Covid-19 auf den letzten Millimetern - Was richtet SARS-CoV-2 im Körper an?

Covid-19 auf den letzten Millimetern

Was richtet SARS-CoV-2 im Körper an?

Was richtet SARS-CoV-2 im Körper an? Pneumologen, Intensivmediziner und Lungenforscher am DZL-Standort München sammeln Erkenntnisse.

Das Corona-Virus schleicht sich über Mund, Nase, Rachen in den Körper. In der Lunge entfaltet sich letzten Endes seine ganze Zerstörungskraft. Lungenforscher wollen deswegen auf Basis ihrer bisherigen Arbeit nachvollziehen, was in der Lunge nach einer SARS-Cov-2-Infektion passiert. Dabei darf ein Aspekt nicht vergessen werden: Die Lunge ist ein hochkomplexes Organ. Bei den Prozessen von Gasaustausch bis Reinigungsfunktion spielen mehr als 40 verschiedene Zelltypen zusammen. Viele der Prozesse in den Lungenzellen und den rund 300 Millionen Lungenbläschen werden derzeit erst intensiv erforscht.

Immunreaktion der Lunge – Plötzlich schädlich

Auch der Principal Investigator des DZL-Standorts München, Prof. Jürgen Behr, hat die Auswirkungen von Covid-19 vor Augen. Er ist Direktor der Medizinischen Klinik und Poliklinik V am Klinikum der Universität München wie auch Medizinischer Direktor der Asklepios Fachkliniken München-Gauting. Dort, in Gauting, wurden 58 Covid-19-Patienten behandelt, drei von ihnen starben, die meisten aber sind inzwischen wieder entlassen (Stand: 22.04.2020). Professor Behrs Hypothese: Was die Lunge im Normalfall für den Menschen Positives leistet, das scheint sich im Fall von Covid-19 ins Negative umzukehren:

„Die Lunge ist eines der immunologisch aktivsten Organe, da sie in ständigem Kontakt mit der Umwelt steht und ein starke immunologische Abwehr benötigt, um sich vor äußeren Schadstoffen und Infektionserregern zu schützen. Dementsprechend ist die Lunge für immunologische Reaktionen prädisponiert. Was aber auch bedeutet, dass diese Reaktionen bei überschießender Ausprägung Organschäden auslösen können.“

Was Daten verraten – wo SARS-CoV-2 andockt

Wie genau das Virus in die Lungenzellen kommt, wissen Forscher des Deutschen Zentrums für Lungenforschung (DZL) inzwischen recht genau.

 

Im Rahmen des Human Cell Atlas (HCA) Lung Biological Network führten sie eine Meta-Analyse von COVID-19-verwandten Genen durch, die in Nature Medicine veröffentlicht wurde. Als Co-Autoren daran beteiligt: Die DZL-PIs Ali Önder Yildirim, Herbert Schiller (CPC-M) und Fabian Theis (ICB). Die Analyse zeigte, welche Zellen der Lunge ACE2-Rezeptoren exprimieren - die Andockstelle des SARS-CoV-2-Virus. Diese Rezeptoren regulieren normalerweise die Spannung von Blutgefäßen. Und der wohl größte derzeit existierende Datensatz von Lungenzellen ergab einen weiteren Hinweis: Die Gene von Männern, Rauchern und älteren Menschen zeigen eine höhere Aktivität für den Rezeptor. 

Der ACE2-Rezeptor steht also im Zentrum des zerstörerischen Prozesses in der Lunge, erklärt Pneumologe Prof. Jürgen Behr:

„Dieser ACE2-R ist auf Lungenzellen besonders stark ausgebildet, weshalb die Lunge das Hauptzielorgan des Virus ist. Wahrscheinlich also führt die Kombination aus starker ACE2-R Expression der Lunge einerseits und ihre Immunreaktion andererseits zum akuten Lungenversagen bei Covid-19-Infektionen.“

Welche Zelltypen im menschlichen Körper sind potenzielle Ziele für SARS-CoV2, um COVID-19 zu verursachen? Um das weiter zu untersuchen, kann die weltweite Forschungsgemeinschaft eine Website nutzen, um die Daten gemeinsam zu analysieren: www.covid19cellatlas.org

Rätsel Corona – Multiple Störungen in vielen Organen

In der Klinik für Anästhesiologie des LMU-Klinikums München haben die Intensivmediziner zusammen mit Kollegen aus der Inneren Medizin und Chirurgie 63 Covid-19-Patienten behandelt. Acht von ihnen sind gestorben, 27 befinden sich noch auf der Intensivstation (Stand: 04.05.2020). Eine Beobachtung beunruhigt Klinik-Direktor Prof. Dr. Bernhard Zwißler besonders: Covid-19 löst im Vergleich zu anderen bakteriellen und viralen Lungeninfektionen oder Influenza viele andere Störungen aus:

„Covid-19 betrifft in komplexer Art neben der Lunge viele andere Organsysteme wie Herz, Kreislauf, Nierenfunktion, Blutgerinnung, Immunsystem usw. Insbesondere sehen wir einen hohen Anteil von Patienten mit Nierenversagen und thromboembolischen Ereignissen. Wir beobachten außerdem mehr Störungen der Mikrozirkulation, vermutlich aufgrund einer komplexen Interaktion zwischen Blutgerinnung, Gefäßendothel und Immunsystem. Zudem kommt es nicht selten durch SARS-CoV-2 zu Funktionsstörungen des Herzens, die aufgrund der Interaktion zwischen Herz und Lunge ebenfalls Auswirkungen auf die Lungenfunktion haben können.“

Und nach der Pandemie? Wird Covid-19 für Spätfolgen sorgen?

Ob Impfstoffe, Antikörpertests, Wirkstoffe oder Behandlungsoptionen: Die ganze Welt arbeitet an Maßnahmen gegen die Corona-Pandemie. Fachmediziner Prof. Behr befürchtet aber schon jetzt, dass er auch nach dem Ende der Pandemie Patienten mit Covid-19-Folgen behandeln wird: 

„Covid-19 könnte auch langfristige Schäden an der Lunge auslösen, wie wir sie auch nach anderen Infektionen der Lunge mit ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome, akutes Lungenversagen) beobachten. Das trifft in besonderem Maße für Patienten mit Vorerkrankungen der Lunge zu. Ob diese Veränderungen anhalten, sich mit der Zeit zurückbilden oder behandelbar sind, kann heute für die Covid-19 Infektion noch nicht beantwortet werden, weil entsprechende Langzeitbeobachtungen fehlen. Die auf interstitielle Lungenerkrankungen spezialisierten Ärzte und Zentren, wie auch das CPC, bereiten sich aber auf eine steigende Zahl derartiger Patienten mit „post-Covid“ Krankheitsbildern vor. Am CPC München planen wir deshalb eine strukturierte Nachuntersuchung von möglichst vielen Patienten, die eine Covid-19 Infektion überstanden haben.“