Coronavirus

Coronaviren werden nach ihrem kronenförmigen Aussehen in der Elektronenmikroskopie benannt. Im zweidimensionalen Schnittbild erscheinen sie als rundliche Gebilde, aus denen ein Kranz von Spikeproteinen ragt.

• Bereich: Riboviria
  • Ordnung: Nidovirales
    • Unterordnung: Cornidovirineae
      • Familie: Coronaviridae

Die Familie der Coronaviren lässt sich in mehrere Unterfamilien und Gattungen aufteilen. Zu den humanpathogenen Spezies zählen u.a.:^[1]

Coronaviren sind zwischen 120 und 160 nm groß und besitzen eine Virushülle mit 3 oder 4 eingelagerten Membranproteinen. Das große S-Protein bildet als Trimer keulenförmige, nach außen ragende Spikes (Peplomere). Sie bestimmen den Tropismus des Virus, d.h. seine Affinität zu ganz spezifischen Wirtszellen. Das kronenförmige Aussehen der Viren unter dem Elektronenmikroskop erklärt ihre Namensgebung.

Im Inneren befindet sich ein Kapsid, welches das Genom enthält.

Coronaviren besitzen ein positives, einzelsträngiges RNA-Genom (+ssRNA), dessen Größe zwischen 26 und 32 Kilobasenpaaren variiert und damit das längste Genom aller bekannten RNA-Viren darstellt.^[2]

Epidemiologie

Coronaviren treten weltweit auf und werden meist über Tröpfcheninfektion, aber auch über Kontakt- und Schmierinfektion übertragen. Zahlreiche Vertreter sind unter Fledermäusen endemisch und gehen von ihnen als Zoonose auf andere Tierarten oder auf den Menschen über.

Insgesamt sind Coronaviren je nach Jahreszeit für 10-35 % der gewöhnlichen Erkältungen verantwortlich. Infektionen treten gehäuft im späten Herbst, im Winter sowie im beginnenden Frühjahr auf (im Gegensatz zu Rhinovirusinfektionen).

2002 begann im südlichen China ein Ausbruch von SARS, der 2003 als Pandemie mit rund 8.000 registrierten Fällen in 28 Ländern auf 4 Kontinenten endete. Das natürliche Reservoir von SARS-CoV scheint die Hufeisenfledermaus zu sein. Vermutlich übertragen diese den Erreger auf Schleichkatzen, die wiederum auf Lebendtiermärkten eine Übertragung auf den Menschen ermöglichen. In den meisten Fällen wurde das Virus aber von Mensch zu Mensch übertragen, vermutlich durch große und kleine Tröpfchen-Aerosole und evtl. fäkal-oral.

2012 kam es mit dem Auftreten von MERS erneut zu schweren Atemwegsinfektionen im Zusammenhang mit Coronaviren. Dabei wurden der WHO bis Anfang 2020 rund 2.500 Erkrankungen mit 858 Todesfällen gemeldet.^[3]

Im Dezember 2019 wurde mit dem 2019-nCoV ein neues Coronavirus identifiziert, das für eine Epidemie u.a. in der chinesischen Provinz Hubei verantwortlich ist.

Pathogenese

Coronaviren, die gewöhnliche Erkältungskrankheiten verursachen, infizieren die Zilienzellen im Nasopharynx über die Aminopeptidase N oder über einen Sialinsäure-Rezeptor. Die anschließende Virusreplikation führt zur Schädigung der Zellen und stimuliert die Bildung von Chemokinen und Interleukinen.

SARS-CoV und 2019-nCOV infizieren Zellen des Respirationstraktes primär über den Angiotensin Converting Enzyme 2 (ACE2). Dies führt zur systemischen Erkrankung, bei der Viren auch in Blut, Urin und Stuhl nachweisbar sind. Histopathologisch finden sich in der Lunge hyaline Membranen, ein interstitielles Infiltrat aus Lymphozyten und mononukleären Zellen sowie Riesenzellen.

