Coronaviridae

Coronaviren sind Viren mit linearer ss(+)-RNA. Das Virus hat eine Hülle, das Nukleokapsid eine helikale Struktur. Es gibt 2 humanpathogene Arten: Coronavirus und Torovirus (i.d.R. tierpathogen, wird hier nicht weiter besprochen).

Von den Coronaviren sind 7 Gattungen humanmedizinisch bedeutend:

• humane Coronaviren HCoV-OC43, HCoV-229E, HCoV-HKU1 und HCoV-NL63

• SARS-CoV, MERS-CoV, SARS-CoV-2.

Das Genom der humanpathogenen Coronaviren umfasst ca. 28 000 bis 31 000 Nukleotide, was sie zu den größten bekannten RNA-Viren macht. 2/3 des Genoms (genau: ORF1a und ORF1ab) codieren für die virale Replikase/Transkriptase PP1a und PP1ab, der Rest codiert für die subgenomische mRNA, die für die akzessorischen Proteine sowie für die vier Strukturproteine benötigt wird. Zu letzteren gehören das Spike-Protein (S), das Envelope-Protein (E), das Membranprotein (M) und das Nukleokapsid (N).

Die genomische RNA des humanen Coronavirus NL63 (HuCoV-NL63) ist mit dem Nukleoprotein verpackt. Das Nukleokapsid interagiert mit dem Matrixprotein, welches in der Hülle mit 3 Transmembrandomänen lokalisiert ist. Weiterhin finden sich in der Hülle das S- oder Spike-Protein und das Envelope-Protein. Während das S-Protein zur Adsorption an der Wirtszelle dient, nimmt das E-Protein wahrscheinlich mehrere Funktionen bei der viralen Morphogenese, der Virusfreisetzung oder der Ausbildung von Ionenkanälen wahr. Die S-Proteine haben zur Namensgebung geführt, da sie im Elektronenmikroskop wie ein Strahlenkranz (Corona) imponieren.

Coronaviren nutzen unterschiedliche Rezeptoren zum Eindringen in ihre Zielzelle. Durch die Bindung des Virus an den Rezeptor ändert sich die Konformation des Spike-Proteins (S-Protein) auf der Hülle des Virus und die Domäne, die die Fusion ermöglicht, wird freigelegt. Das Virus fusioniert mit der Zellmembran der Wirtszelle und das virale Genom gelangt ins Zytoplasma. Auch eine endozytotische Aufnahme des Virus mit anschließender Fusion der viralen Hülle mit der Endosomenmembran wurde beschrieben. Zunächst wird mit der genomischen RNA als Matrize ein Polyprotein synthetisiert, das eine intrinsische proteolytische Aktivität besitzt und sich autoproteolytisch spaltet. Dabei entstehen Nichtstrukturproteine wie z.B. eine RNA-abhängige RNA-Polymerase, die das virale Genom in antigenomische Minusstränge um, die als Matrize für die Neusynthese genomischer Plusstrang-RNA dienen. Außerdem wird ein Satz negativsträngiger subgenomischer RNAs produziert, die alle am 3´-Ende des Genoms enden, aber unterschiedliche Startpunkte in Richtung 5´-Ende haben. Sie codieren für die Strukturproteine, die nach Umschreiben in subgenomische Plusstränge translatiert werden. Die membranständigen viralen Strukturproteine werden in die Membranen des endoplasmatischen Retikulums eingelagert. Die neuen, im N-Protein verpackten genomischen RNAs interagieren mit diesen membranständigen viralen Proteinen, wodurch der Knospungsprozess getriggert wird, der die neuen Viruspartikel in das endoplasmatische Retikulum abgibt. Die fertigen Viruspartikel gelangen dann durch Exozytose aus der Wirtszelle. Eine detaillierte Beschreibung des Replikationszyklus von SARS-CoV-2 ist weiter unten zu finden.

Die vier Coronaviren HCoV-OC43, HCoV-229E, HCoV-HKU1, und HCoV-NL63 kommen weltweit endemisch vor und verursachen in der Regel unkomplizierte akute respiratorische Infektionen, schwere Verläufe sind selten. Die Infektionen treten gehäuft in der kalten Jahreszeit auf.

Die Viren werden durch Tröpfcheninfektion übertragen und infizieren die Zilienzellen des Nasopharynx. HCoV-OC43 und HCoV-HKU1 nutzen dazu als Rezeptor einen Sialinsäurerezeptor, HCoV-229E die Aminopeptidase N und HCoV-NL63 das Angiotensin converting Enzyme ACE2. Durch die Replikation des Virus wird die Zelle geschädigt und es kommt zur Ausschüttung von Interleukinen und Chemokinen, welche die Immunreaktion auslösen. Ein Nachweis ist in der Regel nicht nötig, kann aber durch RT-PCR geführt werden.

