Je länger die Corona-Pandemie dauert, desto mehr erfahren die Wissenschaftler über das Virus. Und diese Forschungsergebnisse sind alles andere als beruhigend. Hieß es zu Beginn, SARS-CoV-2 sei ein Lungenvirus und Covid-19 eine Lungeninfektion. Doch das scheint sich momentan wöchentlich zu ändern.
Bei Beobachtungen an Patienten stellt sich immer mehr heraus, dass dieses neuartige Coronavirus den Körper nachhaltiger schädigen kann, als bisher angenommen. So kann unter anderem auch den Herzmuskel in Mitleidenschaft gezogen werden. Ebenso beeinträchtigt das Virus auch die Blutgerinnung. Dies kann zu Thrombosen und Embolien führen. Darüber sind auch die Nerven gefährdet. Forscher des Hubrecht-Instituts in Utrecht, des Erasmus MC University Medical Center Rotterdam und der Universität Maastricht in den Niederlanden konnten nun nachweisen, dass das Coronavirus SARS-CoV-2 auch Zellen des Darms infizieren und sich dort vermehren kann.
Virus im Modell nachgewiesen
Dazu haben die Wissenschaftler das Virus mit Hilfe modernster Zellkulturmodelle des menschlichen Darms in vitro vermehrt. Anschließend überwachten sie und die Reaktion der Zellen. Die Ergebnisse der Beobachtungen dieses neuen Zellkulturmodells zeigten, wieso rund ein Drittel der COVID-19-Patienten auch über gastrointestinale Symptome wie Durchfall klagt. Bisher waren bekannte Symptome Husten, Niesen, Kurzatmigkeit und Fieber. Die Resultate zeigen zudem, wieso das Virus außerdem häufig in Stuhlproben nachgewiesen werden kann. Diese Tatsache lässt wiederum vermuten, dass sich das Virus auch über die so genannte „fäkal-orale Übertragung” verbreiten kann.
Zwar sind Atmungs- und Magen-Darm-Organe sehr unterschiedlich, es gibt aber einige wesentliche Gemeinsamkeiten: insbesondere den ACE2-Rezeptor. Dies ist der Rezeptor, durch den das COVID-19 verursachende SARS-CoV-2-Virus in die Zellen eindringen kann. Diese ACE2-Rezeptoren gibt es in großer Anzahl im Inneren des Darms. Bisher war jedoch nicht bekannt, ob Darmzellen tatsächlich infiziert werden und Viruspartikel produzieren können.
Forschung aus dem Home Office
Um diese Frage zu beantworten, verwendeten die niederländischen Forscher menschliche Darmorganoide. Das sind winzige Versionen des menschlichen Darms, die im Labor gezüchtet werden können. „Diese Organoide enthalten die Zellen der menschlichen Darmschleimhaut, was sie zu einem überzeugenden Modell für die Untersuchung einer Infektion durch SARS-CoV-2 macht“, erklärt Hans Clevers vom Hubrecht-Institut.
Es zeigte sich, dass das Virus, als es zu den Organoiden hinzugefügt wurde, schnell in eine Untergruppe der Zellen in den Darmorganoiden eindringt. Mit der Zeit nimmt die Zahl der infizierten Zellen zu. Man habe innerhalb und außerhalb der Zellen der Organoide Viruspartikel gefunden, sagt Peter Peters von der Universität Maastricht. Dazu verwendeten die Forscher Elektronenmikroskopie, eine fortschrittliche Methode zur detaillierten Darstellung verschiedener Zellbestandteile. „Aufgrund des Lockdown haben wir alle virtuellen Objektträger der infizierten Organoide fern von zu Hause aus untersucht.”
Reaktion der Darmzellen
Mit Hilfe der RNA-Sequenzierung untersuchten die Wissenschaftler die Reaktion der Darmzellen auf das Virus. Mit dieser Methode lässt sich herausfinden, welche Gene in den Zellen aktiv sind. Dabei habe sich gezeigt, dass so genannte Interferon-stimulierte Gene aktiviert würden. „Diese Gene sind dafür bekannt, dass sie eine Virusinfektion bekämpfen. Künftige Arbeiten werden sich eingehender mit diesen Genen und mit der Frage befassen, wie sie zur Entwicklung neuer Behandlungsmethoden eingesetzt werden könnten“, erklären die Forscher.
Man habe die Organoide unter verschiedenen Bedingungen kultiviert. Dies kann zu Zellen mit höheren und niedrigeren Konzentrationen des ACE2-Rezeptors führen, über den SARS-CoV-2 in die Zellen eindringen kann, heißt es in der Studie. Nachzulesen ist sie in der wissenschaftlichen Zeitschrift Science. Dabei hätten sie zu ihrer Überraschung festgestellt: Das Virus infiziere Zellen mit sowohl hohen als auch niedrigen Konzentrationen des ACE2-Rezeptors. Letztlich könnten diese Studien zu neuen Wegen führen, den Eintritt des Virus in unsere Zellen zu blockieren.
Mehr Tests
„Die in dieser Studie gemachten Beobachtungen liefern den eindeutigen Beweis, dass SARS-CoV-2 sich in Zellen des Magen-Darm-Trakts vermehren kann“, so Bart Haagmans vom Erasmus MC. „Wir wissen jedoch noch nicht, ob das SARS-CoV-2, das im Darm von COVID-19-Patienten vorkommt, eine bedeutende Rolle bei der Übertragung spielt. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass wir diese Möglichkeit genauer untersuchen sollten.“
Nicht alle an COVID-19 erkrankten Menschen weisen immer alle Symptome auf. Da auch Viren im Stuhl von Patienten nachgewiesen wurde, die keine Atemwegssymptome hatten, könnte bei Patienten mit gastrointestinalen Symptomen „besondere Aufmerksamkeit erforderlich sein“, betonen die Wissenschaftler. Es seien möglicherweise umfangreichere Tests erforderlich. Bei ihnen sollten nicht nur Nasen- und Rachenabstriche, sondern auch Rektalabstriche oder Stuhlproben verwendet werden.
Aktuell untersuchen die Forscher die Unterschiede zwischen Infektionen in der Lunge und im Darm. Dazu vergleichen sie mit SARS-CoV-2 infizierte Lungen- und Darmorganoide.
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