Schädigt Omicron die Lunge weniger?

• Zellkultur- und Tierstudien legen nahe, dass im Vergleich zur Delta-Variante die Fähigkeit der Omicron-Variante, die Lunge zu infizieren, verringert sein könnte.
• Dies könnte erklären, weshalb die Omicron-Variante eine mildere Erkrankung als die Delta-Variante verursacht.
• Diese Studien zeigten, dass die Omicron-Variante die oberen Atemwege wirksamer als die Delta-Variante infizieren könnte, was möglicherweise ihre höhere Übertragbarkeit erklärt.
• Die Fähigkeit der Omicron-Variante, neutralisierenden Antikörpern zu entgehen, könnte mit ihrer erhöhten Übertragbarkeit zusammenhängen.
• Eine frühere COVID-19-Infektion oder, noch wichtiger, eine Coronavirus-Impfung könnten Gründe dafür sein, dass eine durch Omicron verursachte Erkrankung weniger schwer verläuft.

Verursacht Omicron weniger Schaden?

Die ersten Berichte nach dem Auftreten der Omicron-Variante zeigen, dass sie gegenüber früheren SARS-CoV-2-Varianten (des neuartigen Coronavirus, das die COVID-19-Pandemie verursacht) wahrscheinlich eine weniger schwere Erkrankung hervorruft.

Die genetische Analyse von Omicron zeigte, dass diese Variante eine sehr große Zahl von Mutationen trägt, auch am Spike-Protein. Diese zahlreichen Mutationen könnten ein möglicher Grund für die geringere Krankheitsschwere sein. Eine mildere Erkrankung durch eine Omikron-Infektion könnte jedoch auch auf eine erhöhte Immunität nach einer SARS-CoV-2-Infektion oder Impfung zurückgehen (dass Geimpfte eine Infektion milder durchmachen, gilt mittlerweile als gesicherte Tatsache).

Auch wenn eine erhöhte Immunität die Krankheitsschwere beeinflussen kann, zeigen Tier- und Zellkulturstudien, dass die Omicron-Variante mit ihren Mutationen die Lunge weniger wirksam infiziert als die Delta-Variante. Dies könnte erklären, warum die Omicron-Variante die Krankheitsschwere verringert.

Die Studien

Das SARS-CoV-2-Virus kann sowohl die oberen als auch die unteren Atemwege betreffen. Die oberen Atemwege umfassen Nase, Nasennebenhöhlen und Rachen, die unteren dagegen Luftröhre und Lunge.

Milde Erkrankungen oder frühe SARS-CoV-2-Infektionen umfassen eher Symptome der oberen Atemwege wie eine laufende Nase und Halsschmerzen. Schwere Erkrankungen durch das ursprüngliche SARS-CoV-2 und andere Varianten umfassen hingegen Lungeninfektionen und Entzündungen. Diese können zu Flüssigkeitsansammlungen in den Lungenbläschen, den Alveolen, führen und die Fähigkeit der Lunge zur Sauerstoffversorgung des Blutes vermindern.

Wissenschaftler führten Versuche mit Tiermodellen und Laborkulturen von Lungenzellen durch, um Omicrons Fähigkeit zur Infektion der Atemwege und zur Verursachung schwerer Erkrankungen zu charakterisieren.

An der University of Hong Kong wurden Zellen kultiviert, die während einer Lungenbehandlung aus Lungengewebe entnommen worden waren. In der Studie wurde beobachtet, dass sich Omicro in menschlichen Bronchien, die die Luftröhre mit der Lunge verbinden, 70-mal schneller als Delta vermehrte. Im Lungengewebe war die Vermehrung jedoch weniger wirksam als bei Delta und dem ursprünglichen SARS-CoV-2. Andere Forschungsgruppen verglichen ebenfalls in Tiermodellen wie Hamstern und Mäusen die Fähigkeit von Omicron, Delta und anderen SARS-CoV-2-Varianten, Krankheiten zu verursachen.

