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Corona-Spätfolgen Post-Covid - Wenn es die Lunge erwischt

Nach einer Infektion mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 bleibt vielen Betroffenen auch noch Wochen oder Monaten später die Luft weg. Coronaviren können die Lunge schädigen und auf vielfache Weise zu Atemproblemen führen.

Stand: 10.12.2021

Symbolbild: Covid-19-Erkrankte wird mit Mund-Nasen-Maske beatmet. | Bild: BR

SARS-CoV-2 in der Lunge

SARS-CoV-2 befällt fast alle Bereiche der Lunge. Die auskleidenden Zellen der Atemwege und die für den Gasaustausch zuständigen Zellen der Lungenbläschen werden zerstört. Fehlgeleitete Fresszellen unseres Immunsystems können das Lungengewebe vernarben lassen. Die Lungenfunktion ist massiv beeinträchtigt.

Nach einer Infektion mit dem SARS-CoV-2-Virus leiden viele Betroffene noch über einen längeren Zeitraum an Atemproblemen: Sie bekommen zum Beispiel Luftnot bei Belastungen, sind generell kurzatmiger oder können einfach nicht mehr so tief einatmen, weil sie Beklemmungen im Brustkorb verspüren. Laut der Patientenversion der S1-Leitlinie "Long-/Post-COVID", die Experten verschiedener Fachgesellschaften für die Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften (AWMF) erstellt haben, berichtet etwa jeder dritte Patient mit Long Covid / Post-Covid über mehrere Wochen anhaltende Atembeschwerden. Besonders häufig bleibt die Lungenfunktion nach einem schweren Krankheitsverlauf eingeschränkt. Laut einer britischen Studie von November 2020 litten von 384 aus dem Krankenhaus entlassenen Corona-Patienten selbst nach drei Monaten noch 53 Prozent an Atemnot. Bei denjenigen, die mit erhöhten Biomarkern entlassen wurden, wiesen fast ein Drittel erhöhte D-Dimer-Proteine auf - Marker für Lungenembolie. Bei fast jedem Zehnten waren die C-reaktiven Proteine auffällig - ein Hinweis auf eine noch bestehende Entzündung im Körper. Bei 38 Prozent waren die Röntgenbefunde nicht in Ordnung. "Bei vielen Patientinnen und Patienten sind noch Monate nach Beginn der Symptomatik Veränderungen der Lunge erkennbar", teilt auch das Bundesministerium für Gesundheit mit.

"Bei der Mehrheit der Patientinnen und Patienten mit schwerem Covid-19 vernarbt die Lunge in außergewöhnlich starkem Ausmaß."

Pressemitteilung der Berliner Charité, des Helmholtz-Instituts für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI), des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) und der Uniklinik RWTH Aachen am 30.11.2021

Lungenversagen bei schwerem Corona-Verlauf: Sterblichkeit hoch

CT-Aufnahme einer gesunden Lunge

Bei einem schweren Covid-19-Verlauf kann die Lunge so geschädigt werden, dass der Körper nicht mehr genügend Sauerstoff aus der Luft aufnehmen kann. "Patientinnen und Patienten mit schwerem Covid-19 haben oft ein sehr stark ausgeprägtes Lungenversagen", bestätigt Prof. Dr. Leif Erik Sander von der Medizinischen Klinik mit Schwerpunkt Infektiologie und Pneumologie der Charité. "Die weitgehende Zerstörung ihrer Lungenstruktur erfordert eine invasive Beatmung oder sogar eine ECMO-Behandlung über längere Zeit und geht leider mit einer sehr hohen Sterblichkeit von etwa 50 Prozent einher." Sander war an einer interdisziplinären Forschergruppe beteiligt, die untersuchte, wie das Coronavirus die Lunge schädigt. Die gemeinsame Pressemitteilung der Berliner Charité, des Helmholtz-Instituts für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI), des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) und der Uniklinik RWTH Aachen wurde am 30.11.2021 veröffentlicht.

Beatmungsmöglichkeiten bei Covid-19

Nasenbrille

Beatmung über eine Nasenbrille bei Covid-19-Patienten

Die sogenannte Nasenbrille kommt zum Einsatz, wenn es der Patient nicht mehr aus eigener Kraft schafft, genug Luft einzuatmen und auch abzuatmen. Sie gilt als äußerst schonende Art der Beatmung.

