Mit anhaltendem Verlauf der Corona-Pandemie zeigt sich immer deutlicher, dass das Virus Sars-CoV-2 in unserem Körper weit mehr Bereiche befällt als nur Atemwege und Lunge. So belegen Beobachtungen an Patienten zunehmend, dass in Verbindung mit Covid-19 auch Schädigungen des Herzmuskels auftreten können, dass die Infektion die Blutgerinnung stört, Thrombosen und Embolien fördert und dass auch die Nerven angegriffen werden können. Bei rund einem Drittel der Covid-19-Patienten wird die Infektion zudem von gastrointestinalen Symptome begleitet, darunter vor allem Durchfall und Übelkeit. Auch in Stuhlproben wurden bereits Viren nachgewiesen. Dies deutet schon länger darauf hin, dass Sars-CoV-2 auch den Darmtrakt befallen kann, zumal die Zellen an der Innenseite des Darms auch sogenannte ACE2-Rezeptoren aufweisen – Proteine, die dem Virus als Andockstellen und “Türöffner” in die Zelle dienen.
Darm-Organoide im Infektionstest
Welche Zellen im Darm tatsächlich von Sars-CoV-2 befallen werden und in welchem Ausmaß, haben nun Mart Lamers vom Erasmus Medical Center in Rotterdam und seine Kollegen untersucht. Dafür nutzten sie eine relativ neue Errungenschaft der Biomedizin: Organoide. Dabei handelt es sich um im Labor gezüchtete Miniversionen menschlicher Organe, die meist aus Vorläuferzellen der in den Geweben dieser Organe vorhandenen Zelltypen herangezogen werden. Meist sorgen dreidimensionale “Gerüste” aus speziellen Hydrogelen dafür, dass diese Mini-Organe auch die richtige Form bekommen. “Die Organoide des menschlichen Dünndarms werden aus Stammzellen des Darmepithels herangezogen und enthalten alle Zelltypen der echten Darmschleimhaut”, erklären Lamers und sein Team. “Das macht sie zu einem geeigneten Modell, um die Infektion des Darms durch Sars-CoV-2 zu untersuchen.”
Im Experiment infizierten die Forscher Darm-Organoide, die unter verschiedenen Kulturbedingungen gehalten worden waren, mit Sars-CoV-2. Je nach Kulturmethode hatten die Darmzellen unterschiedlich große Dichten des ACE2-Rezeptors auf der Zelloberfläche ausgebildet. Die Infektionstests ergaben: In allen Organoiden konnte sich das Coronavirus halten und vermehren. Unter dem Elektronenmikroskop waren Virenpartikel sowohl außerhalb als auch innerhalb der Darmzellen zu erkennen. Die Zahl der Viren stieg dabei im Verlauf von 60 Stunden dramatisch an, wie die Wissenschaftler berichten. Die infizierten Zellen begannen in dieser Zeit verstärkt damit, immunstimulierende Botenstoffe wie Zytokine und Interferon zu produzieren. Gleichzeitig erhöhte sich die Zahl der Zellen, die durch den Mechanismus der Apoptose – das zelluläre Selbstmordprogramm – zerstört wurden. “Diese Beobachtungen liefern den eindeutigen Beleg, dass Sars-CoV-2 sich in den Zellen des Gastrointestinal-Trakts vermehren kann”, sagt Lamers’ Kollege Bart Haagmans.
