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Risikogruppen: Warum Covid-19 die Alten tötet

Wer durch das Coronavirus schwer erkrankt und wer nicht, hängt weit überwiegend mit dem Alter zusammen. Das ist bei anderen Pandemie anders. Warum tanzt Covid-19 aus der Reihe?
Großvater und Enkelsohn spielen das chinesische Schachspiel XiangqiLaden...

Die bisherigen Statistiken zu Covid-19 haben eines gemeinsam: je älter der oder die Erkrankte, desto größer die Wahrscheinlichkeit eines schweren oder tödlichen Verlaufs. Das mag erst einmal einleuchten, doch tatsächlich ist die Altersverteilung für eine Pandemie eher ungewöhnlich. So fordern Influenzapandemien gerade während der ersten Welle stets auch einen hohen Anteil an Todesopfern in der Altersgruppe unter 65, besonders bei kleinen Kindern.

Anders dagegen Sars-CoV-2. Die Zahlen des Portals Our World in Data zeigen etwa, dass es in Südkorea, China, Spanien und Italien unter Infizierten im Alter von 0 bis 9 Jahren bis Mitte März keinen einzigen Todesfall gab. In der Gruppe zwischen 40 und 49 Jahren lag die Sterblichkeit bei 0,08 (Südkorea) bis 0,4 Prozent (Italien, China). Erst ab 60 Jahren steigen alle vier Kurven steil an, von ein Prozent auf 13 bis 20 Prozent unter den Infizierten über 80.

Eine vergleichbare Verteilung stellt das Robert Koch-Institut auch in Deutschland fest. Warum also beschränkt sich die hohe Sterblichkeit bei der aktuellen Coronavirus-Pandemie so zuverlässig auf die ältere Generation? Die Antwort liegt vermutlich in einer Kombination zweier Effekte: der Alterung des Immunsystems und der besonderen Eigenschaft von Coronaviren.

Wie das Immunsystem die Lunge zerstört

»Wir wissen, dass neuartige Viren ältere Menschen meist besonders hart treffen«, sagt Professor Luka Cicin-Sain, Leiter der Forschungsgruppe Immunalterung und Chronische Infektionen am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig. »Im Verlauf des Alters nimmt die Fähigkeit des Immunsystems ab, auf eine Virusinfektion zu reagieren.« Ein wichtiger Grund dafür sei die abnehmende Zahl »naiver« T-Zellen, also solcher, die sich noch nicht vermehrt und in die verschiedenen Subtypen differenziert haben.

Sars-CoV-2 infiziert Zellen in der äußersten Schicht des Lungengewebes, die die Oberfläche der Lungenbläschen (Alveolen) mit einem schützenden Sekret benetzen. Erkennen diese Zellen ein Virus, erzeugen sie Signalmoleküle, die einerseits die Vermehrung der Viruspartikel in der Zelle hemmen, andererseits benachbarte Zellen warnen und das Immunsystem alarmieren. Dadurch kommt zuerst eine unspezifische Reaktion des angeborenen Immunsystems in Gang.

Weiße Blutkörperchen, darunter spezielle Alveolarmakrophagen, vertilgen daraufhin Viruspartikel in den Lungenbläschen. Und sie schütten ihrerseits Botenstoffe aus, die unter anderem Fieber erzeugen sowie weitere Immunzellen auf den Plan rufen. Dazu gehören Killerzellen, die infizierte Lungenzellen angreifen, sowie Granulozyten, die antivirale Wirkstoffe ausschütten. In zu hoher Konzentration zerstören diese aber auch gesundes Lungengewebe.

Wie tödlich ist das Coronavirus? Was ist über die Fälle in Deutschland bekannt? Wie kann ich mich vor Sars-CoV-2 schützen? Diese Fragen und mehr beantworten wir in unserer FAQ. Mehr zum Thema lesen Sie auf unserer Schwerpunktseite »Ein neues Coronavirus verbreitet sich weltweit«. Die weltweite Berichterstattung von »Scientific American«, »Spektrum der Wissenschaft« und anderen internationalen Ausgaben haben wir zudem auf einer Seite zusammengefasst.

