WIE REAGIERT DAS IMMUNSYSTEM AUF das neuartige Coronavirus (SARS-Cov-2)? Wo liegt das Problem?

Die Krankheit COVID-19 wird durch einen neuen Coronavirus-Typ namens SARS-CoV-2 verursacht. Obwohl das Genom dieses Virus entschlüsselt wurde, gibt es weiterhin Unbekanntes über seine Beziehung zum Immunsystem. Untersuchen wir im Licht aktueller Forschung die Reaktion unseres Immunsystems auf SARS-CoV-2.

Dank der bisherigen Forschung verfügen wir über klare Informationen zu den Phasen der Infektion mit dem neuartigen Coronavirus. Nicht alle Menschen, die SARS-CoV-2 ausgesetzt sind, werden infiziert, und nicht alle infizierten Patienten entwickeln eine schwere Atemwegserkrankung.

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SARS-CoV-2-Infektionen entwickeln sich in 3 Phasen:

1. Phase: Keine Symptome. Dies ist die asymptomatische Inkubationsphase, also die symptomfreie Zeit der Krankheitsentwicklung. Das Virus lässt sich in dieser Phase meist nicht nachweisen. Menschen in dieser Phase sind „stille Überträger“. Die Virusinfektion kann leicht kontrolliert werden.

2. Phase: Leichte bis mittelschwere Symptome. Krankheitszeichen treten auf, und das Virus ist nachweisbar. In dieser Phase treten keine schweren Symptome auf.

3. Phase: Schwere Symptome, Krankenhausaufnahme. Die Viruslast der Person ist sehr hoch. Schwere Atemwegsinfektionen treten auf. Etwa 20% der Infizierten gelangen in die 3. Phase und müssen im Krankenhaus behandelt werden. Es besteht Lebensgefahr.

Aus Sicht der Vorbeugung spielen Menschen in der 1. Phase die wichtigste Rolle bei der Verbreitung des Virus. Sie verbreiten es, ohne es zu bemerken. Erste Beispiele dafür wurden in Ländern wie Deutschland und Italien beobachtet.

Analysen mit 1000 Patienten in Wuhan in China, dem Ausgangsort der Pandemie, ergaben, dass nur etwa 20% der Fälle in die 3. Krankheitsphase übergingen. Zugleich zeigte sich, dass Patienten über 65 Jahre ein hohes Risiko für den Übergang in die schwere Phase hatten.

Eine der größten offenen Fragen ist, warum manche Menschen eine schwere Erkrankung entwickeln und andere nicht

Unser gegenwärtiges Wissen über das Immunsystem kann diese Unterschiede in der Verteilung der Erkrankung offensichtlich nicht eindeutig erklären.

Die Immunantwort auf eine SARS-COV-2-Infektion besteht aus zwei Phasen:

Die obige Abbildung erläutert die zweiphasige Reaktion des Immunsystems auf SARS-CoV-2. Nach der Inkubationszeit verursacht SARS-CoV-2 keine schweren Symptome, und es entsteht eine Immunantwort. Die erfolgreiche Beseitigung der Infektion hängt vom Gesundheitszustand des Patienten und seinen HLA-Haplotypen ab. Ist sein allgemeiner Gesundheitszustand nicht gut, schreitet die Krankheit zur schweren Phase fort. Dann entsteht eine Entzündungsreaktion, die die Lunge stark schädigt. In dieser Phase können die Funktionen der Enzyme blockiert werden, die Hyaluronsäure (HA) bilden, oder Medikamente eingesetzt werden, die Hyaluronsäuremoleküle beseitigen. Eine mesenchymale Stammzelltherapie kann die Entzündung blockieren und eine Gewebereparatur ermöglichen.

Hinweis: In der ersten Phase von COVID-19 ist es wichtig, die Aktivität des Immunsystems zu steigern. In der zweiten Phase ist die Unterdrückung einer übermäßigen Aktivierung des Immunsystems und der Entzündung lebenswichtig.

