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SARS-CoV-2
(SARS-Coronavirus 2; SARS = severe acute respiratory syndrome). Im Dezember 2019 traten gehäuft Fälle von Erkrankungen mit Anzeichen einer viralen Lungenentzündung unbekannter Ursache in der chinesischen Stadt Wuhan, Provinz Hubei, auf. Aus den Patienten konnte ein bisher nicht bekanntes neues Coronavirus, SARS-CoV-2, isoliert werden. SARS-CoV-2 induziert zum Teil schwere Erkrankungen der unteren Atemwege. Die durch SARS-CoV-2 hervorgerufene Erkrankung wurde als COVID-19 = coronavirus disease 2019 bezeichnet. Die WHO erklärte den COVID-19-Ausbruch am 11.03.2020 zur Pandemie.
Virustaxonomie
Sequenzanalysen zeigten, dass das neue Coronavirus, wie auch das 2003 erstmals aufgetretene SARS-Coronavirus (SARS-CoV) zum Genus Betacoronavirus, Subgenus der Sarbecovirus gehört, was zur Namensgebung SARS-CoV-2 führte[1]. Innerhalb der Sarbecoviren gehört SARS-CoV zu Clade 3 und SARS-CoV-2 zu Clade 2. Der nächste genetische Verwandte zu SARS-CoV-2 ist ein Betacoronavirus, das aus einer Probe Fledermauskot isoliert worden war[2]. Da Fledermäuse nicht auf dem Markt gehandelt wurden, infizierte das Virus wahrscheinlich zunächst ein anderes Säugetier, ehe SARS-CoV-2 als Zoonose auf den Menschen übertragen wurde.
Zum Aufbau und zur Virusvermehrung siehe auch Coronaviren.
Pathogenese
Wie das SARS-CoV infiziert SARS-CoV-2 ACE2-Rezeptor-tragende Zellen (ACE2 = Angiotensin-konvertierendes Enzym 2, siehe auch APN01) der tiefen Atemwege. Im Gegensatz zu SARS-CoV kann das neue SARS-CoV-2 offenbar aber auch im Rachen und oberen Respirationstrakt replizieren[3]. Entsprechend ist SARS-CoV-2 auch in Abstrichen des Rachenbereichs nachweisbar. Dies begründet die effiziente Mensch-zu-Mensch-Übertragbarkeit von SARS-CoV-2, was zur schnellen Ausbreitung beiträgt.
Übertragung
Hauptübertragungsweg
Hauptübertragungsweg ist die respiratorische Aufnahme virushaltiger Aerosole, die beim Atmen, Husten, Sprechen und Niesen einer infizierten Person ausgeschieden werden. Kleine virushaltige Aerosole (kleiner als 5 μm) wie sie beim Atmen und Sprechen, aber noch stärker beim Schreien und Singen entstehen, können über längere Zeit in der Luft schweben und sich in geschlossenen Räumen verteilen, und so das Risiko einer Infektion verstärken. Die Wahrscheinlichkeit einer Exposition gegenüber Tröpfchen und Aerosolen im Umkreis von 1–2 m um eine infizierte Person herum ist erhöht. Ein effektiver Luftaustausch durch gute Durchlüftung kann die Aerosolkonzentration in einem Raum reduzieren. Bei gleichzeitiger Wahrung des Mindestabstandes ist die Übertragungswahrscheinlichkeit im Außenbereich aufgrund der Luftbewegung geringer. Bei Aerosol-produzierenden Vorgängen in der medizinischen Versorgung wie z. B. Intubation, Bronchoskopie oder zahnärztliche Prozeduren, ist ebenfalls das Risiko einer Übertragung mittels Aerosolen auf ärztliches/pflegerisches Personal erhöht. Zur Verhinderung der Übertragung werden spezielle Atemschutzmasken getragen.
Es gibt momentan keine verlässlichen Hinweise, dass eine vertikale Übertragung von der (infizierten) Mutter auf ihr Kind (vor, während, nach der Geburt) stattfindet. Ähnlich wie bei SARS- und MARS-CoV sind Schmierinfektionen durch kontaminierte Oberflächen möglich[4].
