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COVID-19: Was wir über Coronaviren wissen

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Von Matthew E. Levison, Assistenzprofessor für Medizin, Drexel University College of Medicine

04.03.2020

Matthew Levison, MD

Coronaviren sind behüllte RNA-Viren, die durch Protein-Spikes auf der Oberfläche charakterisiert sind, welche unter dem Elektronenmikroskop der Sonnenkorona ähneln. Zahlreiche Coronaviren, die zuerst in den 1930er Jahren bei einheimischem Geflügel entdeckt wurden, verursachen respiratorische, gastrointestinale und Lebererkrankungen sowie neurologische Krankheiten bei Tieren.

Infektion mit dem humanen Coronavirus (HCoV)

Nur sieben Coronaviren verursachen Krankheiten beim Menschen (HCoV).

 Vier der sieben HCoV (HCoV-NL63, -229E, -OC43 und -HKU1) verursachen leichte und selbstbegrenzende Infektionen der oberen Atemwege wie eine Erkältung, können jedoch schwere Infektionen der unteren Atemwege einschließlich Pneumonie bei Kleinkindern, älteren und immunsupprimierten Personen verursachen. Diese HCoV-Infektionen weisen ein saisonales Muster auf, wobei die meisten Fälle in Ländern mit gemäßigtem Klima während der Wintermonate auftreten.

Drei der sieben HCoV (SARS-CoV, MERS-CoV und SARS-CoV-2) haben im 21. Jahrhundert größere Ausbrüche von tödlich verlaufender Pneumonie verursacht. 

SARS-CoV

Der erste dieser Ausbrüche, ein schweres akutes respiratorisches Syndrom (SARS), trat erstmalig im November 2002 in der Provinz Guangdong in Südchina auf und verursachte eine Epidemie, die sich innerhalb von Monaten auf 29 Länder und 6 Kontinente ausbreitete. Sie führte zu über 8.000 Erkrankungen und fast 800 Todesfällen weltweit. Die Mehrheit der Fälle ereignete sich in China und Hongkong. In den Vereinigten Staaten wiesen lediglich acht Personen im Labor nachgewiesene SARS auf; alle acht waren in Gebiete gereist, wo eine SARS-CoV-Übertragung stattfand. Insgesamt lag die Fatalitätsrate bei 10 %, variierte jedoch nach Alter im Bereich von < 1 % bei Personen im Alter von 24 Jahren und jünger bis < 50 % bei denen im Alter von 65 Jahren und älter.

Der Ursprung von SARS waren Fleckenmusangs (katzenartige Säugetiere), die auf lokalen Märkten für lebende Tiere in Guangdong als Nahrung verkauft worden waren. Nach der humanen Infestation verbreitete sich SARS-CoV schnell von einer Person zur anderen durch große respiratorische Sekrettröpfchen, Aerosole und fäkal-orale Übertragung (Diarrhö ist eine häufige Manifestation der Infektion).

MERS-CoV

Das nächste HCoV, welches tödliche Infektionen verursachte, war das Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus (MERS-CoV), das im September 2012 auf der Arabischen Halbinsel in Erscheinung trat. MERS-CoV hat zu rezidivierenden Ausbrüchen geführt, an denen über 2.500 Personen mit einer Fatalitätsrate von rund 35 % erkrankt sind. Die meisten infizierten Personen lebten auf der Arabischen Halbinsel oder waren kürzlich von dort hergereist; 85 % der Fälle wurden aus Saudi-Arabien berichtet. Der größte Ausbruch von MERS außerhalb der Arabischen Halbinsel ereignete sich 2015 in Südkorea und stand mit einem Reisenden in Zusammenhang, der von der Arabischen Halbinsel zurückkehrte.

MERS-CoV ist wie SARS-CoV eine Zoonose, die durch direkten oder indirekten Kontakt mit Dromedaren verbreitet wird. MERS-CoV breitet sich außerdem von Mensch zu Mensch durch direkten Kontakt, Infektionsträger und respiratorische Sekrettröpfchen aus; 42 % aller Fälle in den Jahren 2018-2019 waren mit Clustern von Mensch-zu-Mensch-Übertragungen in Haushalten oder Gesundheitseinrichtungen verknüpft. Der Ursprung war für 60 % unbekannt. Das MERS-CoV-Virus wird in Sekreten des Respirationstrakts, in Fäzes, Seren und im Urin gefunden und ist bei Überlebenden einen Monat oder länger nach dem Ausbruch erkannt worden.

