Pathophysiologie von CoVID-2019

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Wie das Virus in den Körper des Menschen gelangt

SARS-CoV-2 gelangt über das Angiotensin-konvertierende Enzym 2 (ACE 2) in seine Zielzellen. Hierbei muss das Protein TMPRSS2 vorhanden sein. ACE 2 wird in den Typ-II-Surfactant-sezernierenden Alveolarzellen der Lunge exprimiert. Da wundert es nicht, dass CoVID-2019 zuerst als Lungenkrankheit in Erscheinung trat.

Augen - Nase - Rachen

Am meisten ACE 2 und zugleich am meisten TMPRSS2 findet sich aber in den Schleim produzierenden Becherzellen und in den Flimmerzellen der Nase. Für SARS-CoV-2 ist dies ideal.
Das Virus sammelt sich vor seinem Angriff auf der Hornhaut des Auges, im Tränen-Nasengang und in der Nase. In der Nase und im Rachen finden zumeist, aber nicht immer, die ersten Zellschädigungen statt. Hierdurch wäre das Symptom des Geruchsverlusts erklärt.

Luftwege - Blut

Erst anschließend kommt es zu einer Ausbreitung in die tieferen Atem- und Luftwege und in die Blutbahnen. Dort findet der wesentliche Schaden statt.

Darmschleimhaut

ACE 2 und TMPRSS2, finden sind auch in der Darmschleimhaut. Ob dies ein wichtiger oder häufig genutzter Infektionsweg ist, bleibt abzuwarten. Durchfall ist in den ersten Krankheitstagen ein Symptom.

Hauptproblem: Blutgefäße

SARS-CoV-2 befällt Zellen in den Wänden von Blutgefäßen. Dies wird von unserem Immunsystem erkannt.

Natürliche Killerzellen

Ständig ist ein Typus natürlicher Killerzellen (NK) in unserem Körper unterwegs. Routiniert verbindet er sich mit nahezu jeder Zelle unseres Körpers. Er greift mit einer Hand nach unseren Zellen und hält sie fest. Mit der anderen Hand tastet er die Zelle ab. Findet er einen körpereigenen MHC-Rezeptor, den Ausweis der Zelle, lässt er von ihr ab. Ist ihm der MHC-Komplex fremd oder suspekt, tötet er sie.
Dies ist den Viren und den Tumorzellen weithin bekannt. Deshalb sorgen sie gern dafür, dass eine befallene Zelle überhaupt keinen MHC-Rezeptor exprimiert. So übersteht die Wirtszelle ihre Leibesvisitation. Hier kommt ein anderer Typus der Killerzellen ins Spiel. Dieser tötet alle Zellen ohne MHC-Rezeptor ab.

Blutungen und Thrombosen

Wenn Gefäßzellen betroffen sind, kommt es zu Blutungen, sobald Killerzellen eingreifen. Diese Blutungen versucht der menschliche Körper durch Blutgerinnsel abzudichten. Gekaperte Zellen finden sich bei CoVID-2019 fast überall. So treten beim Versuch, die vielen Blutungen zu stillen, viele kleine Thrombosen auf. Jetzt blutet es zwar nicht mehr. Heilende Entzündungszellen, Nährstoffe und Sauerstoff kommen aber auch nicht mehr zu ihrem Ziel. Für betroffene Organe ist das ein Problem. Viele Organe können den Verschluss eines einzigen Blutgefäßes ausgleichen. Schäden treten auf, wenn es zur vielen Verschlüssen gleichzeitig kommt. Dies führt zu Schlaganfällen. Kinder bekommen blaue Füße. Extremitäten müssen amputiert werden. Das Herz wird belastet. Dies sind nur einige Beispiele für ein vielfältiges Problem.

Gerinnungsprobleme

Der menschliche Körper versucht, Thrombosen aufzulösen, so bald dies geht. Dabei treten neue Blutungen auf. Diese werden wiederum durch kleine Thrombosen gestillt. All dies macht viel Arbeit und es verbraucht viel Material. Tritt das Problem an etlichen Stellen gleichzeitig auf, während das Virus immer mehr Zellen befällt, kommt es zu einem Gerinnungsproblem.

Sonderfall: Lunge

Auch innerhalb der Wände der Alveolen, kleiner Lungenbläschen, in denen eingeatmeter Sauerstoff ins Blut übertritt, und die dem CO2-Abtransport dienen, wird die Blutgerinnung auf diese Weise aktiviert. Eiweiß aus dem Blut gelangt in die Lungenbläschen. Die Diffusionsstrecke wird länger. Durch eine derart verdickte Membran zu atmen, ist schwer. Der Patient empfindet Luftnot. Seine Organe werden nicht mit genug Sauerstoff versorgt.

