Etwa fünf Prozent der Menschen, die sich mit Sars-CoV-2 infizieren, entwickeln ein akutes Atemnotsyndrom (Acute Respiratory Distress Syndrom, ARDS), bei dem ihre Lunge nicht mehr in der Lage ist, genug Sauerstoff aus der Luft aufzunehmen. Diese Patienten müssen oft über viele Tage hinweg künstlich beatmet oder an eine Herz-Lungen-Maschine (ECMO) angeschlossen werden. Doch selbst bei optimaler intensivmedizinischer Behandlung überlebt von den Patienten mit schwerem Covid-19-Verlauf nur ungefähr jeder zweite. Wie und warum Sars-CoV-2 die Lunge allerdings so schwer schädigt, war bislang unklar.
Vernarbtes Lungengewebe
Ein Team um Daniel Wendisch von der Charité – Universitätsmedizin Berlin ist nun dem Krankheitsmechanismus auf die Spur gekommen. Dazu untersuchten die Forscher zunächst anhand von mikroskopischen Aufnahmen die Lungen verstorbener Covid-19-Patienten. „Bei fast allen Betroffenen haben wir enorme Schäden entdeckt: Die Lungenbläschen waren weitgehend zerstört, die Wände deutlich verdickt. Außerdem fanden wir ausgeprägte Ablagerungen von Kollagen, welches ein Hauptbestandteil von Narbengewebe ist. All dies ist charakteristisch für eine schwere Fibrose“, beschreibt Co-Autor Peter Boor von der RWTH Aachen. „Diese Beobachtungen weisen darauf hin, dass wir es beim Covid-19-Lungenversagen mit einem sogenannten fibroproliferativen ARDS zu tun haben, also einer besonders schweren Form des Lungenversagens. Das könnte erklären, warum wir die Betroffenen so lange beatmen müssen.“
Doch was genau liegt der starken Vernarbung der Lunge zugrunde? „Bei Covid-19 entwickelt sich ein Lungenversagen typischerweise erst in der zweiten oder dritten Woche nach Symptombeginn, wenn die Viruslast eigentlich schon wieder sinkt“, erklärt Wendischs Kollege Leif Erik Sander. „Das weist darauf hin, dass nicht die unkontrollierte Virusvermehrung zum Versagen der Lunge führt, sondern nachgeschaltete Reaktionen, beispielsweise des Immunsystems, eine Rolle spielen.“ Um dies näher zu überprüfen, analysierten die Wissenschaftler mit Hilfe von Einzelzellanalysen, welche und wie viele Immunzellen sich in den Lungen schwer erkrankter oder verstorbener Covid-19-Patienten befanden. Das Ergebnis: Bei Betroffenen, die ein Lungenversagen entwickelten, sammelten sich vor allem Fresszellen des Immunsystems, sogenannte Makrophagen, in der Lunge an. Diese sind üblicherweise dafür verantwortlich, Krankheitserreger und Zellabfall zu beseitigen, tragen aber auch zur Wundheilung bei.
Sars-CoV-2 programmiert Makrophagen um
„Überraschenderweise zeigten die Makrophagen bei schwerem Covid-19 ähnliche Eigenschaften wie bei einer chronischen Form der Lungenvernarbung, der idiopathischen Fibrose“, sagt Co-Autor Antoine-Emmanuel Saliba vom Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) in Würzburg. Bei dieser unheilbaren Erkrankung vernarbt die Lunge unaufhaltsam bis zum Verlust der Organfunktion. Die Ursache ist unbekannt und unter allen Formen der Lungenfibrose hat sie die schlechteste Prognose. Ähnlich wie bei der idiopathischen Fibrose stimulieren die Makrophagen bei schwerem Covid-19 bestimmte Zellen des Bindegewebes, die für die Bildung von Narbengewebe verantwortlich sind und sich in der Folge stark vermehren.
