Coronavirus SARS-CoV-2: Was ist das für ein Virus?

SARS-CoV-2 (3D-Darstellung)
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Das Coronavirus namens SARS-CoV-2 hat sich rasend schnell verbreitet. Es ist hochansteckend und kann zu der schweren Erkrankung COVID-19 führen. Ende 2019 tauchte es praktisch aus dem Nichts auf und infizierte seitdem Millionen von Menschen. Aber warum war dieser Erreger vorher nicht bekannt und woher stammt er? Was sind eigentlich Viren und wie unterscheiden sie sich von Bakterien? Und wie ist der aktuelle Stand bei der Entwicklung von Medikamenten? Im folgenden Artikel informieren wir Sie über die Eigenheiten von Viren und betrachten dabei insbesondere das Coronavirus SARS-CoV-2 sowie seinen Infektionsweg etwas genauer.

Woher kommt SARS-CoV-2?

Diese Frage ist nicht einfach zu beantworten. Die Gruppe der Coronaviren ist schon länger bei Tieren bekannt, vor allem bei Fledermäusen. Forschende vermuten, dass das Virus SARS-CoV-2 von Tieren auf den Menschen übergegangen ist, da es zuerst bei Personen entdeckt wurde, die sich auf einem Fischmarkt in Wuhan (China) aufgehalten haben.

Um welche Tiere es sich dabei genau handelt, ist jedoch derzeit noch unklar. Laut einem Bericht der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind neben Fledermäusen auch Schuppentiere als ursprüngliche Träger des Virus denkbar. Die Hypothese, die Ausbreitung von SARS-CoV-2 könnte die Folge eines Laborunfalls sein, bewerten die Expert*innen der WHO derzeit als äußerst unwahrscheinlich.

Ist SARS-CoV-2 ein neues Virus?

SARS-CoV-2 ist eine ganz neue Variante der Coronaviren, die bisher noch nicht bekannt war. Es besteht aber eine genetische Verwandtschaft zu SARS-CoV-1, das im Jahr 2003 Schlagzeilen machte. Auch verwenden beide Coronaviren, SARS-CoV-1 und SARS-CoV-2, den gleichen Rezeptor (ACE2) auf menschlichen Zellen in den Atemwegen. Ein Rezeptor ist sozusagen eine Andockstelle einer Zelle, die beispielsweise von Viren genutzt wird, um sich an Zellen anzuheften und anschließend in sie einzudringen.

Es wird vermutet, dass SARS-CoV-2 möglicherweise durch spontane Veränderungen im Erbmaterial (Mutationen) eines anderen, eng verwandten Virus entstanden ist. Diese Veränderungen könnten es den Viren erlaubt haben, von Tieren auf den Menschen überzugehen.

Wie heißt der Rezeptor, mit dessen Hilfe das Coronavirus SARS-CoV-2 in menschliche Zellen gelangt?

Das Coronavirus SARS-CoV-2 nutzt als Andockstelle im menschlichen Körper den sogenannten ACE2-Rezeptor. Die Abkürzung steht für "Angiotensin-konvertierendes Enzym 2". Der ACE2-Rezeptor kommt unter anderem in der Lunge, im Herzen, in der Niere, in den Gefäßen sowie im Magen-Darm-Trakt vor. Zum Andocken nutzt SARS-CoV-2 ein spezielles Spike-Protein.

Die Gruppe der Coronaviren – welche Viren gehören noch dazu?

Coronaviren tragen ihren Namen aufgrund ihres kronenartigen Aussehens unter dem Elektronenmikroskop (lat. Corona = "Krone"). Sie haben eine Größe von 75 bis 90 Nanometern, kommen auf der ganzen Welt vor und gehören zu einer Familie von Viren, die sich RNA-Viren nennt.

Das Erbgut von RNA-Viren besteht aus Ribonukleinsäure. Diese hat eine essenzielle Funktion bei der Umsetzung von Erbinformationen in Proteine. Neben den RNA-Viren gibt es auch die Gruppe der DNA-Viren, deren Erbgut aus Desoxyribonukleinsäure (DNA) besteht. Zu den RNA-Viren gehören auch andere Krankheitserreger wie Masern- oder Ebola-Viren.

