Lungenschäden bei COVID-19-Erkrankungen verstehen

Einblick in infiziertes Lungengewebe: Schon am zweiten Tag befällt SARS-CoV-2 - rot markiert - fast alle Bereiche der Lunge – auskleidende Zellen der Atemwege (B) wie auch Zellen der Lungenbläschen (C und D). Makrophagen (E). © Dietert - Gruber l Freie Universität Berlin.

Einblick in infiziertes Lungengewebe: Schon am zweiten Tag befällt SARS-CoV-2 - rot markiert - fast alle Bereiche der Lunge – auskleidende Zellen der Atemwege (B) wie auch Zellen der Lungenbläschen (C und D). Makrophagen (E). © Dietert - Gruber l Freie Universität Berlin.

 

Seit eineinhalb Jahren versuchen Forschende auf der ganzen Welt, die durch das Coronavirus SARS-CoV-2 verursachte Erkrankung COVID-19 zu verstehen. Forschende der Charité – Universitätsmedizin Berlin, des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) und der Freien Universität Berlin haben die zellulären Mechanismen zu Beginn einer entzündlichen Lungenschädigung, ausgelöst durch eine SARS-CoV-2-Infektion, untersucht.

Anhand verfügbarer Patientenproben konnte das Team um Prof. Dr. Martin Witzenrath, Stellvertretender Direktor der Medizinischen Klinik mit Schwerpunkt Infektiologie und Pneumologie der Charité, wertvolle Informationen über Mechanismen und Verlauf der Erkrankung gewinnen. Um darüber hinaus Lungenareale zu untersuchen, die sich bei Patientinnen und Patienten nicht ohne Weiteres betrachten lassen und Einblicke in die Frühphase der Erkrankung zu erhalten, zogen die Forschenden ein Hamstermodell heran.

Gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Berliner Institut für Medizinische Systembiologie (BIMSB) des MDC, Virolog:innen und Tiermediziner:innen der Freien Universität sowie Datenexpert:innen des Berlin Institute of Health (BIH) in der Charité haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in ihrer aktuellen Arbeit eine genaue Charakterisierung der SARS-CoV-2-Infektion im Tiermodell vorgenommen und diese mit Datensätzen aus Proben von Patientinnen und Patienten untermauert. Die Analyse soll das derzeit wichtigste nicht transgene Modell für COVID-19, den Goldhamster, zur Entwicklung von Therapien nutzbar machen. Hamster infizieren sich mit denselben Virusvarianten wie Menschen. Auch entwickeln sie ähnliche Krankheitssymptome, und ihre Lunge wird bei einer schweren Erkrankung geschädigt. 

Dadurch konnte das Team zeigen, dass nicht die Vermehrung des Virus, sondern die darauffolgende starke Entzündungsreaktion verantwortlich für die Zerstörung des Lungengewebes ist. Vor allem die Zellen der Blutgefäße, insbesondere im Endothel, reagieren stark auf das Virus, ohne selbst infiziert zu sein. Nimmt die Krankheit einen schweren Verlauf, können verschlossene Blutgefäße und instabile Gefäßwände zu einem akuten Lungenversagen führen. Bei moderaten COVID-19-Erkrankungen dagegen spielen Gefäßschäden sehr wahrscheinlich keine Rolle. 

Das nun bestätigte Modell soll zur Entwicklung von wirksamen und sicheren Therapien bei COVID-19 beitragen. Dafür wollen die Forschenden herausfinden, warum die Infektion hier schwerer verläuft und nicht selbstlimitierend ist wie im Fall des Goldhamsters. Allerdings galten Hamster in der Versuchstierkunde bislang eher als Exoten, weswegen noch einige Wissenslücken bestehen.