"Das sind zwei Schläuche aus Plastik, die im Abstand der Nasenlöcher geformt sind und in die Nase geschoben werden. Alle paar Stunden kam die Krankenschwester zu mir und drehte den Sauerstoff - je nach Sättigung - rauf und runter." Marc Brunner, ehemaliger Covid-19-Patient

Mund-Nasen-Maske

Mund-Nasen-Maske zur Beatmung von Covid-19-Patienten

Ist die Lunge stärker angegriffen und reicht es nicht mehr, nur ein wenig Luft über die eine Nasenbrille zuzuführen, bekommen Patienten eine Maske aufgesetzt. Diese führt mit etwas Druck Luft zu, sodass die Lunge mit ausreichend Sauerstoff versorgt wird.

"Die Mund-Nasen-Maske ist eine Form einer echten Beatmung - nur nicht über einen Schlauch, der in die Luftröhre eingelegt wird, sondern durch eine Maske, sodass die natürlichen Atemwege noch voll erhalten sind." Michael Pfeifer, Präsident der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin

Künstliche Beatmung

Manche Covid-19 Patienten müssen über einen Schlauch beatmet werden, wofür man sie ins künstliche Koma versetzen muss.

Der nächste Schritt ist drastisch: Er erfolgt, wenn beispielsweise Blutgerinnsel in der Lunge auftreten und das Organ verstopfen. Ein Vorgang, der durch das Coronavirus ausgelöst werden kann. Patienten werden dann ins künstliche Koma versetzt. Ein Schlauch wird zur Beatmung über den Rachen in die Lunge eingeführt. Ohne diesen Eingriff würden Patienten ersticken. Die mechanische Beatmung rettet Leben, aber sie schadet der angegriffenen Lunge zusätzlich, weil sie Lungenzellen stark beansprucht. Es kann zu Vernarbungen kommen, zu einer sogenannten Lungenfibrose. Mediziner beobachten sie nach einer Lungenentzündung, aber auch nach länger andauernder mechanischen Beatmung.

"Bei der mechanischen Beatmung wird die Luft in die Lunge mit Druck appliziert. Das bedeutet, wir üben jetzt ganz andere mechanische Kräfte auf die Lunge aus im Vergleich zur gesunden Situation. Dadurch kommt es insbesondere bei schon vorgeschädigten Lungen - und das ist ja diese stark entzündete Lunge - zu einem zusätzlichen Element der Traumatisierung, das wir berücksichtigen müssen." Michael Pfeifer, Präsident der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin

Lungenmaschine / Extrakorporale Lunge (ECMO)

Ein Corona-Patient auf der Intensivstation

Der technisch gesehen größte Eingriff stellt eine Lungenmaschine dar, die das akute Lungenversagen abwenden soll. Sie wurde in den 1960er-Jahren erstmals bei Operationen eingesetzt und wird über kurze Zeiträume auch gut vertragen. Auch bei Unfällen kann die sogenannte extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) das Überleben sichern. Beim Einsatz der Lungenmaschine wird Blut des Patienten aus dem Körper herausgeleitet und durch eine Apparatur, eine große Membran, geführt. Genau wie die menschliche Lunge entfernt die Membran Kohlendioxid und führt Sauerstoff zu. Anschließend wird das Blut wieder in den Körper zurückgeleitet. Die externe Lunge verursacht keinen Druck auf der Lunge, was sich günstig auf das sensible Gewebe auswirkt. Bei längerer Anwendung kommt es aber meist zu Komplikationen: etwa zur Blutgerinnung an der künstlichen Membran. Deshalb kommt diese Methode nur zum Einsatz, wenn sonst nichts mehr hilft, also bei schwerem Lungenversagen. 

"Wenn wir sehen, dass wir die Lunge nicht schonend beatmen können, wenn die so krank ist, dass wir wirklich sehr hohe Drücke bräuchten, um überhaupt noch die Ventilation aufrechtzuerhalten, also die Beatmung der Lunge, dann ist das der Moment, an dem wir dann Patienten mit einer sogenannten extrakorporalen Lunge versorgen." Michael Pfeifer, Präsident der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin

Bei Covid-19 können Immunzellen die Lunge angreifen

CT-Aufnahme der Lunge eines Patienten mit Covid-19-Lungenversagen. Die hellen Bereiche zeigen die Verdichtungen und Vernarbungen.