SARS-CoV-2 gehört mit zwei weiteren Untertypen – SARS-CoV-1 und MERS-CoV – zu einer eigenen Gruppe innerhalb der Familie der Coronaviren. Alle drei Vertreter dieser Gruppe können beim Menschen Infektionen der Atemwege hervorrufen, die von harmlosen Erkältungen bis hin zu tödlich verlaufenden, schweren Lungenentzündungen reichen:

  • SARS-CoV-1, ein bis zum Jahr 2003 unbekanntes Coronavirus, das Auslöser des Schweren Akuten Respiratorischen Syndroms (SARS) war.
  • MERS-CoV verursachte erstmals 2012 im Mittleren Osten Infektionen der Atemwege (MERS, Middle East Respiratory Syndrome), die wie bei SARS-CoV-1 und SARS-CoV-2 sehr unterschiedlich verlaufen können.
  • SARS-CoV-2 trat im Jahr 2019 erstmals in China auf und verursacht die Atemwegserkrankung COVID-19, die meist milde, grippeähnliche Symptome hervorruft. Bei einem schweren Verlauf kann es zu Lungenentzündungen, Sepsis (Blutvergiftung) oder Multiorganversagen kommen. Auch längerfristige Beschwerden nach Abklingen der akuten Erkrankung sind möglich. Dazu gehört beispielsweise Atemnot.

Wie sind Coronaviren aufgebaut?

Ein wichtiges Kennzeichen der Coronaviren ist ihre Hülle, die das Erbgut umgibt. Diese Hülle schützt das Erbgut, wenn das Virus sich außerhalb einer Wirtszelle befindet. In diesem Stadium ist das Virus infektiös und wird als Viruspartikel oder auch als Virion bezeichnet.

Die Hülle besteht aus Lipiden (also Fetten), in die Proteine (Eiweiße) eingelagert sind. Sie wird durch Wasser und Seife zerstört. Aus diesem Grund ist das gründliche Händewaschen ein effektiver Schutz vor einer Infektion mit Coronaviren.

Coronaviren unter dem Mikroskop

Coronaviren unter dem Mikroskop – © iStock.com/emarys

Wie kommt es zur Infektion mit SARS-CoV-2?

In der Virus-Hülle eingebettet befinden sich bei SARS-CoV-2 unter anderem die sogenannten Spike-Proteine, die nach außen aus der Hülle herausragen. Über diese Proteine kann sich das Virus an den sogenannten ACE2-Rezeptor auf einigen menschlichen Zellen anheften, vor allem an denjenigen in den Atemwegen.

Anschließend kann es durch einen speziellen Mechanismus in die Zielzellen eindringen. Es entlässt dort sein Erbgut, die RNA, und veranlasst die Zielzelle über eine ausgeklügelte Maschinerie, sehr viele neue Virionen zu produzieren. Man geht davon aus, dass jede einzelne infizierte Zelle 100 bis 1.000 Virionen entlässt, die sich im Anschluss an weitere Zellen anheften oder auch über Tröpfchen auf andere Personen übertragen werden können. Besonders sogenannte Aerosole, wenige Mikrometer große Tröpfchen, die beim Sprechen und Atmen ausgestoßen werden, spielen bei der Übertragung eine Rolle.

Gibt es ein Medikament gegen SARS-CoV-2?

Die Forschungen zu einem Medikament gegen SARS-CoV-2 laufen weiterhin auf Hochtouren. Zu einem der vielversprechendsten Medikamente, die bei einer Infektion mit dem Coronavirus eingesetzt werden, zählt derzeit das entzündungshemmende Glukokortikoid Dexamethason.

Auch das Ebola-Medikament Remdesivir wurde zwischenzeitlich als wirksames Mittel gegen eine Infektion gehandelt. Es soll die Ausbreitung des Coronavirus im Körper hemmen und den Heilungsprozess positiv beeinflussen. Erste Studien deuten jedoch nur auf eine begrenzte Wirksamkeit gegen SARS-CoV-2 hin.

Weitere Therapieansätze, die sich im Moment in der Studienphase befinden, sind unter anderem der Einsatz von Monoklonalen, also künstlich hergestellten, Antikörpern sowie der Einsatz von Rekonvaleszentenplasma, also dem Blutplasma von Personen, die bereits eine Infektion mit dem Coronavirus überstanden haben.

Weiter fortgeschritten ist mittlerweile bereits die Impfstoffentwicklung. Unterschiedliche Impfstoffe sind seit einiger Zeit im Einsatz und verfügen nachweislich über eine hohe Schutzwirkung gegen schwere Krankheitsverläufe. In der Europäischen Union zugelassen sind derzeit die Vektorimpfstoffe von Johnson & Johnson und AstraZeneca sowie die mRNA-Impfstoffe von Moderna und BioNTech/Pfizer.

