Feinde en miniature

    Viren sind nicht nur sehr wandelbar, sondern auch sehr anpassungsfähig. Wie bedrohlich diese Fähigkeit für uns Menschen werden kann, zeigt sich gerade an der SARS-CoV-2-Pandemie, bei der es einem neuartigen Coronavirus innerhalb kürzester Zeit gelungen ist, sich weltweit erfolgreich im Menschen zu verbreiten.

    Die Last mit dem Virus

    Von Dr. Nicole Schaenzler (Juli 2020)

    Das Virus, das die Welt seit Ende Dezember in Atem hält, ist winzig – es misst gerade einmal 60 bis 140 Nanometer. Und es ist auch nicht besonders robust. SARS-CoV-2 ist zwar mit einer Fettummantelung ausgestattet, doch ausgerechnet diese Lipidhülle macht es empfindlich gegen fettlösende Substanzen: Etwas Wasser und Seife können das Virus in einer halben Minute vernichten. Und doch ist es dem rundlichen, mit zahlreichen markanten Spikes bestückten und bis vor Kurzem noch völlig unbekannten Coronavirus gelungen, sich innerhalb weniger Wochen in nahezu allen Ländern der Welt im Menschen erfolgreich zu verbreiten und dabei viele mit der Lungenerkrankung Virus, das die Welt seit Ende Dezember in Atem hält, ist winzig – es misst gerade einmal 60 bis 140 Nanometer. Und es ist auch nicht besonders robust. SARS-CoV-2 ist zwar mit einer Fettummantelung ausgestattet, doch ausgerechnet diese Lipidhülle macht es empfindlich gegen fettlösende Substanzen: Etwas Wasser und Seife können das Virus in einer halben Minute vernichten. Und doch ist es dem rundlichen, mit zahlreichen markanten Spikes bestückten und bis vor Kurzem noch völlig unbekannten Coronavirus gelungen, sich innerhalb weniger Wochen in nahezu allen Ländern der Welt im Menschen erfolgreich zu verbreiten und dabei viele mit der Lungenerkrankung COVID-19 zu infizieren. 

    Spanische Grippe – schlimmste Pandemie der Neuzeit

    Eine solche weltumspannende Krankheitswelle hat es zuletzt vor mehr als 100 Jahren gegeben. Zwischen 1918 und 1920 kostete der Erreger der Spanischen Grippe mehr Personen das Leben als der Erste Weltkrieg. Insgesamt erkrankten über 500 Millionen Menschen an dieser schlimmsten Pandemie der Neuzeit – und mindestens 50 Millionen Menschen starben an akutem Lungenversagen, der Endphase der Spanischen Grippe.Damals war die Krankheit so unbekannt wie COVID-19 heute. Mehr noch: Zu dieser Zeit kannte man Viren als Krankheitserreger noch gar nicht. Deshalb gingen die Ärzte davon aus, ein »Grippebazillus« sei für die verheerende Pandemie verantwortlich. Erst einige Jahre später erkannten die Forscher, dass es infektiöse Partikel gibt, die sehr viel kleiner und einfacher gebaut sind als ein Bakterium. Als 1940 das erste Elektronenmikroskop in Betrieb genommen wurde, stellten die Wissenschaftler dann fest: Es gibt nicht nur ein Virus, sondern eine Reihe von völlig verschiedenen Viren. Welcher Erreger die Spanische Grippe verursachte, blieb allerdings lange unklar. Erst 2015 konnten Forscher nachweisen, dass die Spanische Grippe durch ein Virus verursacht wurde, dessen Erbgut dem des Vogelgrippevirus sehr ähnlich ist. 

    Der Organismus als Unterschlupf

    Heute weiß man: Wir Menschen erkranken viel häufiger durch Viren als durch Bakterien. Viele Erkältungskrankheiten, manch ein Durchfall und fast alle klassischen Kinderkrankheiten wie Masern, Mumps, Röteln oder Windpocken werden durch Viren verursacht. Ebenso können Hirnhäute, Lunge, Leber und viele anderen Organe bis hin zum Immunsystem selbst (HIV-Infektion!) von Viren befallen werden. Einige Viren nutzen unseren Organismus sogar dauerhaft als Unterschlupf. So schlummern etwa Herpes-simplex-Viren in den Nervenzellen, bis sie irgendwann durch eine Erkältung, ein zu langes Sonnenbad oder zu viel Stress reaktiviert werden und Lippenbläschen verursachen. Eine andere Gruppe aus der Herpesviren-Familie, die Varizella-Zoster-Viren, rufen nicht nur Windpocken hervor, sondern sie können auch noch Jahrzehnte später zur Folgeerkrankung Zoster (Gürtelrose) führen. Manche Viren befallen nur ein Organ, andere breiten sich auf mehrere Organe aus. Dazu gehört auch SARS-CoV-2, das deshalb inzwischen als Multiorganvirus bezeichnet wird. So hat sich gezeigt, dass das neuartige Coronavirus nicht nur eine schwere Lungenentzündung hervorrufen, sondern auch andere Organe wie die Nieren schädigen kann. In Studien konnte man den Erreger zudem in Herz, Leber, Gehirn und Blut der Patienten nachweisen.  

