEDLINE PubMed Central
3.
Woelfel R, Corman VM, Guggemos W, et al.: Clinical presentation and virological assessment of hospitalized cases of coronavirus disease 2019 in a travel-associated transmission cluster. medRxiv. 2020:2020.03.05.20030502.
4.
Zhao J, Yuan Q, Wang H, et al.: Antibody responses to SARS-CoV-2 in patients of novel coronavirus disease 2019. medRxiv. 2020:2020.03.02.20030189.9.
5.
Okba NMA, Muller MA, Li W, et al.: SARS-CoV-2 specific antibody responses in COVID-19 patients. medRxiv. 2020:2020.03.18.20038059.
6.
Zhao J, Yuan Q, Wang H, et al.: Antibody responses to SARS-CoV-2 in patients of novel coronavirus disease 2019. Clinical Infectious Diseases 2020 May 28; doi: 10.1093/cid/ciaa344 MEDLINE PubMed Central CrossRef
7.
Dreher Michael, Kersten A, Bickenbach J: Charakteristik von 50 hospitalisierten COVID-19-Patienten mit und ohne ARDS Dtsch Arztebl Int 2020; 117: 271–8 VOLLTEXT
8.
Meyer, R: SARS-CoV-2: Angeborene Immunantwort schützt Kinder besser; https://www.aerzteblatt.de/nachrichten/sw/COVID%2D19?s=&n=1&r=me&nid=116734.
9.
Ackermann M, Verleden SE, Kuehnel M, et al.: Pulmonary Vascular Endothelialitis, Thrombosis, and Angiogenesis in Covid-19. N Engl J Med 2020; 383: 120–8 MEDLINE PubMed Central CrossRef
10.
Rajpal S, Tong MS, Borchers J, et al.: Cardiovascular Magnetic Resonance Findings in Competitive Athletes Recovering From COVID-19 Infection. JAMA Cardio 2020 Sep 11 MEDLINE PubMed Central CrossRef
1.Zhou P, Yang XL, Wang XG, et al.: A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature 2020; 579 (7798): 270–3 MEDLINE PubMed Central CrossRef
2.Gheblawi M, Wang K,Viveiros A, et al.: Angiotensin-Converting Enzyme 2: SARS-CoV-2 Receptor and Regulator of the Renin-Angiotensin System Celebrating the 20th Anniversary of the Discovery of ACE2. Circ Res 2020; 126: 1456–74 CrossRef MEDLINE PubMed Central
3.Woelfel R, Corman VM, Guggemos W, et al.: Clinical presentation and virological assessment of hospitalized cases of coronavirus disease 2019 in a travel-associated transmission cluster. medRxiv. 2020:2020.03.05.20030502.
4.Zhao J, Yuan Q, Wang H, et al.: Antibody responses to SARS-CoV-2 in patients of novel coronavirus disease 2019. medRxiv. 2020:2020.03.02.20030189.9.
5.Okba NMA, Muller MA, Li W, et al.: SARS-CoV-2 specific antibody responses in COVID-19 patients. medRxiv. 2020:2020.03.18.20038059.
6.Zhao J, Yuan Q, Wang H, et al.: Antibody responses to SARS-CoV-2 in patients of novel coronavirus disease 2019. Clinical Infectious Diseases 2020 May 28; doi: 10.1093/cid/ciaa344 MEDLINE PubMed Central CrossRef
7. Dreher Michael, Kersten A, Bickenbach J: Charakteristik von 50 hospitalisierten COVID-19-Patienten mit und ohne ARDS Dtsch Arztebl Int 2020; 117: 271–8 VOLLTEXT
8.Meyer, R: SARS-CoV-2: Angeborene Immunantwort schützt Kinder besser; https://www.aerzteblatt.de/nachrichten/sw/COVID%2D19?s=&n=1&r=me&nid=116734.
9.Ackermann M, Verleden SE, Kuehnel M, et al.: Pulmonary Vascular Endothelialitis, Thrombosis, and Angiogenesis in Covid-19. N Engl J Med 2020; 383: 120–8 MEDLINE PubMed Central CrossRef
10.Rajpal S, Tong MS, Borchers J, et al.: Cardiovascular Magnetic Resonance Findings in Competitive Athletes Recovering From COVID-19 Infection. JAMA Cardio 2020 Sep 11 MEDLINE PubMed Central CrossRef

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