Sars-CoV-2 (Coronavirus): Aufbau, Funktion und Immunabwehr

Coronavirus Sars-CoV-2

Das Virus Sars CoV 2 gehört zu der Gruppe der Coronaviren. Es wird von Mensch zu Mensch durch Tröpfchen-Infektion übertragen. Der Erreger befällt die Schleimhäute der Atemwege (Mund- und Nasenschleimhäute). Auch eine Übertragung durch Schmierinfektion ist möglich (z.B. über die Hände). Die Inkubationszeit (Zeitraum von der Infektion bis zum Ausbruch von Symptomen) beträgt rund 5 bis 7 Tage, in Ausnahmen bis zu 14 Tage.

Aufgrund der vergleichsweise langen Inkubationszeit ist eine flächendeckende Verbreitung des Virus kaum aufzuhalten. Es ist daher vorrangiges Ziel, die Ausbreitungsgeschwindigkeit zu verringern, damit Krankenhäuser, medizinisches Personal und Labore nicht überlastet werden und gesellschaftlich relevante Bereiche (Versorgung, Verwaltung, Kommunikation, etc.) weiterhin gut funktionieren. Das gelingt am effektivsten, wenn man den "Mensch-zu-Mensch"-Kontakt so weit wie möglich vermeidet.

Coronaviren unter einem Elektronenmikroskop
Coronaviren unter einem Elektronenmikroskop

Warum ist Sars-CoV-2 so gefährlich?

Das Sars-CoV-2 Virus löst im Körper eine Immunreaktion aus. Man nennt diese Krankheit Covid-19. Sie verläuft in ca. 80 Prozent der Fälle glimpflich. Für ca. 15 Prozent ist der Genesungssverlauf relativ anstrengend und kann sich bis zu 30 Tage hinziehen. Für ca. 5 Prozent kann es gefährlich werden: Die Gefahr liegt dann darin, dass das Immunsystem "verrückt spielt". Die eigenen Abwehrzellen (die Phagozyten, Fresszellen, z.B. Makrophagen) zerstören immer aggressiver die befallenen Zellen - vor allem in der Lunge. Diese schwere Form der Lungenentzündung kann tödlich enden.

Die unkontrollierte Überreaktion des Immunsystems wird auch als Sepsis bezeichnet. Sie basiert auf einem sich selbst verstärkenden Kreislauf: ein infiziertes Organ löst eine Immunreaktion aus, die so heftig ist, dass das Organ noch stärker erkrankt. Die Sepsis gehört zu den häufigsten Todesursachen in Deutschland. (Der Begriff "Blutvergiftung" ist übrigens irreführend, weil eine Sepsis nicht direkt durch eingedrungene Giftstoffe ausgelöst wird).

Betroffen sind vor allem ältere Menschen und hierbei solche mit Vorerkrankungen. Dazu gehören:

Da das Virus die Atemwege und die Lunge befällt, gelten Raucher als besonders gefährdet. Rauchen ist per se gefährlich, weil die Auswirkungen der andauernden und regelmäßigen Vergiftung kaum wahrgenommen werden.

Auch wenn das persönliche Risiko für die meisten Menschen in Deutschland eher gering ist, so ist es dennoch wichtig, die Ausbreitungsgeschwindigkeit zu verringern. Denn gefährlich für alle wird es, wenn gleichzeitig viele Menschen in sensiblen Bereichen des gesellschaftlichen Lebens erkranken (Polizei, Krankenhäuser, Versorgung, Verwaltung). Um das zu verhindern, bemühen sich die Verantwortlichen, die Nach-und-Nach-Erkrankung so weit wie möglich räumlich und zeitlich zu strecken.

Covid-19 Symptome

Die typischen Symptome sind

Der Körper versucht, die Viren loszuwerden. Vor allem wegen des Fiebers kommt es häufig auch zu Kopf- und Gliederschmerzen, auch Kurzatmigkeit wird beklagt. Eher selten kommt es zu Schnupfen oder Durchfall. Allerdings kann natürlich auch eine Erkältung oder Grippe gleichzeitig mit einer Covid-19 Erkrankung einhergehen, dann vermischen sich die Symptome.

An einem Impfstoff wird fieberhaft geforscht. Es wird nach Meinung der Experten aber noch mindestens ein Jahr dauern, ehe eine geeignete und sichere Impfung möglich ist.