SARS-CoV-2 (COVID-19)

Das siebte entdeckte HCoV ist SARS-CoV-2, die Ursache eines Ausbruchs namens COVID-19, der sich derzeit weltweit verbreitet. Der Ausbruch begann in Wuhan, einer Stadt mit mehr als 11 Millionen Einwohnern in der Provinz Hubei in Zentralchina. (Wuhan ist der Sitz des Wuhan Institute of Virology, eines führenden Zentrums für Coronavirus-Forschung, wobei keine Verbindung zwischen der Forschung und dem aktuellen Ausbruch vermutet wird.) Es wird angenommen, dass die Infektion von Fledermäusen ausging und auf einem Markt für Meeresfrüchte und lebende Tiere in der Stadt über einen Zwischenwirt (vermutlich das Schuppentier, ein geschupptes, ameisenfressendes Säugetier), das dort als exotische Nahrung verkauft wurde, auf den Menschen übersprang; 55 % der frühen Fälle waren mit diesem Markt verknüpft, der am 1. Januar 2020 geschlossen wurde. Nachfolgende Fälle zogen sich die Infektion wahrscheinlich von anderen humanen Fällen zu (1). Die Inkubationszeit für 95 % der Fälle wurde mit ≤14 Tagen angegeben, was eine 14-tägige Quarantänezeit befürwortete.

Nach neun Wochen anhaltender Übertragung berichtet die Provinz Hubei derzeit 64.084 bestätigte Fälle mit 2.346 Todesfällen. Die tatsächliche Anzahl der Fälle ist vermutlich wesentlich höher, da aufgrund der Knappheit von Testkits wahrscheinlich nur die schwersten Fälle in Berichten aufgeführt sind. Die Existenz zahlreicher nicht diagnostizierter, leichter Infektionen schränkt möglicherweise die Bemühungen zur Kontrolle einer weiteren Ausbreitung dieser Infektion ein. Die Schnelligkeit der Ausbreitung ist im Vergleich zum SARS-Ausbruch 2003 groß, was darauf hindeutet, dass SARS-CoV-2 viel stärker übertragbar ist als SARS-CoV.

Die chinesischen Behörden reagierten, indem sie am 23. Januar 2020 Millionen von Menschen in der Provinz Hubei unter Quarantäne stellten. Die Beschränkungen erfolgten am Abend des Mond-Neujahrs, wenn viele Menschen nach Hause reisen. Tatsächlich wurde geschätzt, dass fünf Millionen Menschen vor Beginn der Abriegelung Wuhan verließen und die Anzahl der Fälle dementsprechend in den umliegenden chinesischen Provinzen stark anstieg. Außerdem begannen dann Fälle, die nach oder aus Wuhan gereist waren, außerhalb Chinas an Orten wie Hongkong und Singapur aufzutreten.

Übertragung von SARS-CoV-2

SARS-CoV-2 wird hauptsächlich verbreitet durch:

  • Inhalation von großen respiratorischen Sekrettröpfchen mit Lebendvirus, die innerhalb eines Radius von einem Meter von einer hustenden oder niesenden infizierten Person versprüht werden

Weitere Übertragungsarten umfassen

  • Berührung von mit Viren kontaminierten Oberflächen und anschließender Berührung von Augen, Nase oder Mund
  • Möglicherweise Einatmen von kleinen, luftübertragenen Emissionen der Atemwege, die das Virus enthalten
  • Möglicherweise fäkal-orale Übertragung

Superspreader spielten eine außerordentliche Rolle beim Vorantreiben des SARS-Ausbruchs 2003 und spielen wahrscheinlich eine signifikante Rolle beim aktuellen COVID-19-Ausbruch. Ein Superspreader ist eine Person, die eine Infektion auf eine signifikant größere Anzahl von anderen Personen überträgt als die durchschnittliche infizierte Person. Mehrere Faktoren tragen zum Superspreading bei, darunter das Verhalten des Wirts, das die Anzahl und Dauer von Kontakten mit empfänglichen Personen erhöht, Crowding, schlechte Belüftung, unsachgemäße Isolierungsverfahren, unnötige Bewegung infektiöser Personen, Fehldiagnosen, Virulenz und Virenlast sowie Koinfektion mit einem anderen Pathogen.