Asymptomatische bzw. präsymptomatisch-Infizierte
Infizierte tragen wahrscheinlich wesentlich zur weiteren Verbreitung von SARS-CoV-2 bei. Die Infektiosität in der präsymptomatischen Phase liegt im Mittel bei 2 Tage (Spannbreite 1–4 Tage) und ist am höchsten am Tag vor Symptombeginn. In verschiedenen Studien waren Patienten durchschnittlich 5 bzw. 7 Tage nach Symptombeginn infektiös, mit im Verlauf abnehmender Infektiosität. Sichere Angaben zur Dauer der Infektiosität sind bisher nicht möglich.
Detaillierte Informationen über den Anteil präsymptomatischer und asymptomatischer Infektionen stehen aus Untersuchungen eines japanischen Kreuzfahrtschiffs zur Verfügung. Von 3711 Passagieren und Besatzungsmitgliedern waren 712 mit SARS-CoV-2 infiziert. 58 % (410 Menschen) waren zum Zeitpunkt der Testung asymptomatisch. Davon blieben 90 Menschen asymptomatisch (12 % aller Infizierten) bis zum Verschwinden der Infektion (2 nachfolgende negative PCR-Tests, PCR = polymerase chain reaction). Im Durchschnitt vergingen 9 Tage vom ersten positiven PCR-Ergebnis bis zum ersten negativen Test[5].
Basisreproduktionszahl
Die Zahl (R0), die die durchschnittliche Anzahl der durch eine infizierte Person ausgehenden Folgeinfektionen wiedergibt, wird in verschiedenen Studien zwischen 2,4 und 3,3 angegeben. Es scheint allerdings, dass manche Infizierte sehr viele andere Menschen infizieren (sogenannte „Superspreader“) während andere das Virus nur an wenige oder niemanden weitergeben. Um den Coronavirus-Ausbruch einzudämmen, muss die effektive Reproduktionszahl unter 1 sein.
Stabilität
In einer Studie mit experimentell hergestellten, mit SARS-CoV-2-Viren angereicherten Aerosolen, waren vermehrungsfähige Viren bis zu drei Stunden nachweisbar. Dagegen waren Halbwertszeiten von 5–7 h auf festen Oberflächen unter Bedingungen, die geschlossenen Räumen entsprechen, gefunden worden und nach 18–23 h war die Infektiosität um 90 % reduziert. Es gibt Anhaltspunkte dafür, dass SARS-COV-2 auf Oberflächen zum Teil durch Sonnenlicht inaktiviert werden könnte. In einer Simulation wurden 90 % der Viruspartikel in künstlich hergestellten Aerosolen aus Speichel nach weniger als sieben Minuten inaktiviert[6].
Klinische Symptomatik
Die Inkubationszeit liegt im Mittel bei 5–6 Tagen (Spannweite 1 bis 14 Tage). Die Untersuchung verschiedener Kohorten brachten einen Manifestationsindex (Anzahl der Infizierten, die tatsächlich erkranken) für COVID-19 von 56–86 % in Deutschland. Die Krankheitsverläufe sind vielfältig, variieren stark, von symptomlosen Verläufen bis zu schweren Pneumonien mit Lungenversagen und Tod. Laut Daten aus dem deutschen Meldesystem werden zurzeit laut RKI ca. 12 % der in Deutschland gemeldeten Fälle hospitalisiert[7].
Als häufigste Symptome unter den Patienten in Deutschland werden Geruchs- und Geschmacksverlust, Husten und Fieber genannt, gefolgt von Schnupfen und Halsschmerzen. Weitere Symptome sind Kopf- und Gliederschmerzen, Appetitlosigkeit, Gewichtsverlust, Übelkeit, Bauchschmerzen, Erbrechen, Durchfall, Konjunktivitis, Hautausschlag, Lymphknotenschwellung, Apathie, Somnolenz.