Aufbau eines Coronavirus

Ein Virus besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten:

Die folgende Grafik zeigt diesen Aufbau an einem Coronavirus (Sars-Cov-2):

Coronavirus
Detailierter Aufbau eines Coronavirus:
Spike-Glykoprotein (mit Rezeptor), Matrix-Protein (M), Hämagglutin-Esterase-Protein (HE),
Hülle (E, Envelope), RNA und Nukleoprotein (N) und Hüllenprotein (EP)

Die Hüllenproteine (Matrix-Protein, Hämoglobin-Esterase-Protein sowie das Hüllenprotein) sorgen einerseits für Stabilität, andererseits bewirken sie, dass sich die Membran öffnet, wenn das Virus an eine Wirtszelle angedockt hat.

Auf dem Spike-Glyko-Protein sitzt jeweils eine Rezeptor, der im Falle von Sars-Cov-2 an eine ACE2-Einheit auf den Zellen der Schleimhäute andocken kann.

Wie "funktioniert" das Coronavirus?

Genau genommen handelt es sich zunächst um ein sog. Virion. Erst wenn so ein Virion in eine Wirtszelle eindringt und aktiv wird, spricht man von einem "Virus". Das Sars-CoV-2 Virus funktioniert im Grunde genommen so wie jedes Virus: Auf der Membran befinden sich zahlreiche "Andockmasten", die Spike-Proteine mit Rezeptoren (aktive Zonen). Sie "fühlen" in die Umgebung und versuchen, "Andock-Stellen" zu finden.

Ein Coronavirus findet diese "Andock-Stellen" auf der Oberfläche der Zellen der Atemwegsschleimhäute - andere Viren befallen andere Orgene, z.B. Hepatitis-Viren die Leber oder Adenoviren das Magen-Darm-System. Wenn ein Virus eine passende Zelle gefunden hat (Schlüssel-Schloss-Prinzip), dringt es in sie ein und nutzt sie als Wirtszelle, um sich selber zu reproduzieren.

Virus-Replikation in einer Wirtszelle
Virus-Replikation in einer Wirtszelle

Eine befallene Wirtszelle wird von einem Virus "umprogrammiert". Die RNA-Stränge des Virus übernehmen die wichtigen Organellen der Zelle und veranlassen, dass diese Zelle nun mit der Produktion von Viren-Klonen beginnt.

Die Virus-Replikation ist dabei im Grunde sehr einfach: es muss nur die RNA verdoppelt und eine neue Außenhülle produziert werden. Die anschließend freigesetzten Virionen befallen dann die nächsten Zellen.

Immunantwort des Körpers

Diese Art von "Angriff" (durch Viren, Bakterien, Pilze etc.) kennt der Organismus seit Jahrmillionen. Der menschliche Körper hat ein sehr effektives und gutes System entwickelt, um diese Eindringlinge abzuwehren. Das nennt man Immunsystem und die Reaktion entsprechend Immunantwort.

Der Organismus versucht, diese befallenen Zellen zu lokaliseren und durch Antikörper (spezielle Proteine, gehören zur Gruppe der Globuline) zu markieren. Das dauert eine gewisse Zeit (Stunden oder Tage).

Der Mechanismus ist sehr komlex und kann hier nur vereinfacht dargestellt werden:

Im gesamten Organismus partrouillieren sog. Neutrophile Granulozyten. Sie gehören zur Gruppe der Leukozyten. Wenn sie ein Virus entdecken, "fressen" sie es auf - sie fließen langsam um das Virus und öffnen ihre Membran, so dass das Virus eingeschlossen wird.

In der Fresszelle (Phagozyt) wird wird das Virus in seine Bestandteile zerlegt. Daraus bildet die Zelle sog. Antigene - Substanzen, die nur bei Befall mit dem Virus gebildet und deshalb auch auf der Oberfläche jeder befallenen Wirtszelle "präsentiert" werden.

Die Antigene sind quasi das "Erkennungszeichen", dass dem Körper zeigt, wo ein Virus eingedrungen ist.

Diese Antigene werden dann von einer Anderen Leukozyten-Art, den T-Helferzellen, aufgenommen. Diese veranlassen eine dritte Leukozyten-Art, die B-Lymphozyten, entsprechend passende Antikörper zu bilden. Die B-Lymphozyten teilen sich und werden zu sog. Plasmazellen. Diese produzieren Millionen von Antikörpern.