1. In der Inkubationsphase und in nicht schweren Phasen ist eine virusspezifische adaptive Immunantwort nötig. Deshalb können bei Patienten in dieser Phase Antikörper- oder Interferontherapien eingesetzt werden, die das Immunsystem aktivieren. Wenn das Immunsystem also frühzeitig Antikörper gegen das Virus entwickeln kann, ist das gut; gelingt ihm dies nicht, schreitet die Infektion fort. Es muss jedoch betont werden, dass die Entwicklung eines wirksamen Immunsystems vom allgemeinen Gesundheitszustand und der genetischen Veranlagung abhängt. Die genetische Ausstattung beeinflusst die Immunantwort eines Menschen auf Krankheitserreger. Besteht eine erbliche Störung des Immunsystems, breitet sich das Virus rasch aus und die Gewebeschäden nehmen zu. Dies tritt besonders in Organen wie Nieren und Darm auf, in denen die Aktivität des ACE2-Rezeptors hoch ist (über diesen Rezeptor gelangt das Virus in die Zelle). Durch geschädigte Zellen wird die Entzündung verstärkt.
2. Die Lungenentzündung verursacht die in der schweren Phase auftretenden Atemwegserkrankungen. Manche Patienten, die sich vom neuartigen Coronavirus erholt haben, können nach ihrer Entlassung weiterhin das Virus tragen oder sich sogar erneut infizieren, auch wenn dies bisher sehr selten ist. Dies deutet darauf hin, dass das Immunsystem Schwierigkeiten hat, das Virus vollständig zu beseitigen, und dass eine Impfung bei diesen Menschen nicht wirksam wäre. Deshalb sollten bei Personen, die die Krankheit in frühen Phasen überstanden haben, neben Virustests auch die T-Zell-Reaktionen überwacht werden. Die Antigenloci des Haupthistokompatibilitätskomplexes, die wie Ausweise der Zellen wirken (HLA), spielen eine wichtige Rolle bei der genetischen Anfälligkeit für Infektionskrankheiten. HLA bindet virale Proteine und ermöglicht die Aktivierung von T-Zellen. Die Anfälligkeit für verschiedene Infektionskrankheiten wie Tuberkulose, Lepra, HIV, Hepatitis B und Influenza ist mit bestimmten HLA-Haplotypen verbunden. Deshalb sind unterschiedliche HLA-Haplotypen mit unterschiedlicher Krankheitsanfälligkeit verbunden. Es erscheint für antigenpräsentierende Immunzellen vorteilhaft, wenn auf der Oberfläche normaler Zellen HLA-Moleküle vorhanden sind, die SARS-CoV-2-Peptide beziehungsweise -Antigene binden können. Zur Beurteilung individueller Immunantworten ist die Bestimmung der HLA-Haplotypen sehr wichtig.

Dadurch:

• Kann der klinische Zustand der Menschen richtig beurteilt werden. Die Behandlungsplanung erfolgt genauer.
• Werden SARS-CoV-2-Impfstrategien für die allgemeine Bevölkerung richtig geplant.

Das Zytokinfreisetzungssyndrom betrifft Patienten in der schweren Phase. Dieses Syndrom führt infolge einer übermäßigen Aktivierung des Immunsystems zu Organschäden. Gegen das Zytokinsyndrom können Behandlungen eingesetzt werden, die Zytokine wie IL-1 und TNF blockieren. Es muss betont werden, dass diese Ansätze weiterhin in klinischen COVID-19-Studien erprobt werden.

Lungenschädigung ist eines der größten Hindernisse für die Genesung von Patienten in der schweren Phase. Mesenchymale Stammzellen versuchen, geschädigtes Lungengewebe durch die Produktion von Wachstumsfaktoren zu reparieren. Die mesenchymale Stammzelltherapie wird weiterhin in klinischen Studien erprobt. Eine überschießende Immunantwort gegen das Coronavirus verursacht Gewebeschäden und führt zu akuten Atemnotsyndromen (ARDS). Bei diesem Syndrom entwickelt sich die Lungenentzündung rasch und endet in nahezu 50% der Fälle tödlich. Die Symptome bei ARDS-Patienten sind kurze, angestrengte und schnelle Atemzüge. Schwer erkrankte Patienten auf Intensivstationen benötigen gewöhnlich ein mechanisches Beatmungsgerät; bei Menschen, die nicht atmen können, kann zur Lebenserhaltung eine extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) erforderlich sein. Computertomografie-(BT)-Aufnahmen der Lunge zeigten charakteristische weiße Flecken, sogenannte „Milchglastrübungen“, die auf Flüssigkeit in den Lungen hindeuten. Neuere Autopsien bestätigten, dass sich die Lungen in eine klare, geleeartige Flüssigkeitsmasse verwandelt hatten, die einer nassen Ertrinkungslunge stark ähnelte. Obwohl die Natur dieses klaren geleeartigen Erscheinungsbilds noch nicht bestimmt ist, steht Hyaluronsäure (HA) mit ARDS in Zusammenhang. Die Spiegel entzündlicher Zytokine (IL-1, TNF) sind in den Lungen von COVID-19-Patienten erhöht, und diese Zytokine steigern die Hyaluronsäureproduktion in CD31 + Endothel, alveolaren Lungenepithelzellen und Fibroblasten. Deshalb verspricht eine Senkung des HA-Spiegels oder eine Hemmung der HA-Produktion große Hoffnung, um COVID-19-Patienten beim Atmen zu helfen.

Es muss betont werden, dass nur wenige Studien dazu vorliegen, wie das Coronavirus das Immunsystem beeinflusst. Die grundlegende Voraussetzung für die Entwicklung wirksamer Impfstoffe ist eine klare Aufklärung darüber, wie das Virus das Immunsystem beeinflusst.

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