Schwere COVID-19-Verläufe sind charakterisiert durch hohes Fieber mit Atemnot und Anzeichen einer viralen Lungenentzündung mit bilateralen Läsionen. Zu den möglichen Komplikationen zählen akutes progressives Lungenversagen, Anämie, akute Herzprobleme, Sekundärinfektionen.
Risikogruppen für schwere Verläufe
Obwohl schwere Verläufe auch bei Personen ohne Vorerkrankung und bei jüngeren Patienten auftraten, werden bei bestimmten Personengruppen schwere Krankheitsverläufe häufiger beobachtet. Dies sind: ältere Personen (ab etwa 50–60 Jahren), Raucher, stark adipöse Menschen und Personen mit bestimmten Vorerkrankungen wie Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems (z. B. koronare Herzerkrankung und Bluthochdruck), chronische Lungenerkrankungen (z. B. COPD), chronische Lebererkrankungen, Patienten mit Diabetes mellitus, mit einer Krebserkrankung, sowie mit geschwächtem Immunsystem (z. B. aufgrund Erkrankung oder durch die Einnahme von Medikamenten, die die Immunabwehr herabsetzen können). Zurzeit gibt es keine Daten, die ein erhöhtes Risiko für schwere Krankheitsverläufe bei schwangeren Frauen belegen.
Letalität
Laut RKI beschreibt die Letalität die Anzahl der verstorbenen Fälle (Fall-Verstorbenen-Anteil) als Anteil der Zahl der (tatsächlich) erkrankten Fälle. Da die Zahl der tatsächlich Erkrankten unbekannt ist, liegen dazu keine verlässlichen Daten vor, siehe dazu Literatur[7].
Therapie
Neutralisierende Antiköper-Rekonvaleszenzplasmen: Personen entwickeln in der Regel im Verlauf einer SARS-CoV-2-Infektion spezifische Antikörper, die gegen das Nucleocapsid- oder Spike-Protein gerichtet sind. Erste Studien zu neutralisierenden Antikörpern, die auf eine protektive Immunität hindeuten, zeigen, dass diese ab Ende der zweiten Woche nach Symptombeginn nachweisbar sind. Im Moment wird davon ausgegangen, dass genesene Patienten ein nur sehr geringes Reinfektionsrisiko haben, obwohl beweisende Daten bisher nicht vorliegen. Es stehen Daten zur klinischen Effektivität der Transfusion von Rekonvaleszenzplasma aus 5 Studien mit 27 Patienten zur Verfügung, die aber unterschiedliche Dosen zwischen Tag 6 und 50 nach Symptombeginn erhielten. Bei allen Patienten zeigte sich eine Verbesserung der Symptome, Reduktion der viralen Last und einen Anstieg der neutralisierende Antiköper. Alle Patienten in den Studien überlebten, erhielten allerdings noch andere Behandlungen. Somit ist es nicht eindeutig gezeigt, dass der Effekt auf das Konvaleszenz-Plasma zurück ging. Kontrollierte große Studien sind notwendig, um dies zu untersuchen[8]. Die Identifizierung und Klonierung von potenten neutralisierenden Antiköpern aus Patienten könnte zukünftig eine wichtige Rolle bei der Prophylaxe und möglicherweise auch bei der Therapie von COVID-19 spielen[9,10].
Remdesivir
Eine internationale Studie mit über 1000 Teilnehmern hatte gezeigt, dass Remdesivir bei COVID-19-Patienten die Zeit bis zur Genesung im Schnitt von 15 Tagen auf 11 Tage verkürzen kann. Auch die Sterblichkeit ging geringfügig, allerdings nicht signifikant zurück[11]. Veklury® (Remdesivir) erhielt Ende Juni 2020 eine bedingte Genehmigung zur Behandlung von COVID-19 bei Erwachsenen und Jugendlichen ab 12 Jahren mit Lungenentzündung, die zusätzlichen Sauerstoff benötigen.
Dexamethason
Ergebnisse einer noch unveröffentlichten Studie aus England, weisen darauf hin, dass Dexamethason die Sterberate bei schweren COVID-19-Verläufen senken kann. Die Streberate war bei Patienten, die beatmet wurden, um ein Drittel gesunken.