    Viren sind Parasiten

    Welche Mechanismen den Viren im Einzelnen zur Verfügung stehen, um sich erfolgreich in uns Menschen einnisten zu können, beschäftigt die Forschung seit Jahren. Auf den ersten Blick hat ein Virus wenig vorzuweisen. Es ist in der Fachwelt sogar umstritten, ob Viren überhaupt als Lebewesen bezeichnet werden können. Anders als Menschen, Tiere, Pflanzen oder Bakterien bestehen Viren nämlich nicht aus Zellen, sondern nur aus einem Strang Erbinformationen und einigen Eiweißen, die diesen Strang umhüllen. Das bedeutet auch, dass sie keinen eigenen Stoffwechsel haben und keine Proteine herstellen können. Folglich können sie sich auch nicht eigenständig vermehren, sondern sind für ihr Fortbestehen auf die fremden Zellen eines Wirts angewiesen. 

    Der Weg, den ein Virus hierfür gehen muss, ist aber letztlich recht einfach: Es heftet sich an eine geeignete Zelle an, schleust seine Erbinformationen in die Zelle ein und lässt diese dann für sich arbeiten, indem sie nun das Virenerbgut – DNA oder RNA – vervielfältigt. Einzige Voraussetzung: Das Virus muss an die Zelle des Wirts bestens angepasst sein. Tatsächlich sind die meisten Viren ausgesprochen wandelbar, dabei kommt ihnen zugute, dass sich ihre Erbinformation praktisch permanent verändert. Die Viren, die am besten an die Zelle des Wirts angepasst sind, vermehren sich auch am besten. Sie haben die größten Überlebenschancen, und sie können mühelos andere Zellen infizieren. Für die Zelle kann diese Reproduktion zur Folge haben, dass sie ihre Funktion verändert oder sogar stirbt –dann wird der Wirt meist krank.

    Auch SARS-CoV-2 kapert Zellen und programmiert sie um. Hierfür docken zunächst die charakteristischen Spike-Proteine, die sich an der Lipidhülle befinden, an spezielle Rezeptoren der menschlichen Wirtszelle an, in diesem Fall vor allem die Zellen von Rachen und Lungengewebe. Dies ist nun der unheilvolle Startschuss für die Zelle, das Virus in sein Inneres hineinzulassen und seine Bauanleitung für die Herstellung zahlreicher Viruspartikel zu übernehmen, die im nächsten Schritt zu neuen Viren zusammengebaut werden. Hat die Wirtszelle ihr Werk vollbracht, stirbt sie ab und es werden zigtausende Viren freigesetzt, die ihrerseits Zellen befallen – die Lungenkrankheit Covid-19 nimmt ihren Lauf. Nach einigen Tagen sind Millionen von Zellen infiziert.

    Virale Infekte sind schlecht therapierbar

    Dass Viren so geschickt darin sind, die Zellen ihrer Wirte für ihre Zwecke einzuspannen, erschwert auch die Entwicklung von Medikamenten. Denn die Arznei muss zwar schädlich für die Viren sein, sollte die Zellen jedoch verschonen, andernfalls ist die Gefahr für schwere Nebenwirkungen groß. Sind die Viren jedoch erst einmal in die Zellen vorgedrungen, sind sie praktisch abgetaucht und bieten den Wirkstoffen kaum mehr Angriffspunkte. Hinzu kommt, dass es das eine Virus nicht gibt. Wie auch der Weg ihrer Vermehrung – im Zellkern, im Zytoplasma der Zelle – sehr unterschiedlich sein kann.