Das ist unter normalen Umständen kein großes Problem, denn der lernfähige, adaptive Teil des Immunsystems beginnt gleichzeitig, hochpräzise Waffen gegen das Virus bereitzustellen. Manche der bei der ersten Entzündungsreaktion freigesetzten Botenstoffe regen Zellen an, den T-Zellen des spezifischen Immunsystems Bruchstücke des Virus zu zeigen. Alle T-Zellen tragen leicht unterschiedliche Rezeptoren auf ihrer Oberfläche. Passt eine Viruskomponente dann zufällig an einen solchen Antigen-Rezeptor, fängt die Zelle an, sich zu vermehren. Einige der Abkömmlinge werden zu T-Helferzellen: Diese regen die B-Zellen des Immunsystems dazu an, Antikörper zu produzieren, die die Vermehrung des Virus verhindern. Andere T-Zellen greifen vom Virus befallene Lungenzellen direkt an.

Immunseneszenz und die Folgen

Allerdings funktioniert das Herzstück dieser adaptiven Immunreaktion, die Aktivierung von T-Zellen, mit zunehmendem Alter nicht mehr so recht, was besonders bei neuen Erregern wie Sars-CoV-2 die Schwere des Verlaufs beeinflusst. »Im Alter hat man zwar viele T-Gedächtniszellen für bereits durchlebte Infektionen«, sagt Cicin-Sain. »Das Problem ist aber, dass die Zahl der naiven T-Zellen, die etwas Neues erkennen, mit dem Alter klar abnimmt.«

Bei einem komplett neuen Erreger wie Sars-CoV-2 steht das Immunsystem also ohne Gedächtniszellen und ohne genügend naive T-Zellen da. Die gezielte Immunantwort des adaptiven Immunsystems kommt später und fällt schwächer aus. In der Zwischenzeit kämpft das angeborene Immunsystem weiter gegen das Virus und zerstört nach und nach das Lungengewebe, im schlimmsten Fall bis zum akuten Atemwegssyndrom. »Findet das adaptive Immunsystem dann doch noch passende T-Zellen, ist es womöglich zu spät, um das Virus zu kontrollieren«, sagt Cicin-Sain.

Das erklärt, warum ältere Menschen auch beim neuen Coronavirus überproportional von schweren und tödlichen Verläufen betroffen sind. Allerdings erklärt dieser Effekt der »Immunseneszenz« nicht, warum Kinder im Gegensatz zu anderen Pandemien so viel seltener von schweren Verläufen betroffen sind.

Wie das aktuelle Coronavirus Sars-CoV-2 forderte auch dessen pandemischer Cousin — SARS-CoV von 2002/2003 — unter Kindern deutlich weniger Todesopfer. Diese Parallele wirft eine entscheidende Frage auf: Gibt es Eigenschaften, die SARS-CoV und SARS-CoV-2 teilen, die Ansätze einer Erklärung bieten können? Die Antwort lautet: Ja, gibt es. Allerdings können sie zum jetzigen Zeitpunkt nur als plausible Hypothesen gelten.

Die Rolle der ACE2-Rezeptoren

Klar ist zum Beispiel: Beide SARS-Viren nutzen zum Eintritt in menschliche Zellen so genannte ACE2-Rezeptoren. Deren Funktion ist es normalerweise, ein Hormon so umzubauen, das die Spannung von Blutgefäßen reguliert. Bei einer Infektion kann dieses aber auch Gewebeschäden oder Lungenödeme hervorrufen, vor allem, wenn ACE2 weniger aktiv ist. Ein Artikel in »Nature Medicine« zeigte im Jahr 2005, dass Sars-CoV-1 die Produktion von der ACE2-Rezeptoren herunterfährt und so Lungenschäden geradezu provoziert.