Ein COVID-19-Superspreader, ein britischer Geschäftsmann, zog sich SARS-CoV-2 bei einer Konferenz zu, die vom 20. bis 22. Januar 2020 in Singapur abgehalten wurde und an der 109 Personen aus vielen verschiedenen Ländern teilnahmen. Mindestens einer der Teilnehmer stammte aus Hubei. Danach reiste der Geschäftsmann nach Frankreich, wo er die Krankheit in einer Skihütte in den französischen Alpen auf elf weitere Gäste übertrug. Anschließend flog er über die Schweiz nach Hause ins Vereinigte Königreich, bevor er als Träger von SARS-CoV-2 identifiziert wurde. Sechs weitere, die an der Grand-Hyatt-Konferenz teilgenommen hatten, entwickelten ebenfalls COVID-19: ein Malaysier, zwei Südkoreaner und drei Singapurer.

Könnte es sich um eine Pandemie handeln?

Eine Pandemie umfasst eine anhaltende Übertragung des Infektionserregers über mehrere Generationen hinweg in zahlreichen Ländern auf globaler Ebene. Bis jetzt sind fast 98 % der Fälle in China aufgetreten. Außerhalb Chinas sind hauptsächlich Reisende von COVID-19 betroffen worden, die sich in China infiziert hatten. Eine anhaltende Übertragung von SARS-CoV-2 außerhalb Chinas hat sich nur in wenigen Ländern ereignet, doch das Muster ändert sich schnell und deutlich. Allein über einen kürzlichen 48-stündigen Zeitraum vom 21. bis 23. Februar stieg die Anzahl der von Südkorea berichteten Fälle um mehr als das Doppelte von 204 auf 602 an; Südkorea wird nun bezüglich der Anzahl der Fälle nur noch von China übertroffen. Die Anzahl der Fälle erhöhte sich außerdem kürzlich innerhalb weniger Tage im Iran dramatisch von 0 auf 43 und in Italien von 3 auf 132. Wir besitzen keine Daten zum Vorliegen von COVID-19 in ressourcenarmen Regionen ohne Kompetenz, diese Krankheit zu diagnostizieren; besonders besorgniserregend sind Länder in Afrika, wo China in den vergangenen Jahren eine große Präsenz entwickelt hat (2).

Vor einer Woche schienen die Hinweise auf eine COVID-19-Epidemie in den Vereinigten Staaten gering zu sein. Doch dies ändert sich ebenfalls schnell. Vom 21. bis 23. Februar nahmen die COVID-19-Fälle in den USA im Laufe von 48 Stunden von 15 auf 35 zu und umfassten 13 mit Reisen verknüpfte Fälle, 18 Fälle unter US-Bürgern, die vom in Japan unter Quarantäne gestellten Kreuzfahrtschiff Diamond Princess heimgekehrt waren, und drei Fälle von aus Wuhan evakuierten US-Bürgern. Ein Einwohner Kaliforniens, der nicht in Länder gereist war, in denen das SARS-CoV-2-Virus grassiert, und mit keiner Person Kontakt hatte, die bekanntermaßen mit dem Coronavirus infiziert war, könnte der erste „in der Gemeinschaft verbreitete“ Fall in den Vereinigten Staaten sein, ließen die US Centers for Disease Control and Prevention am Mittwoch, den 26. Februar 2020 verlauten. Dies erhöht nun die Anzahl der Fälle in diesem Land auf 60 einschließlich der drei Fälle unter Amerikanern, die aus Wuhan in die Heimat zurückgesendet wurden, sowie der 42 vom Kreuzfahrtschiff Diamond Princess plus 15 in diesem Land bestätigten Fällen (3). 