Nach einer Woche besteht bei Hamstern und Mäusen ein Zusammenhang zwischen Gewichtsverlust und einer Infektion mit Delta und anderen Varianten. Einige Daten legen eine Korrelation zwischen einer höheren Virusmenge in den Atemwegen und Gewichtsverlust nahe. Verschiedene Forschungsgruppen zeigten jedoch unabhängig voneinander, dass nach einer Omicron-Infektion bei Hamstern und Mäusen kein solcher Gewichtsverlust auftrat. Diese Studien fanden zudem bei mit Omicron infizierten Hamstern in den oberen Atemwegen höhere und ähnliche Virusmengen im Vergleich zum ursprünglichen SARS-CoV-2 und zur Delta-Variante. Dagegen beobachteten die Forscher nach einer Omicron-Infektion in den unteren Atemwegen geringere Virusmengen als bei der Delta-Variante.

Zusammenfassend zeigen diese Studien, dass Omicron die Lunge möglicherweise weniger wirksam infiziert. Wichtig ist, dass diese Tierstudien nach einer Omicron-Infektion geringere Entzündungswerte und weniger Lungenschäden zeigen.

Passend dazu müssen Menschen mit einer Omicron-Infektion wahrscheinlich seltener ins Krankenhaus oder benötigen seltener eine intensivmedizinische Behandlung beziehungsweise Intubation – dafür mehren sich die Belege.

Dr. Scott Roberts, Professor für Infektionskrankheiten an der Yale School of Medicine in New Haven, erklärte: „Zahlreiche laborbasierte Studien zeigen, dass die Omicron-Variante die Lunge weniger gut infizieren kann als andere Varianten. Daher kommen weniger Patienten mit Lungenentzündung ins Krankenhaus, die Sauerstoff oder ein Beatmungsgerät benötigen.“

Prof. Dr. Roberts fuhr fort: „Wir sehen, dass die große Mehrheit der mit Omicron infizierten Patienten eine milde, eher in den oberen Atemwegen angesiedelte Erkrankung hat und die Krankenhausaufnahmen nicht so schnell steigen wie bei früheren Varianten. Krankenhausaufnahmen und Todesfälle liegen jedoch ebenfalls unter den Gesamtfallzahlen. Da unsere Fälle weiter zunehmen und täglich Rekorde erreichen, müssen wir letztlich einige Wochen auf ein vollständiges Bild der Krankheitsschwere in den Vereinigten Staaten warten.“

Veränderung des Zelleintrittswegs bei Omicron

Ein möglicher Grund für die in bisherigen Studien beobachtete geringere Infektion der unteren Atemwege durch Omicron könnten Veränderungen der Fähigkeit dieser Variante sein, in Zellen der unteren Atemwege einzudringen. Die Omicron-Variante trägt zahlreiche Mutationen im Gen für das auf der Oberfläche des SARS-CoV-2-Virus exprimierte Spike-Protein.

Das Spike-Protein von SARS-CoV-2 bindet an den auf Lungenzellen exprimierten ACE2-Rezeptor und unterstützt den Eintritt des Virus in die Zelle. Bevor die Virushülle mit der menschlichen Zellmembran verschmilzt, muss das Spike-Protein durch ein Enzym auf der Oberfläche menschlicher Zellen namens TMPRSS2 gespalten werden.

Das SARS-CoV-2-Virus kann auch über einen alternativen Weg in menschliche Zellen gelangen. Dabei wird das Virus von Endosomen aufgenommen, membranumhüllten Bläschen im Zellinneren. Studien mit im Labor kultivierten Zellen legen nahe, dass Mutationen im Spike-Protein von Omicron die Fähigkeit des Virus verändert haben, mithilfe von TMPRSS2 in menschliche Zellen einzutreten. Diese Studien fanden, dass die Omicron-Variante im Labor kultivierte, TMPRSS2-exprimierende Lungenzellen weniger wirksam infizierte als Delta. Omicron ist dagegen wirksamer als Delta bei der Infektion von Zellen, die einen Eintritt über den Endosomenweg ermöglichen.