    Langwierige Entwicklung

    Immerhin: Einige hochwirksame antivirale Arzneien gibt es inzwischen, allen voran die Medikamente gegen HIV oder die gegen Hepatitis C. Ihre Entwicklung dauerte jedoch Jahrzehnte. Deshalb sind viele Forscher skeptisch, ob es gelingen kann, neue Wirkstoffe zu finden, die in absehbarer Zeit gegen SARS-CoV-2 helfen können. Eher konzentriert sich die gegenwärtige Suche auf bekannte Arzneistoffe, die bereits eine Wirkung auf die Virusvermehrung in Zellkulturen gezeigt haben und die in Studien am Menschen für andere Behandlungen bereits getestet oder sogar zugelassen wurden. Zu den Medikamenten, denen zugetraut wird, dass sie wirken können, gehört z. B. das HIV-Medikament namens Lopinavir, das mit Ritonavir geboostert wird, oder Ribavirin, das zur Behandlung von Hepatitis-C-Infektionen zum Einsatz kommt. Auch das Ebola-Medikament Remdesivir wird derzeit erprobt. Um ihre Wirkung endgültig beurteilen zu können, sind jedoch große klinische Studien nötig, die auch Kontrollgruppen miteinschließen. 

    Die Hoffnung: ein Impfstoff, der wirkt 

    Größere Hoffnungen setzen Wissenschaftler auf einen Impfstoff. Einige Viruserkrankungen hat man durch eine Immunisierung der Menschen bereits im Griff. Dazu gehören z. B. Masern, Windpocken und Röteln oder auch Influenzaviren, die die »echte Grippe« auslösen. Andere Erreger wie die Pocken konnten sogar ausgerottet werden. Derzeit wird laut Weltgesundheitsorganisation parallel an fast 140 Impfstoffprojekten geforscht. Allerdings: Damit die Wirksamkeit und Sicherheit eines Impfstoffs gewährleistet ist, muss er vor der Zulassung mehrere Studienphasen durchlaufen – das dauert Monate. Fachleute gehen jedoch davon aus, dass Anfang 2021 erste erfolgversprechende Ergebnisse vorliegen. Gelingt es, einen wirksamen Impfstoff gegen SARS-CoV-2 auf den Markt zu bringen, muss jedoch noch eine zweite wichtige Hürde genommen werden, um die Pandemie vollständig zu überwinden: Es müssen sich möglichst viele Menschen impfen lassen.

     

    Kurzportrait SARS-CoV-2

    • SARS-CoV-2 vermehrt sich im Rachen des Infizierten in Millionenhöhe und breitet sich von dort in die Lunge aus.
    • Die Übertragung erfolgt im Wesentlichen durch Tröpfcheninfektion, d. h. die Viren, die im Rachen sitzen, werden über feinste Speichel- oder Schleimtröpfchen beim Sprechen, Husten, Niesen, mitunter auch beim Atmen an andere weitergegeben. Dies geschieht in Form von kleinen Aerosolen, die sich in der Umgebung verbreiten. 
    • Eine Infektion kommt erst zustande, wenn Aerosole an Schleimhäute des oberen Atemtrakts, etwa über den Mund, gelangen. Auch die Nase und die Bindehaut des Auges können Eintrittspforten sein. Was bedeutet: Wer einem Infizierten zu nahekommt, kann angesteckt werden. Deshalb lautet die allgemeine Empfehlung, eine Maske zum Schutz von Nase und Mund zu tragen und mindestens 1,5 Meter Abstand zu halten. Generell sollten wir alle die Husten- und Nies-Etikette einhalten, also beim Niesen und Husten die Armbeuge vor den Mund halten.
    • Viren können auch auf Gegenständen eine Zeitlang überleben, SARS-CoV-2 etwa zwei bis drei Tage auf Kunststoff und Edelstahl. Um eine eventuelle Ansteckung durch Berühren von kontaminierten Oberflächen zu vermeiden, ist regelmäßiges, gründliches Händewaschen wichtig (30 Sekunden lang).
    • Ein Wirkstoff, der sich nicht gegen Viren, sondern gegen das Immunsystem richtet, könnte für schwer erkrankte COVID-19-Patienten lebensrettend sein: das Kortison Dexamethason, das seit vielen Jahren zur Behandlung von Entzündungszuständen eingesetzt wird. Personen mit einem lebensgefährlichen Verlauf der Coronavirus-Infektion leiden meist unter einer überschießenden Immunreaktion. Hier setzt Dexamethason an, indem es das Immunsystem unterdrückt und so der überbordenden Entzündungsreaktion entgegenwirkt. Experten plädieren nun dafür, Dexamethason bei Patienten, die eine Sauerstoffbehandlung benötigen, zur Standardtherapie zu machen.
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