Ein Preprint-Artikel im Journal Cell vom 17. März 2020 berichtet nun, dass die Zahl der ACE2-Rezeptoren auf der Oberfläche von Lungenzellen von der Aktivität bestimmter Botenstoffe abhängt, so genannten Interferonen. Von SARS-CoV-1 wiederum ist Folgendes bekannt: Das Virus unterdrückt diese »Interferon-Antwort« befallener Lungenzellen und verzögert so womöglich auch die ACE2-Produktion. Eine Vorabveröffentlichung einer New Yorker Forschergruppe berichtet, dass SARS-CoV-2 ebenfalls spezielle Interferone sowie zahlreiche andere Botenstoffe in Lungenzellen unterdrückt.

Inwiefern diese vom Virus manipulierte Interferon-Antwort den Verlauf von Covid-19 beeinflusst, ist nicht geklärt.In einem Kommentar im »European Respiratory Journal« berichtet eine Forschergruppe aus Rom, es gebe erste Hinweise darauf, dass Kinder eine höhere Konzentration an ACE-2-Rezeptoren im Lungenepithel tragen. Das, so die Argumentation, könnte Kinder vor schweren Covid-19-Verläufen schützen. Allerdings mahnt Professor Cicin-Sain zur Vorsicht. »Zu jeder Studie, die eine solche Perspektive aufmacht, gibt es eine andere, die sie relativiert.« Abgesehen davon sei es unwahrscheinlich, dass ACE2 der einzige Faktor ist, der bei Covid-19 die Schwere des Verlaufs bestimmt.

Werden Immunzellen infiziert?

Ein anderer Mechanismus, der aktuell als Erklärung für Altersunterschiede bei der Sterblichkeit von Covid-19 diskutiert wird, trägt den Namen Antibody-Dependent Enhancement, kurz ADE. Der Effekt tritt auf, wenn ein Patient Antikörper hat, die nicht perfekt auf ein neues Virus passen und dessen Fähigkeit, in Zellen einzudringen und sich zu vermehren, deshalb nicht blockieren. Dann kann es dem Virus gelingen, Zellen des Immunsystems zu befallen. Da ältere Menschen im Gegensatz zu Kindern mit vielen Corona-Erkältungsviren in Kontakt gekommen sind, könnten ihre Antikörper eine derartige ADE-Reaktion provozieren, so eine Theorie.

»Wir kennen diesen Effekt vom Dengue-Fieber«, sagt Cicin-Sain. »Trägt ein geheilter Patient Antikörper von einem der vier Stämme des Dengue-Virus, kann es bei einer neuen Infektion mit einem der anderen Stämme zu einem Befall der Immunzellen kommen, was mit einem deutlich schwereren Verlauf einhergeht.« Dieser Erklärungsansatz sei ebenfalls plausibel, sagt Cicin-Sain. Aber auch hier fehlten noch die nötigen Studien, um die Hypothese zu testen.

An der ungewöhnlichen Altersverteilung der Covid-19-Todesfälle sind also vermutlich zwei Faktoren beteiligt. Zum einen die Effekte der Immunsenszenz bei Atemwegsinfektionen, deren Auswirkungen auf die T-Zell-Population schon recht gut geklärt sind. Zum anderen wohl Eigenschaften, die Coronaviren von anderen pandemischen Viren unterscheiden. Allerdings haben wir für diesen Teil der Erklärung heute höchstens plausible Hypothesen.

»Entscheidend ist, dass in Deutschland die nötigen Studien, etwa an Tiermodellen, mit geringem bürokratischem Aufwand ermöglicht werden«, sagt Chicin-Sain. Denn die Altersverteilung sei für Mediziner wie ihn mehr als ein spannendes Phänomen. Ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen, die Kinder vor schweren Verläufen schützen, könnte auch die Generation der Großeltern vor diesen Verläufen bewahren.

16/2020

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 16/2020

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