Eine Therapie gibt es nicht, ebenso keine Prophylaxe (außer der Expositionsprophylaxe). Auch eine Meldepflicht nach IfSG besteht für die endemischen Coronaviren nicht.

SARS-CoV trat 2002/03 zum ersten Mal auf und verursachte eine weltweite Pandemie. Es war ursprünglich ein zoonotischer Erreger und stammt mit hoher Wahrscheinlichkeit von Fledermäusen aus der chinesischen Provinz Yunnan. Von dort aus breitete es sich weltweit aus. Seit 2004 wurde es nicht mehr nachgewiesen.

In der Mehrheit der Fälle erkrankten Erwachsene, Kinder waren selten betroffen.Auffallend war ein hoher Anteil an medizinischem Personal unter den Erkrankten. Die Inkubationszeit beträgt im Mittel 5 Tage.

Schweres akutes respiratorisches Syndrom (SARS).

Die Übertragung erfolgt ab dem Symptombeginn durch Tröpfcheninfektion von Mensch zu Mensch. Das Virus gelangt in der Lunge über ACE2 als Rezeptor in die Wirtszellen. Die Viruslast im Rachen ist gering, daher ist die Ansteckung auch nicht so hoch wie bei SARS-CoV-2, welches bereits in den oberen Atemwegen die Zellen befällt.

Der Nachweis des Erregers erfolgt durch RT-PCR.

Es gibt weder eine kausale Therapie noch eine Prophylaxe (außer der Expositionsprophylaxe).

Eine Meldepflicht nach IfSG besteht nicht.

MERS-CoV ist war ursprünglich ein zoonotischer Erreger, der zum esten Mal 2012 bei Patienten auf der Arabischen Halbinsel nachgewiesen wurde. Als Reservoir gilt das Dromedar, sowie Schafe und Ziegen. Eine Übertragung von Mensch zu Mensch ist möglich. Die Erkrankungsraten innerhalb von Familien sind niedrig, allerdings hat es in Krankenhäusern schon größere Ausbrüche gegeben. Seit September 2012 bis November 2023 wurden der WHO 2605 Labor-bestätigte Fälle mit 936  Todesfällen berichtet, der Großteil aus Saudi-Arabien; die case-fatality-rate mit ca. 35–40% ist wahrscheinlich eher zu hoch eingeschätzt, da es auch asymptomatische, nicht gemeldete Fälle gibt.In Deutschland hat es bisher 3 bekannte Fälle gegeben, die alle von der Arabischen Halbinsel importiert waren.

Middle East Respiratory Syndrome (MERS)

Die Übertragung erfolgt durch Tröpfchen- und Schmierinfektion. Aufgrund bisheriger epidemiologischer Beobachtungen ist allerdings davon auszugehen, dass das Virus nur schwer von Mensch zu Mensch übertragen wird. Das Virus infiziert hauptsächlich die Alveolarpneumozyten Typ I und II. Als Rezeptor dient die Dipeptidyl-Peptidase 4, DPD4, die auf der Oberfläche der Pneumozyten exprimiert wird. Der Kontakt zwischen Virus und Wirtszelle kommt über die S_1A-Domäne des Spike-Proteins des Virus und die α2,3-Sialinsäure der DPD4 zustande, die Bindung des Virus an den Rezeptor DPD4 über die S_1B-Domäne des Virus-S-Proteins. MERS-CoV unterwandert die Immunreaktion des Körpers u.a. dadurch, dass es keine Ausschüttung von Interferon und nur eine minimale Ausschüttung von Zytokinen induziert. Möglicherweise ist diese erst tief in der Lunge stattfindende Infektion der Grund für die Schwere der Krankheit und auch für die geringe Kontagiosität. Die Inkubationszeit beträgt weniger als 1 Woche.

Nachweis der viralen RNA aus BAL durch RT-PCR. Serologie (Westernblot, Immunfluoreszenz) ist bisher nur im experimentellen Stadium vorhanden.

Kausal nicht möglich.

Kein Impfstoff vorhanden. Es ist nur eine Expositionsprophylaxe möglich. Risikopatienten (Menschen mit Vorerkrankungen, Immunsupprimierte) wird empfohlen, sich von Kamelen fernzuhalten.

Der direkte oder indirekte Nachweis von MERS-CoV ist nach § 7 IfSG namentlich zu melden, soweit die Nachweise auf eine akute Infektion hinweisen. Des Weiteren sind alle Fälle entsprechend der Falldefinition des RKI gemäß § 6 Abs. 1 Nr. 5a IfSG (Auftreten einer bedrohlichen Krankheit, wenn dies auf eine schwerwiegende Gefahr für die Allgemeinheit hinweist und Krankheitserreger als Ursache in Betracht kommen, die nicht in § 7 genannt sind), namentlich zu melden.

Darüber hinaus stellt das Gesundheitsamt gemäß § 25 Abs. 1 IfSG ggf. eigene Ermittlungen an.