Weiterhin wird intensiv nach Wirkstoffen gegen SARS-CoV-2 gesucht. Zu weiteren COVID-19-Wirkstoffen siehe z. B. APN01, Brilacidin, DAS181, Camostat und Maribavir.
Impfstoff
Laut WHO befinden sich derzeit mehr als 100 Impfstoff-Kandidaten in der Entwicklung, die auf unterschiedlichen Prinzipien aufbauen (z. B. DNA-, RNA-, Protein-, Subunit- oder Vektor-Impfstoffe). Aktuell werden 45 Impfstoff-Kandidaten in klinischen Studien an Menschen untersucht (Stand 29.10.2020).
Maßnahmen zur Kontrolle
Zur Inaktivierung sind Flächendesinfektionsmittel mit nachgewiesener Wirksamkeit, den Wirkbereichen „begrenzt viruzid“, „begrenzt viruzid PLUS“ und „viruzid“ geeignet.
Hygienemaßnahmen wie Husten oder Niesen in die Armbeuge oder in ein Papiertaschentuch, das danach entsorgt wird, die Vermeidung von Berührungen und regelmäßiges Händewaschen reduzieren das Risiko einer Infektion. Auch das Einhalten eines Mindestabstandes von 1,5 m zu anderen Personen und das Tragen von Mund- und Nasenschutz im öffentlichen Raum dämmen eine Virusausbreitung effizient ein, ebenso das Meiden größerer Menschenansammlungen, vor allem in geschlossenen Räumen.
Um Übertragungen zu vermeiden, werden Infektionsketten durch Identifizierung von Infizierten, Verdachtsfällen und der Ermittlung von Kontaktpersonen aufgedeckt und eine Quarantäne durch das Gesundheitsamt angeordnet. Das Robert Koch-Institut (RKI) hat für COVID-19 ein Flussschema[12] mit den Kriterien zur Definition und zum Vorgehen zur Verdachtsabklärung erstellt. Maßnahmen werden ständig der aktuellen Ausbruchssituation angepasst und sind beim Bundesgesundheitsministerium bzw. beim Robert Koch-Institut nachzulesen. Ein weiteres Hilfsmittel zur Bekämpfung der Ausbreitung des SARS-CoV-2 ist die Corona-Warn-App[13]. Mit der App können Menschen anonym und schnell darüber informiert werden, wann sie sich in der Nähe eines Infizierten aufgehalten haben und ihr Infektionsrisiko ermitteln lassen. Weltweit aktuelle Zahlen sind jederzeit bei dem Dashboard der Johns Hopkins University abrufbar[14].
Nachweis
Der Nachweis des SARS-CoV-2 erfolgt über eine spezifische PCR (polymerase chain reaction). Das Probenmaterial sollte sowohl aus dem oberen (Nasopharynx-Oropharynx-Abstriche) als auch aus den unteren Atemwegen [Sputum, Trachealsekret und bronchoalveoläre Lavage (BAL)] stammen. Sowohl der begründete Verdacht als auch der Nachweis von SARS-CoV-2 sind meldepflichtig beim zuständigen Gesundheitsamt.
Der Nachweis von spezifischen IgG Antikörpern gegen SARS-CoV-2 mittels ELISA-Tests belegt eine durchgemachte Infektion. In einer Studie zeigte sich eine mittlere Serokonversionszeit für IgM und IgG jeweils von 18 und 20 Tagen post Exposition oder 10 und 12 Tage nach Krankheitsbeginn. Antikörpertests haben erst ab dem 15. Tag nach Symptombeginn eine sehr gute Sensitivität. Daten, die die Antiköperprävalenz nach dem 35. Tag ab Symptombeginn belegen, liegen bisher kaum vor. Bevölkerungsweite Untersuchungen zur Antikörper-Prävalenz erlauben es, die tatsächliche Verbreitung des Virus zu ermitteln.
