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Coronavirus: Infektion in der Nase aufgeklärt

SARS-CoV-2 befällt offenbar nicht die Riechzellen selbst, sondern ihre Stützzellen

Stützzelle
Infizierte Stützzelle (blau) in der Riechschleimhaut eines mit Covid-19 gestorbenen Patienten. © MP-Forschungsstelle f. Neurogenetik/ Mona Khan

Anders als gedacht: Die Riechzellen in unserer Nase sind offenbar doch nicht das primäre Einfallstor für SARS-CoV-2, wie nun eine Studie enthüllt. Stattdessen scheint das Coronavirus die Stützzellen der Nasenschleimhaut anzugreifen – Hilfszellen, die die Riechneuronen mit Nährstoffen versorgen. Ihr Ausfall könnte der indirekte Grund für den häufige Geruchsverlust bei Covid-19 sein. Gleichzeitig könnte dies bedeuten, dass SARS-CoV-2 unsere Nervenzellen nicht direkt angreifen kann – das wäre eine gute Nachricht.

Die Nase gilt schon länger als das erste Angriffsziel des Coronavirus SARS-CoV-2. Studien belegen, dass die mit Flimmerhärchen besetzten Cilienzellen der Nasenschleimhaut besonders viele ACE2-Rezeptoren auf ihrer Oberfläche tragen und damit anfällig für eine Infektion mit dem Virus sind. Gleichzeitig legte der für Covid-19 typische Geruchs- und Geschmacksverlust nahe, dass auch die in der Schleimhaut sitzenden Riechsinneszellen von SARS-CoV-2 befallen werden – auch wenn sie kaum ACE2 tragen. Als mögliches Indiz dafür galt der Nachweis von Virenpartikeln in der Riechschleimhaut und am Riechkolben.

Riechschleimhaut
Aufbau der Riechschleimhaut © ttsz/ Getty images

Auf der Suche nach dem Riechepithel

Das Problem jedoch: Es ist extrem schwierig, menschliche Riechsinneszellen zu beproben. Denn die Riechschleimhaut sitzt tief hinten in der Nase und bildet zudem kein zusammenhängendes Epithel. „Einfach ausgedrückt ist es nahezu unmöglich, Proben reiner Riechschleimhaut von einem Menschen zu gewinnen“, erklären Mona Khan von der Max-Planck-Forschungsstelle für Neurogenetik in Frankfurt und ihre Kollegen. Bei lebenden Patienten sei eine solche Biopsie nicht zumutbar.

Die wenigen bisher analysierten Proben stammten daher von Autopsien verstorbener Covid-19-Patienten, wurden wegen des Infektionsrisikos aber oft erst Tage nach dem Tod entnommen. Die Aussagekraft war daher eher gering. Deshalb haben Khan und ihr Team ein neues Protokoll entwickelt, um noch innerhalb der ersten eineinhalb Stunden nach dem Tod eines Patienten Gewebeproben aus den Nasenschleimhäuten und dem Riechkolben entnehmen zu können.

Durch spezielle Färbemethoden und eine RNAscope genannte Analysemethode auf Basis von Antikörpern konnte das Team dann die verschiedenen Zelltypen der Nasenschleimhaut anfärben und auf RNA des Coronavirus SARS-CoV-2 hin untersuchen.

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Keine Viren in den Riechsinneszellen

Das Ergebnis: In den Riechsinneszellen waren keinerlei Spuren von viraler RNA zu erkennen. „Wir konnten keine Indizien für eine Infektion der Riechsinneszellen finden“, schreiben Khan und ihre Kollegen. Die Zellen des Riechkolbens erwiesen sich ebenfalls als virenfrei. Auch die Genaktivität der Geruchsrezeptoren in den Riechzellen war durch die Infektion mit SARS-CoV-2 bei den Patienten nicht verändert, wie ergänzende Analysen ergaben.

Doch es gibt einen anderen Zelltyp im Riechepithel, der dafür umso anfälliger für das Coronavirus zu sein scheint: „Unsere Ergebnisse zeigen, dass SARS-CoV-2 die Stützzellen im Riechepithel von Covid-19-Patienten infiziert und sich in diesen Zellen stark vermehrt“, berichtet Khans Kollege Peter Mombaerts. Diese um die Riechzellen herumliegenden Zellen sind bisher wenig erforscht, gelten aber als Hilfszellen, die die Sinneszellen unter anderem mit Stoffwechselprodukten beliefern.

Indirekter Schaden durch Befall der Hilfszellen

Nach Ansicht des Forschungsteam sprechen diese Ergebnisse dafür, dass das Coronavirus kein neurotropes Virus ist – es kann Nervenzellen entgegen bisherigen Annahmen möglicherweise doch nicht direkt infizieren. Dazu passt, dass Nervenzellen meist weder ACE2 noch TMPRSS2 auf ihrer Oberfläche tragen – damit fehlen ihnen die Andockstellen für das Virus. Zudem wurde bei Covid-19-Patienten bisher noch nie eine Replikation des Coronavirus in den Riechsinneszellen nachgewiesen, wie Khan und ihre Kollegen erklären.

Stattdessen scheint SARS-CoV-2 die Nerven und das Gehirn betroffener Patienten vornehmlich indirekt zu schädigen – unter anderem, indem es die für die Funktion der Neuronen wichtigen Hilfszellen befällt. Wenn diese Stützzellen dann ausfallen, beeinträchtigt dies die Funktion der Riechsinneszellen und das wiederum könnte erklären, warum eine Infektion so oft zu Störungen des Geruchssinns führt.

Widerspruch zu Studien mit Hirnzellen

Allerdings: Die aktuellen Ergebnisse legen zwar nahe, dass SARS-CoV-2 nicht per se das Nervensystem befällt. Zumindest Neuronen ohne ACE2-Rezeptoren scheinen weitgehend geschützt zu sein. Anders sieht dies aber im Gehirn und einigen anderen Teilen des Nervensystems aus, in denen Neuronen durchaus ACE2-Rezeptoren tragen. In einer Studie an Hirnorganoiden haben Forscher bereits direkt beobachtet, wie SARS-CoV-2 in Hirnzellen eindringt und sich in ihnen vermehrt.

Khan und ihr Team räumen ein, dass ihre Studie keine allgemeingültige Aussage erlaubt. „Zugegebenermaßen bedeutet das Fehlen von Beweisen auch in diesem Fall noch nicht den Beweis für ein Fehlen“, konstatieren sie. Sie schließen nicht aus, dass das Coronavirus bei manchen Patienten und Verläufen vielleicht doch die Riechneurone befallen kann. Zudem gelten ihre Ergebnisse zunächst nur für die Sinneszellen des Riechsystems.

Die Studie unterstreicht damit einmal mehr, dass das Verhalten des Coronavirus und der Verlauf einer Infektion noch lange nicht vollständig aufgeklärt sind. Gerade die Wechselwirkungen von Virus, Nervensystem und Immunsystem liegen noch immer weitgehend im Dunkeln – hier wird noch einiges an weiterer Forschung nötig sein. (Cell, 2021; doi: 10.1016/j.cell.2021.10.027)

Quelle: Max-Planck-Gesellschaft

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