Prävention

Bisher gibt es keinen Impfstoff, der eine weitere Ausbreitung des SARS-CoV-2 verhindern könnte, und keine spezifischen antiviralen Medikamente für dessen Behandlung. Forscher weltweit beeilen sich jedoch, um Medikamente zu testen, wie Kaletra, eine Kombination der zwei Proteaseinhibitoren Lopinavir und Ritonavir zur Behandlung von HIV/AIDS, Chloroquin, ein Malaria-Präparat, und Remdesivir, ein Nukleotid analog zu dem, welches ursprünglich gegen Ebola getestet wurde. Viele Organisationen, darunter die National Institutes of Health, das Chinese Center for Disease Control and Prevention, die University of Hong Kong, die University of Queensland, die University of Saskatchewan und mehrere Pharmaunternehmen, verwenden publizierte Genome, um mögliche Impfstoffe gegen SARS-CoV-2 zu entwickeln. Es ist zu hoffen, dass die schnelle Entwicklung eines Impfstoffs und Arzneimittels die Entwicklung des COVID-19 hin zu einer Pandemie auffangen kann.

Somit ist die wichtigste Präventivmaßnahme die Vermeidung einer Exposition gegenüber SARS-CoV-2 durch

  • Vorsichtsmaßnahmen bezüglich Atemwegen und Kontakten
  • Quarantäne

Vorsichtsmaßnahmen für die Atemwege umfassen die Anwendung von Gesichtsmasken. Es gibt zwei Arten von Gesichtsmasken, chirurgische und N-95. Patienten sollten eine chirurgische Maske tragen, die ihre respiratorischen Sekrete zurückhält, sodass andere geschützt werden. Chirurgische Masken liegen jedoch nicht eng genug an, um nicht infizierte Personen vor dem Inhalieren infizierter respiratorischer Emissionen zu schützen (obwohl sie die Übertragung des Virus von den Händen auf Nase und Mund einschränken können). Daher sollten Personen, die Kontakt mit infizierten Patienten haben, N-95-Masken tragen, die sehr fest sitzen und den Träger vor luftübertragenen respiratorischen Emissionen schützen. Die Vorräte an N-95-Gesichtsmasken und anderer Schutzausrüstung wie Handschuhe, Augenschutz und Kittel können während eines ausgedehnten Ausbruchs erschöpft sein, und ihre Verwendung sollte für diejenigen mit dem größten Risiko für eine Exposition gegenüber kontagiösen Personen wie diejenigen, welche infizierte Personen betreuen, priorisiert werden.

 Vorsichtsmaßnahmen umfassen

  • Vermeidung von engem Kontakt mit Personen, die mit COVID-19 infiziert sind
  • Vermeidung der Berührung von Augen, Nase und Mund mit ungewaschenen Händen
  • Häufiges, mindestens 20 Sekunden langes Händewaschen mit Seife und Wasser oder die Verwendung eines Handdesinfektionsmittels auf Alkoholbasis, das mindestens 60 % Alkohol enthält, wenn Seife und Wasser nicht zur Verfügung stehen.

Umgebende Oberflächen, die von vielen Personen berührt werden (z. B. Türgriffe, Badezimmerarmaturen, Computertastaturen und Fahrstuhlknöpfe), sollten vor jeder Benutzung mit Einwegwischtüchern gereinigt werden.

Quarantäne ist essenziell. Bei Patienten hilft der Schweregrad der Erkrankung zu bestimmen, ob sie in einem Krankenhaus oder zu Hause isoliert werden. Personen, denen es gut geht und die Kontakt mit einer Person hatten, welche mit COVID-19 infiziert ist, werden für die Dauer der Inkubationszeit, d. h. 14 Tage nach der letzten Exposition, zu Hause unter Quarantäne gestellt.

 

Quellen

1. Li Q, Guan X, Wu P, et al.: Early transmission dynamics in Wuhan, China, of novel coronavirus-infected pneumonia. N Engl J Med 29. Jan. 2020. doi: 10.1056/NEJMoa2001316

2. Knowledge@Wharton: China‘s investment in Africa: What‘s the real story? Philadelphia, Wharton School, University of Pennsylvania 16. Jan. 2016.

3. Centers for Disease Control and Prevention: Coronavirus Disease 2019 (COVID-19): COVID-19 Situation Summary. Atlanta,GA, U.S. Department of Health and Human Services, Centers for Disease Control and Prevention. Aktualisiert am 26. Februar 2020. Zugriff am 27. Februar 2020.

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