MERS-CoV führt über Bindung an Dipeptidylpeptidase 4 (DPP4) zu einem ausgedehnten Schaden der Alveolarstruktur mit Apoptose infizierter Typ-II-Pneumozyten.

Symptome

Die Inkubationszeit ist abhängig vom jeweiligen Virustyp. Infektionen mit Coronavirus-Stämmen, die zu einfachen Erkältungskrankheiten führen, manifestieren sich häufig in Form von Rhinitis, Husten, Kopfschmerzen und Fieber. Sie ähneln somit einer Rhinovirusinfektion. Pneumonien oder Pleuritiden sind möglich, treten aber eher selten auf.

Das SARS-CoV führt nach einer Inkubationszeit von meist 2-7 Tagen zu Fieber, Kopfschmerzen und Gliederschmerzen. Innerhalb von 1-2 Tagen folgen unproduktiver Husten und Dyspnoe. Bis zu 70 % der Patienten entwickeln eine wässrige, nicht-blutige Diarrhö. Im Röntgen-Thorax zeigen sich meist fleckförmige Infiltrate in den peripheren und unteren Lungenabschnitten, die zu einem diffusen Befall fortschreiten können. In schweren Fällen entwickelt sich ein akutes Atemnotsyndrom (ARDS) mit Multiorganversagen. Als Risikofaktoren gelten Alter über 50 Jahre, Diabetes mellitus, Hepatitis oder andere Begleiterkrankungen. SARS-CoV-Infektionen verlaufen bei Schwangeren besonders schwer, bei Kindern milder. Die Letalität beträgt ca. 11 %.

MERS-CoV-Infektionen führen ebenfalls zu Husten, Fieber, Hals-, Muskel- und Gelenkschmerzen. In einigen Fällen schreitet die Erkrankung zu einem ARDS mit respiratorischer Insuffizienz voran, in anderen verläuft sie nur als leichte obere Atemwegsinfektion. Eine Niereninsuffizienz ist möglich, Diarrhö und Erbrechen sind häufig, Perikarditiden wurden beschrieben.

Diagnostik

Eine spezifische Diagnostik bei Coronavirus-induzierten Erkältungskrankheiten ist nur selten notwendig. Sie sind meist schwer zu kultivieren, können jedoch durch ELISA, Immunfluoreszenz oder mittels RT-PCR nachgewiesen werden.

Bei SARS zeigt sich in 50 % eine Lymphopenie, die v.a. T-Zellen und NK-Zellen betrifft. Die Leukozytenzahl ist normal oder leicht erniedrigt. Im Verlauf kann sich außerdem eine Thrombopenie entwickeln. Eine Diagnosestellung kann durch RT-PCR erfolgen. Dabei werden Atemwegsproben und Plasma in der frühen Phase, später Urin- und Stuhlproben untersucht. Außerdem wächst SARS-CoV gut in Affennierenzellen (VeroE6) und kann somit durch eine kulturelle Anzucht nachgewiesen werden. Nahezu alle Patienten mit SARS entwickeln innerhalb von 28 Tagen nach Krankheitsbeginn messbare Serumantikörper, die mittels ELISA oder Immunfluoreszenz nachgewiesen werden können.

Laborbefunde bei MERS-CoV-Infektion umfassen Lymphopenie mit/ohne Neutropenie, Thrombopenie und LDH-Erhöhungen. MERS-CoV kann ebenfalls kulturell isoliert werden, PCR-Verfahren sind jedoch sensitiver. Serologische Methoden sind auch verfügbar.

Bei Verdacht auf 2019-nCoV-Infektion sollte sowohl Material aus den oberen (z.B. nasopharyngealer Abstrich) als auch aus den unteren Atemwegen (z.B. Trachealaspirat) entnommen werden. Derzeit (2020) stehen noch keine serologischen Verfahren zur Verfügung.

Therapie

Zur Zeit (2024) gibt es keine wirksame virostatische Therapie gegen Coronaviren. Entsprechend werden betroffene Patienten isoliert und symptomatisch behandelt. Es gibt jedoch evidenzbasierte Leitfäden^[4] für die Therapie von COVID-19.