Viren, Bakterien, Pilze – was ist der Unterschied?

Es gibt viele Mikroorganismen, die Infektionskrankheiten auslösen können. Dazu gehören Bakterien, Viren, Pilze und Parasiten. Diese Erregergruppen sind in der Biologie unterschiedlichen Gruppen von Lebewesen zugeordnet:

  • Prokaryonten (Kernlose, das heißt es ist kein Zellkern vorhanden): Bakterien
  • Eukaryonten (Kernhaltige, es ist ein Kern vorhanden): Pilze und Parasiten

Die sehr kleinen Viren nehmen eine Sonderstellung ein. Viren zählen genau genommen gar nicht zu den Lebewesen, da sie keinen eigenen Stoffwechsel betreiben. Für ihre Fortpflanzung benötigen sie daher fremde Zellen, die Wirtszellen. Wirtszellen können Pflanzenzellen, tierische Zellen oder menschliche Zellen sein. Außerhalb ihrer Wirtszellen können Viren teilweise lange überleben und ansteckend bleiben.

Warum wirken Antibiotika nicht gegen Viren?

Alle der genannten Gruppen grenzen sich durch ihre spezielle Bauweise voneinander ab. Dies betrifft unter anderem das Vorhandensein, den Aufbau und die Zusammensetzung von Zellbestandteilen wie

  • Zellwand
  • Zellmembran
  • Nukleinsäuren (Erbmaterial)
  • Ribosomen (Eiweißfabrik)

Diese Unterschiede in der Anatomie der Zellen sind Voraussetzung für die Zielgenauigkeit und Wirksamkeit vieler Medikamente, beispielsweise der Antibiotika. Antibiotika entfalten ihre Wirkung an der Zellwand oder an den Ribosomen von Bakterien. Da diese Bestandteile bei Viren nicht vorkommen, sind Antibiotika bei Infektionen, die durch Viren verursacht wurden, unwirksam. Das ist auch der Grund, warum Antibiotika bei COVID-19 nicht eingesetzt werden können.

Welche Krankheiten werden durch Viren ausgelöst?

Viren können beim Menschen eine ganze Palette von Krankheiten auslösen. Diese reichen von harmlosen Erkrankungen wie der gewöhnlichen Erkältung, einfachen Magen-Darm-Infektionen, Lippenherpes oder Warzen bis hin zu schweren und ernstzunehmenden Infektionen wie einer Hepatitis (Leberentzündung), Tollwut oder AIDS. Auch einige Kinderkrankheiten wie Masern, Mumps, Röteln oder Windpocken werden durch Viren verursacht.

Auf welchen Wegen können Viren übertragen werden?

Nicht alle Viren sind gleichermaßen ansteckend. Bei manchen ist intensiver Kontakt für eine Übertragung von Mensch zu Mensch notwendig. Bei anderen Viren ist es ausreichend, wenn sich die Personen im gleichen Raum aufhalten, bei wieder anderen spielt eine direkte Übertragung gar keine Rolle. Man unterscheidet unter anderem folgende Übertragungswege:

  • Infektion über Lebensmittel: Mit Viren verunreinigte Lebensmittel gelangen direkt in Magen und Darm und können die Funktion des Verdauungssystems durcheinanderbringen.
  • Schmierinfektion: Dieser Übertragungsweg wird auch als Kontaktinfektion bezeichnet, weil die Ansteckung im Zuge von Berührungen erfolgt. Hierfür reicht ein Händeschütteln oder der Kontakt mit Gegenständen, an denen Erreger haften, wie beispielsweise Türklinken, Handläufe oder Haltestangen in Bus und Bahn. Werden die Hände nach der Berührung dieser Oberflächen zum Gesicht geführt, dann kann es über die Schleimhäute von Mund, Nase oder Augen zur einer Ansteckung kommen.
  • Tröpfcheninfektion: Wenn infizierte Menschen husten, niesen oder sprechen, gelangen winzige Tröpfchen, die die Viren enthalten, in die Luft. Werden sie von anderen eingeatmet oder gelangen sie direkt auf die Schleimhäute von Nase, Mund oder Augen, kann es zur Ansteckung kommen.

Coronaviren, darunter SARS-CoV-2, werden über virushaltige Tröpfchen und über Oberflächen, die mit dem Virus verunreinigt sind, von Mensch zu Mensch übertragen.

Quellen

Aktualisiert: 29.06.2021 - Autor: Dr. rer. nat. Isabel Siegel, Diplom-Biologin und Medizinautorin

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