Obwohl der Covid-19-Erreger Sars-CoV-2 ein neues Pathogen ist, haben viele Menschen bereits Gedächtnis-Immunzellen gegen das Virus. Grund dafür ist offenbar eine Kreuzimmunität durch frühere Infektionen mit harmlosen Erkältungs-Coronaviren. Forscher haben nun untersucht, wie dieses Immungedächtnis die Reaktion des Körpers auf Sars-CoV-2 und die Impfung beeinflusst. Demnach könnten frühere Erkältungsinfekte eine Erklärung liefern, warum viele Menschen nur leichte oder asymptomatische Covid-19-Verläufe haben. Zudem machen die Gedächtnis-Immunzellen womöglich die Impfung effektiver. Die Kreuzimmunität nimmt allerdings mit dem Alter ab.
Wird das Immunsystem mit einem neuen Virus konfrontiert, hat es üblicherweise noch keine spezifischen Abwehrmechanismen. Das Virus kann sich also im Körper vermehren und Schaden anrichten, bevor ausreichend Antikörper gebildet wurden. Sars-CoV-2 ist ein solches neues Virus. Dennoch scheint es die Immunsysteme vieler Menschen nicht ganz unvorbereitet getroffen zu haben. Nur etwa fünf Prozent der Infizierten erleiden schwere Verläufe. Viele andere haben dagegen nur leichte oder gar keine Symptome.
Ähnlichkeit mit harmlosen Verwandten
„Es gibt inzwischen starke Belege dafür, dass es eine Kreuzreaktivität mit Antikörpern gegen harmlose Erkältungs-Coronaviren gibt“, erklärt ein Forschungsteam um Lucie Loyal von der Charité Universitätsmedizin Berlin. Diese Kreuzreaktivität beruht darauf, dass einige Oberflächenstrukturen von Sars-CoV-2, darunter auch das Spike-Protein, eine starke Ähnlichkeit mit anderen, harmlosen Coronaviren aufweisen. Hat der Körper in der Vergangenheit bereits Antikörper gegen solche Erkältungs-Coronaviren gebildet, können diese auch das neue Coronavirus Sars-CoV-2 angreifen.
Unklar war bislang allerdings, wie sich diese Kreuzreaktivität auf den Verlauf einer Sars-CoV-2-Infektion auswirken. „Wir haben angenommen, dass kreuzreagierende T-Helferzellen eine schützende Wirkung haben, eine frühere Erkältung mit endemischen, das heißt seit vielen Jahren in der Bevölkerung zirkulierenden, Coronaviren also die Symptome bei Covid-19 abmildert“, sagt Loyal. „Es hätte aber auch das Gegenteil der Fall sein können. Bei manchen Viren führt eine zweite Infektion mit einem ähnlichen Virusstamm nämlich zu einer fehlgeleiteten Immunantwort, mit negativen Auswirkungen auf den Krankheitsverlauf.“
Erkältungen können zu milderen Verläufen verhelfen
Um herauszufinden, wie sich die Kreuzreaktivität bei Sars-CoV-2 auswirkt, untersuchten die Forscher Blutproben von Menschen, die noch nie mit dem Virus in Kontakt gekommen waren. Tatsächlich fanden sie darin T-Helfer-Gedächtniszellen, die an verschiedene Oberflächenstrukturen von Sars-CoV-2 binden konnten, vor allem im Bereich des Spike-Proteins. Zum anderen analysierten sie im Detail das Immunsystem von 17 Patienten aus der Studienpopulation, die während der Studienlaufzeit an Covid-19 erkrankten. Dabei zeigte sich, dass der Körper T-Helferzellen, die er gegen endemische Erkältungscoronaviren gebildet hatte, tatsächlich auch gegen Sars-CoV-2 mobilisierte. Außerdem fiel die Immunantwort gegen Sars-CoV-2 qualitativ umso besser aus, je mehr dieser kreuzreagierenden Zellen vor der Infektion vorhanden waren.
„Bei Erkältungen mit harmloseren Coronaviren baut das Immunsystem also eine Art universelles, schützendes Coronavirus-Gedächtnis auf“, erklärt Co-Autorin Claudia Giesecke-Thiel vom Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik in Berlin. „Wenn es nun mit Sars-CoV-2 in Kontakt kommt, werden solche Gedächtniszellen wieder aktiviert und greifen auch den neuen Erreger an. Das könnte zu einer schnelleren Immunantwort gegen Sars-CoV-2 beitragen, die einer ungehinderten Ausbreitung des Virus im Körper zu Beginn der Infektion entgegensteht und so den Verlauf der Erkrankung vermutlich günstig beeinflusst.“ Damit liefert die Studie den Wissenschaftlern zufolge eine von mehreren Erklärungen, warum eine Sars-CoV-2-Infektion bei verschiedenen Menschen so unterschiedlich verläuft.
Immungedächtnis unterstützt die Impfung
Zugleich betont Giesecke-Thiel: „Die Kreuzreaktivität bedeutet aber nicht, dass man durch vergangene Erkältungen mit Sicherheit vor Sars-CoV-2 geschützt ist. Eine Impfung ist in jedem Fall wichtig.“ Doch auch für die Effektivität der Impfung können die Gedächtnis-Immunzellen von früheren Erkältungen bedeutsam sein. Das stellten die Forscher fest, als sie die Immunreaktion von 31 gesunden Probanden vor und nach der Impfung untersuchten. Während normale T-Helferzellen über einen Zeitraum von zwei Wochen schrittweise aktiviert wurden, sprachen die kreuzreagierenden T-Helferzellen innerhalb von einer Woche sehr rasch auf die Impfung an. Dadurch konnte der Körper so schnell Antikörper gegen das Spike-Protein produzieren, wie es sonst nur bei Auffrischimpfungen der Fall ist.
„Auch bei der Impfung kann der Körper also zumindest teilweise auf ein Immungedächtnis zurückgreifen, wenn er bereits Erkältungen mit endemischen Coronaviren durchgemacht hat“, sagt Loyals Kollege Andreas Thiel. „Das könnte die überraschend schnelle und sehr hohe Schutzwirkung erklären, die wir zumindest bei jüngeren Menschen schon nach einer Covid-19-Erstimpfung beobachten.“
Kreuzreaktivität nimmt mit dem Alter ab
Ältere Menschen profitieren allerdings offenbar weniger vom Immungedächtnis. Blutproben von 568 gesunden Probanden zeigten, dass mit dem Alter sowohl die Anzahl der kreuzreagierenden T-Zellen als auch ihre Bindungsstärke abnehmen. Den Autoren zufolge ist dies auf natürliche Veränderungen des alternden Immunsystems zurückzuführen. „Der Vorteil, den eine harmlose Coronavirus-Erkältung jüngeren Menschen bei der Bekämpfung von Sars-CoV-2 und auch beim Aufbau des Impfschutzes häufig bringt, fällt bei älteren Menschen leider geringer aus“, sagt Thiel. „Eine dritte Auffrischungsimpfung könnte in dieser stärker gefährdeten Bevölkerungsgruppe die schwächere Immunantwort vermutlich ausgleichen und für einen ausreichenden Impfschutz sorgen.“
Quelle: Lucie Loyal (Charité Universitätsmedizin Berlin) et al., Science, doi: 10.1126/science.abh1823
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