Immunabwehr bei Viren-Infektion (Schema)
Immunabwehr bei Viren-Infektion (Schema)

Die Antikörper werden dann über das Blut weiträumig im gesamten Organismus verteilt. Wo immer sie Zellen mit Antigenen finden, haften sie sich daran. Das gilt sowohl für die Viren selber als auch für bereits befallene Wirtszellen.

Nun kommen wieder die Fresszellen ins Spiel: sie sind inzwischen so "programmiert", dass sie alle Zellen, die solche Virus-Antikörper-Komplexe fressen und in die Bestandteile zerlegen.

Die mit Antikörpern bewaffneten Helferzellen werden zu sog. "T-Killerzellen". Sie suchen befallene Wirtszellen, haften sich an und entladen hochgiftige Substanzen ins Zellinnere. Die Wirtszelle wird dadurch komplett zerstört. Die Viren-Replikation wird dadurch beendet.

Wann ist das Coronavirus gefährlich?

Die Immunreaktion verläuft bei den meisten Menschen, insbesondere bei Kindern und Jugendlichen, relativ gut und problemlos.

Bei älteren Patienten kann es allerdings zu Problemen kommen: die Fresszellen tragen hochgiftige Substanzen in sich. Sie müssen daher durch komplexe Prozesse streng kontrolliert werden. Wenn sie außer Kontrolle geraten, zerstören die Fresszellen nach und nach das gesamte Gewebe.

Genau das ist das Problem bei einigen (!) älteren Patienten und Menschen mit Vorerkrankungen: ihr Immunsystem kann quasi nicht mehr abgeschaltet werden. Das hat zur Folge, dass immer größere Teile des betroffenen Organs (bei Sars-CoV-2 meist die Lunge, teilweise auch Niere oder Leber) absterben (Lungenentzündung) - bis hin zum Organversagen, was dann tödlich enden kann.

In aller Regel funktioniert das Immunsystem allerdings so, wie es soll. Die befallenen Wirtszellen werden eliminiert und dadurch das Virus nach und nach "aufgefressen". Parallel dazu schult der Organismus seine Antikörper, damit sie das Virus bzw. die befallenen Wirtszellen in Zukunft schnell und effektiv markieren. Um die Prozesse der Immunabwehr zu beschleunigen, erhöht der Organismus meist gezielt die Temperatur (Fieber).

Nach einer Weile sind die befallenen Wirtszellen eliminiert. Die zerstörten Zellen werden wieder aufgebaut und regenerieren. Der Organismus hat die Infektion überstanden und dank geschulter Antikörper ist er nun gewappnet für einen erneuten Angriff (immun).

Beim Coronavirus Sars CoV-2 ist allerdings noch nicht abschließend geklärt, ob man tatsächlich einen dauerhaften Immunschutz aufbaut. Es ist zudem fraglich, ob sich das Virus bzw. seine Andock-Stellen saisonal verändern (so wie z.B. beim Grippe-Virus).

Schutz vor Corona-Virus

Der beste Schutz ist ein gesundes Immunsystem. Neben Hygienemaßnahmen (Händewaschen, Husten in Armbeuge etc.) ist hierbei vor allem eine gesunde Lebensweise zu beachten.

Hier das Ganze noch einmal als Infografik - man darf das gerne ausdrucken und teilen, insbesondere für schulische Zwecke.

Coronavirus Infografik - von Martin Mißfeldt, CC-BY-SA
Coronavirus Infografik: Sars-Cov-2 Angriff und Abwehr durch körpereigenes Immunsystem
Infogafik von Martin Mißfeldt, Nutzungslizenz: CC-BY-SA, CreativeCommons.org

Quellen / Weiterführende Seiten

 

Coronavirus SARS CoV 2
Künstlerische Darstellung des Coronavirus Sars-CoV-2 von Martin Mißfeldt
Aquarell auf Papier, 38 x 48 cm, 12.3.2020, Weitere Infos zu dem Bild
Diese Website verwendet Cookies, Google Analytics und zeigt interessenbezogene Werbung.
Datenschutzhinweise öffnen ... Ok, einverstanden
Diese Website verwendet Cookies, Google Analytics und zeigt interessenbezogene Werbung.
Datenschutzhinweise öffnen
Ok, einverstanden