Literatur
[1] International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV), Virus Taxonomy, Coronaviridae, (2019); https://talk.ictvonline.org/ictv-reports/ictv_9th_report/... [Prüfdatum 02.11.2020]
[2] Lu, R. et al., Genomic Characterization and Epidemiology of 2019 Novel Coronavirus: Implications for Virus Origins and Receptor Binding, In Lancet, (2020) 395, 565–574; https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30251-8 [Prüfdatum 02.11.2020]
[3] Hoffmann, M. et al., SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor, In Cell, (2020) 181(2), 271–280; https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.052 [Prüfdatum 02.11.2020]
[4] Robert Koch-Institut (RKI), COVID-19 (Coronavirus SARS-CoV-2); https://www.rki.de/DE/Content/InfAZ/N/Neuartiges_... [Prüfdatum 02.11.2020]
[5] Sukarai, A. et al., Natural History of Asymptomatic SARS-CoV-2 Infection, In N. Engl. J. Med., (2020); https://doi.org/10.1056/NEJMc2013020 [Prüfdatum 02.11.2020]
[6] Ratnesar-Shumate, S. et al., Simulated Sunlight Rapidly Inactivates SARS-CoV-2 on Surfaces, In J. Infect. Dis., (2020) 222(2), 214–222; https://doi.org/10.1093/infdis/jiaa274 [Prüfdatum 02.11.2020]
[7] Robert Koch-Institut (RKI), SARS-CoV-2 Steckbrief zur Coronavirus-Krankheit-2019 (COVID-19), 30.10.2020; https://www.rki.de/DE/Content/InfAZ/N/Neuartiges_Coronavirus/Steckbrief.html [Prüfdatum 02.11.2020]
[8] Rajendran, K.; Krishnasamy, N.; Rangarajan, J.; Rathinam, J.; Natarajan, M.; Ramachandran, A., Convalescent Plasma Transfusion for the Treatment of COVID-19: Systematic Review, In J. Med. Virol., (2020); https://doi.org/10.1002/jmv.25961 [Prüfdatum 02.11.2020]
[9] Zohar, T.; Alter, G., Dissecting Antibody-Mediated Protection Against SARS-CoV-2, In Nat. Rev. Immunol., (2020) 20, 392–394; https://doi.org/10.1038/s41577-020-0359-5 [Prüfdatum 02.11.2020]
[10] Rogers, F. et al., 2020, Isolation of Potent SARS-CoV-2 Neutralizing Antibodies and Protection from Disease in a Small Animal Model, In Science, (2020); https://doi.org/10.1126/science.abc7520 [Prüfdatum 02.11.2020]
[11] Beigel, J. H. et al., Remdesivir for the Treatment of Covid-19 – Final Report, In N. Engl. J. Med., (2020); https://doi.org/10.1056/NEJMoa2007764 [Prüfdatum 02.11.2020]
[12] Robert Koch-Institut (RKI), COVID-19-Verdacht: Maßnahmen und Testkriterien - Orientierungshilfe für Ärzte, 12.05.2020; https://www.rki.de/DE/Content/InfAZ/N/Neuartiges_... [Prüfdatum 02.11.2020]
[13] Robert Koch-Institut (RKI), Infektionsketten digital unterbrechen mit der Corona-Warn-App; https://www.rki.de/DE/Content/InfAZ/N/Neuartiges_... [Prüfdatum 02.11.2020]
[14] Johns Hopkins CSSE (Center for Systems Science and Engineering at Johns Hopkins University); https://gisanddata.maps.arcgis.com/apps/opsdashboard/... [Prüfdatum 02.11.2020]
Bundesministerium für Gesundheit, Informationen zum Coronavirus; https://www.bundesgesundheitsministerium.de/coronavirus.html [Prüfdatum 02.11.2020]
Fischetti, M.; Falconieri Hays, V.; Glaunsinger, B.; Christiansen, J., Inside the Coronavirus. What Scientists Know about the Inner Workings of the Pathogen that has Infected the World, In Sci. Am., (2020) 323(1), 32–37; https://www.scientificamerican.com/article/... [Prüfdatum 02.11.2020]
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