Von der Nase in die Lunge: Das Coronavirus SARS-CoV-2 gelangt offenbar zuerst über die Zellen der Nasenschleimhaut in unseren Körper, wie ein Experiment nun bestätigt. Demnach wurden die Zilienzellen der Nase am stärksten und schnellsten vom Virus befallen, Zellen der Bronchien und Lunge waren weniger anfällig. Zudem stellten die Forscher starke Unterschiede bei Zellen von verschiedenen Probanden fest – das könnte erklären, warum einige Menschen kaum Symptome entwickeln.
Schon länger weiß man, dass SARS-CoV-2 einen speziellen Rezeptor auf der Oberfläche der menschlichen Zellen nutzt, um in diese einzudringen. Das Virus dockt dafür mit einem Teil seines krönchenartigen Spike-Proteins an diesen sogenannten AC2-Rezeptor an. Studien haben bereits gezeigt, dass der ACE2-Rezeptor auf den zilientragenden Zellen der Atemwegsschleimhäute sitzt, aber auch im Darm, an den Innenwänden der Blutgefäße, in den Nieren und im Nervensystem von Zellen exprimiert wird.
Vor einigen Wochen hat ein Forscherteam zudem festgestellt, dass die Flimmerzellen der Nasenschleimhaut besonders viele ACE2-Rezeptoren produzieren. Sie standen deshalb schon damals im Verdacht, eine wichtige Rolle für die Infektion mit dem Coronavirus zu spielen.
Infektion in Zilienzellen der Nase am stärksten
Jetzt liefert eine weitere Studie dafür die Bestätigung. Forscher um Yixuan Hou von der University of North Carolina in Chapel Hill haben dafür das Coronavirus geklont und sein Genom um ein grünleuchtendes Quallenprotein ergänzt. Mit diesem Virus infizierten sie dann Kulturen verschiedener Zellentypen aus Nase, Bronchien und Lunge. Durch das grüne Leuchten konnten sie mitverfolgen, wie schnell und heftig die verschiedenen Zellen befallen wurden.
Das Ergebnis: In den Zilienzellen der Nase vermehrte sich das Virus schneller und stärker als in den Zelltypen aus den unteren Atemwegen. Bereits nach 24 Stunden gab es in den Nasenzellen deutlich höhere Virentiter, wie die Forscher berichten. Eine ergänzende Untersuchung ergab, dass dieses Infektionsmuster ziemlich genau die Dichte der ACE2-Rezeptoren auf den verschiedenen Zelltypen widerspiegelte. Denn auch sie nahm von der Nase über die unteren Atemwege bis in die Lunge hin ab.
„Die Muster der ACE2-Expression entsprachen dem Gradient, den wir bei der Infektion der Zelltypen von der Nase bis in die Lunge beobachtet haben“, berichten Hou und seine Kollegen.
Individuelle Unterschiede
Nach Ansicht der Forscher spricht dies dafür, dass die Nase die erste Eintrittspforte für SARS-CoV-2 sein könnte. Das passe auch zu der Erkenntnis, dass dieses Virus durch Tröpfchen, aber möglicherweise auch durch Aerosole übertragen werde. „Modellstudien sprechen dafür, dass virenhaltige Aerosole die höchste Ablagerungsdichte in der Nase erreichen“, erklären die Wissenschaftler.
Interessant auch: Die in den Experimenten verwendeten Zellen stammten von neun verschiedenen Spendern – und zeigten große individuelle Unterschiede in ihrer Anfälligkeit gegenüber SARS-CoV-2. „Bemerkenswert ist, dass die Variabilität dabei in der Nase geringer war als in den unteren Atemwegen“, berichten die Forscher. Das könnte möglicherweise erklären, warum nur einige mit dem Coronavirus infizierte eine Lungenentzündung entwickeln.
Von der Nase in die Lunge
Von der Nase aus könnte das Coronavirus dann durch das Einatmen von Schleimtröpfchen aus Nase und Rachen bis in die Lunge gelangen. Der Nasenschleim wird im Laufe der Zeit von den Nasen-Flimmerhärchen in den Rachen hinabtransportiert und sammelt sich dort, bis er abgeschluckt wird. Gerade im Schlaf können aber auch Teile dieses Schleims mit der Atemluft bis in die Lunge gelangen. „Es ist wohlbekannt, dass ein solches Aspirieren von Sekreten ein Schlüsselfaktor für viele Infektionskrankheiten der unteren Atemwege ist“, sagen Hou und seine Kollegen.
Ein weiteres Indiz für eine solche sekundäre Infektion der Lunge fanden die Wissenschaftler bei der Autopsie von vier an Covid-19 gestorbenen Patienten. Die Lunge der Patienten zeigte ein fleckiges, „geklumptes“ Muster der Infektion, bei der die Schäden und Infektionszeichen nicht gleichmäßig über das Lungengewebe und die Lungenbläschen verteilt war. „Diese Merkmale passen zur Ansaugung infektiösen Materials in die Lunge“, so die Forscher.
Dieser Transportmechanismus könnte bei bestimmten Risikogruppen dazu beitragen, dass sie schwere Verläufe von Covid-19 entwickeln. Denn wie Hou und sein Team berichten, kommt das nächtliche Ansaugen von Schleim aus dem Rachen in die Lunge besonders häufig bei Menschen vor, die älter sind, übergewichtig oder unter Diabetes leiden. Bei ihnen könnte das Coronavirus demnach besonders leicht und reichlich in die Lunge gelangen. (Cell, in press; doi: 10.1016/j.cell.2020.05.042)
Quelle: University of North Carolina Health Care