Entzündung als Reaktion

Eine Entzündung ist die Folge des Versuchs, Fremdes oder Abgestorbenes aus dem menschlichen Körper zu entfernen. Dies kann auch körpereigenes Gewebe sein, das durch eine Minderdurchblutung zugrunde gegangen ist. Anfang 2020 hat man geglaubt, CoVID-2019 sei primär eine Lungenentzündung. So einfach ist es nicht.
Als klassische Lungenentzündung bezeichnen wir eine bakterielle Infektion, mit eitrigem Auswurf. Der Auswurf ist gelb, weil er aus verfetteten Granulozyten besteht. Deren Aufgabe war es, Bakterien als Krankheitserreger zu bekämpfen. Irgendwann ging ihnen die Energie aus. Sie halten nicht lang. Eiter entsteht. Mit einer Entzündung wird er abgeräumt. Dies geht so schnell, dass man bereits die Arbeit der Granulozyten selbst als Teil der Entzündung versteht.
SARS-CoV-2 ist ein Virus, kein Bakterium. Es befällt Zellen und programmiert sie um. Unser Körper reagiert nicht mit Granulozyten darauf. Nach einer ersten unspezifischen Reaktion entsteht die Entzündung durch spezifische T-Lymphozyten, eine andere Unterart weißer Blutkörperchen. Das sind jene natürlichen Killerzellen, deren Mordlust geweckt wird, wenn eine Zelle gar keinen MHC-Komplex präsentiert.
Im Lungengewebe von Patienten mit CoVID-2019 finden sich sehr viele Lymphozyten, angesammelt in den Wänden der Lungenbläschen. Massenweise sind dort Neutrophile, Lymphozyten, Makrophagen und Immunmediatoren.

ARDS

Eher sekundär und keineswegs immer kommt es zu einer Entzündungsreaktion. Welche Mediatoren bei der Steuerung dieses Ablaufs am wichtigsten sind, ist ungeklärt. Thrombosen und Entzündungen treiben ein Wechselspiel. Patient und Lunge kämpfen um ihr Leben im Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS).

CoVID-2019-Lunge

Viel häufiger scheint der erschwerte Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid das Problem zu sein. Ein Patient im ARDS ist erschöpft. Der Druck der Beatmungsmaschine ersetzt dann die nicht mehr mögliche Atemarbeit. CoVID-2019-Patienten dagegen kommen zu Fuß, aber mit niedrigsten Sauerstoff-Sättigungen ins Krankenhaus. Ihnen hilft die Beatmungsmaschine oft nicht. Sie benötigen Ruhe, Lagerungstherapie, manchmal extrakorporalen Gasaustausch (ECMO).

Zytokin-Sturm-Syndrom

Patienten mit CoVID-2019 erleiden einen Ansturm entzündungsfördernder Zytokine im Blut, unter ihnen Interleukin (IL)-1, IL-6, TNF und Interferon γ. Dies ist nicht spezifisch für SARS-CoV-2. Es ist auch von schweren Formen der Grippe bekannt. Es handelt sich um eine Art Panik-Reaktion des Immunsystems.

Virale Sepsis

Viele schwer oder kritisch kranke CoVID-2019-Patienten befinden sich ohne Hypotonie im Schock. Ihre Extremitäten sind kalt, die peripheren Pulse schwach. Meist liegt eine schwere metabolische Azidose vor, ein Zeichen der Dysfunktion der Mikrozirkulation. Diese Patienten erfüllten alle diagnostischen Kriterien für Sepsis und septischen Schock.

Multiorganprobleme

Jedes Virus kann prinzipiell jedes Organ infizieren. Die Viren unterscheiden sich allerdings nach ihrem Hauptzugang zum Körper und nach ihrem Erfolg im Wettlauf gegen die Immunabwehr.
Welche Organe bei SARS-CoV-2 beim einzelnen Infizierten zuerst versagen, hängt von Begünstigungen und Behinderungen des Virus ab. Wer ohnehin wenig Lungenfläche zur Atmung zur Verfügung hat, wird CoVID-2019 besonders dort verspüren. Liegt ohnehin eine generelle Gefäßschädigung vor, wie bei der Hypertonie, verschlechtert die Infektion den Gesamtzustand.
Treiben wir Sport, während der Körper das Virus abwehren will, gefährden wir unser Herz. Herzmuskelentzündungen sind der häufigste Grund für Herztransplantationen bei unter-25-Jährigen.