Der ACE2-Rezeptor und TMPRSS2 werden in Zellen aus den unteren Atemwegen stärker exprimiert als in Zellen aus den oberen Atemwegen. Dies könnte erklären, warum die Omicron-Variante die unteren Atemwege weniger wirksam infiziert und eine mildere Erkrankung verursacht. Außerdem vermittelt die Wechselwirkung zwischen dem SARS-CoV-2-Spike-Protein und TMPRSS2 die Fusion infizierter menschlicher Zellen mit nicht infizierten Nachbarzellen.

Omicrons geringere Fähigkeit, TMPRSS2 zu nutzen, begrenzt auch seine Fähigkeit, benachbarte Zellen zu infizieren. Dies könnte zum milderen Verlauf der durch Covid-19 verursachten Infektion der unteren Atemwege beitragen.

Da diese Ergebnisse aus Zellkulturen und Tierversuchen stammen, sind Studien am Menschen erforderlich, um eine solche Veränderung als Ursache für Omicrons verringerte Fähigkeit zur Infektion von Lungenzellen festzustellen.

Prof. Dr. Peter Kasson von der University of Virginia sagte: „Die Omicron-Variante ist interessant, weil sie gegenüber Delta und anderen früheren Varianten ihre bevorzugte Eintrittsroute zu verändern scheint. Daher infiziert sie die meisten Zellen der oberen Atemwege weniger wirksam.“

Warum ist Omicron ansteckender?

Neben der geringeren Krankheitsschwere ist die Omicron-Variante ansteckender geworden. Früh in der Pandemie durchgeführte Studien zeigten einen positiven Zusammenhang zwischen SARS-CoV-2 in den oberen Atemwegen und höherer Übertragbarkeit. Die schnellere Vermehrung von Omicron in den oberen Atemwegen könnte seine höhere Übertragbarkeit erklären.

Dr. Kasson erklärte: „Diese Studien führen zu der reizvollen Spekulation, dass eine stärkere Vermehrung im Gewebe der oberen Atemwege zu höherer Übertragbarkeit beitragen könnte, indem sie möglicherweise sowohl die eingeatmete Viruslast erhöht als auch die Zahl der zur Infektion nötigen Viruspartikel verringert. Dies ist jedoch nicht eindeutig nachgewiesen.“

Die erhöhte Übertragbarkeit der Omicron-Variante könnte auch auf ihrer Fähigkeit beruhen, der Erkennung durch Antikörper zu entgehen. Die durch eine frühere SARS-CoV-2-Infektion und eine Covid-19-Impfung erworbene Immunität ermöglicht die Produktion virusneutralisierender Antikörper. Diese neutralisierenden Antikörper lassen tendenziell das Schutzniveau gegen eine SARS-CoV-2-Infektion vorhersagen.

Die Impfstoffe gegen Covid-19 wurden entwickelt, um eine Immunreaktion gegen das Spike-Protein des ursprünglichen SARS-CoV-2-Stamms auszulösen. Die Mutationen im Spike-Protein der Omicron-Variante lassen vermuten, dass sie der Neutralisierung durch Antikörper entgehen kann.

Eine Studie unter Leitung einer Forschergruppe des MRC-University of Glasgow Centre for Virus Research im Vereinigten Königreich zeigt, dass die Omicron-Variante der Antikörperneutralisierung bei Menschen entgehen kann, die durch den Covid-19-Impfstoff von AstraZeneca immunisiert wurden. Dies könnte ein weiterer Grund für ihre hohe Übertragbarkeit sein.

Obwohl Wissenschaftler vor endgültigen Schlussfolgerungen weitere Untersuchungen benötigen, werden die Eigenschaften dieser neuen Variante allmählich deutlich.