Niere

Es gibt Berichte über Entzündungen von Gefäßeinheiten der Niere, den Glomerula. Untersuchungen aus Wuhan zeigen, dass das Virus Zellen der Gefäße und Nierentubuli direkt infizieren kann. Ergebnisse dieser Untersuchungen liegen inzwischen für Lunge und Niere vor. Für viele andere Organe stehen sie noch aus.

Hirn

Die Infektion durch SARS-CoV-2 behindert die Mikrozirkulation. Das Gehirn reagiert empfindlich auf eine Störung der Durchblutung. Das Gehirn hat keine redundante Blutversorgung. Jede Gehirnregion ist vom Funktionieren eines einzelnen Gefäßstranges abhängig. Probleme der Blutzufuhr führen zu Störungen: Kopfschmerzen, Schlaganfälle, epileptische Anfälle oder Lähmungen sind möglich.
Der Geruchssinn bei 25 bis 30 Prozent der Patienten fällt aus. Und im weitesten Sinne ist der Riechnerv eine Ausstülpung des Gehirns, nicht nur Teil der Nase.

Herz

Wenn kleine Gefäße der Lunge in ihrer Durchflussfähigkeit gestört sind, muss das Herz einen erhöhten Druck aufwenden, um das Blut überhaupt durch die Lunge hindurch zu pumpen. Das belastet die rechte Herzkammer enorm, die normalerweise nur für einen geringen Druck ausgelegt ist. Wenn die Anforderungen an den Druck steigen, ist die rechte Kammer schnell überfordert, wodurch es zum akuten Rechtsherzversagen kommt. Die linke Herzkammer pumpt das Blut nicht in die Lunge, sondern in den restlichen Organismus. Sie ist dazu in der Lage, einen Druck herzustellen, der beim vier- bis zehnfachen des Lungenkreislaufs liegt. Egal ob durch CoVID-2019 oder eine andere Infektion: Sobald der Druck im Lungenkreislauf steigt und das rechte Herz überlastet wird, besteht Lebensgefahr.
Wenn die Lunge also durch ein Virus wie SARS-CoV-2 infiziert ist, muss der rechte Herzteil für anderthalb bis zwei Wochen unter Volllast arbeiten. Er wird weit über das normale Maß belastet. Ein junger, trainierter Mensch steckt das eher weg als jemand, der bereits eine Vorschädigung hat. Doch das Virus ist offenbar auch in der Lage, das Herz selbst zu schädigen. Und die Blutgerinnsel können natürlich auch in Gefäßen im Herzen auftreten. Ein Herz, das gerade am Leistungslimit pumpt, und plötzlich selbst mit Blut schlecht versorgt wird, erlebt zwei harte Belastungen, was für ein vorgeschädigtes Herz zu viel sein kann.

Zwischenstand

SARS-CoV-2 bewirkt eine Gefäßentzündung in vermutlich allen Organen. Deren unmittelbare Folgen hängen vom Verhalten des infizierten Menschen und von seinem Gesundheitszustand ab. Meist sind ältere Menschen nicht mehr völlig gesund. Meist sind Kinder bei der Erstinfektion unbeschädigt. Es gibt darüber hinaus aber keine Risikofaktoren für einen leichten oder einen schweren Krankheitsverlauf.
CoVID-2019 betrifft alle Menschen in allen Altersgruppen. Bei Kindern zeigt sich die Infektion oft anders als bei Erwachsenen. Der menschliche Körper hat keine große Mühe mit einer Erstinfektion durch SARS-CoV-2, wenn er gesund und jung ist.
Welche Folgeschäden entstehen und wie sich eine Zweitinfektion auswirkt, ist aber völlig unklar. Wie wird es den Überlebenden der Intensivstation in fünf Jahren gehen? Was passiert mit einem Kind, wenn es sich in einem halben Jahr wieder mit SARS-CoV-2 infiziert? Was ändert sich im Körper nach einer überstandenen SARS-CoV-2-Infektion? Warum haben junge Menschen ohne Krankheitszeichen nach einer SARS-CoV-2-Infektion manchmal so schwere Lungenschäden?
Wichtig scheint absolute körperliche Schonung bei einer SARS-CoV-2-Infektion zu sein. Das Tückische: Man spürt die Infektion zunächst nicht.

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