Die Studie des Forschungsteams zeigte, dass bei einem schweren, von Covid-19 ausgelösten Lungenversagen die Lungenbläschen weitgehend zerstört sind und das Lungengewebe vernarbt, dadurch verdickt und unelastisch wird. Dieser Umbau des Gewebes wird auch als Fibrose bezeichnet. In Computertomographie-Aufnahmen sieht die Lunge, die im Normalfall weitgehend dunkel dargestellt wird, mit ihren hellen Linien und Flecken aus wie ein Schwamm. Dass das Lungengewebe so schwer geschädigt wird, dafür könnte eine fehlgeleitete Reaktion der Makrophagen, der Fresszellen unseres Immunsystems, mitverantwortlich sein.

Fresszellen lassen Kollagen und damit Narben in der Lunge produzieren

"Bei Covid-19 entwickelt sich ein Lungenversagen typischerweise erst in der zweiten oder dritten Woche nach Symptombeginn, wenn die Viruslast eigentlich schon wieder sinkt", erklärt Leif Erik Sander. "Das weist darauf hin, dass nicht die unkontrollierte Virusvermehrung zum Versagen der Lunge führt, sondern nachgeschaltete Reaktionen, beispielsweise des Immunsystems, eine Rolle spielen." Das Team untersuchte Immunzellen in Lungenspülungen und -gewebe schwer erkrankter und verstorbener Covid-19-Patienten. In der Lunge von Covid-19-Patienten, die ein Lungenversagen entwickeln, fanden sie Makrophagen in großen Mengen. Die Fresszellen beseitigen eingedrungene Erreger oder Zellabfall und sind bei der Wundheilung und Reparatur von Gewebe beteiligt. Normalerweise. "Die Makrophagen treten bei schwerem Covid-19 mit bestimmten Zellen des Bindegewebes in Kontakt, die für die Bildung von Narbengewebe verantwortlich sind. Diese Zellen vermehren sich stark und produzieren große Mengen Kollagen", ergänzt Dr. Antoine-Emmanuel Saliba, Arbeitsgruppenleiter am HIRI in Würzburg und zweiter Leiter der Studie. "SARS-CoV-2 ist also zumindest ein möglicher Auslöser für die fehlgeleitete Reaktion der Fresszellen", erklärt Prof. Dr. Matthias Selbach, der die Studie am MDC geleitet hat. "Das Virus vermehrt sich dabei anscheinend nicht in den Immunzellen, sondern programmiert sie um."

Vernarbungen können sich bei Genesenen zurückbilden

Anhand von CT-Bildern konnte die Forschergruppe jedoch auch sehen, dass die Vernarbungen zumindest potenziell reparabel sind. Bei Covid-19-Erkrankten, die mittels ECMO behandelt wurden, seien erst die typischen milchglasartigen Trübungen zu sehen gewesen, die sich im Verlauf der Erkrankung verdichteten und vernarbten. Wurden Betroffene von der ECMO-Behandlung entwöhnt und genasen, lösten sich die Verdichtungen allmählich wieder auf. In manchen Fällen seien jedoch deutliche Vernarbungsreste zurückgeblieben. Welche zellulären Prozesse dazu führen, dass sich eine solche Fibrose zurückbildet, wollen die Forscher noch genauer untersuchen. So soll mehr über Behandlungsmöglichkeiten herausgefunden werden und wie es sich verhindern lässt, dass das Lungengewebe überhaupt vernarbt.

Dauerhafte Veränderungen der Lunge selten

Auch eine Studie der University of Michigan, die im November 2021 veröffentlicht wurde, bestätigt, dass die Vernarbungen im Lungengewebe zumindest teilweise daran schuld sein können, dass viele Betroffene noch wochen- oder gar monatelang nach einer Infektion mit SARS-CoV-2 an Atembeschwerden leiden. Wirklich anhaltende Veränderungen der Lunge, die im Röntgenbild oder CT sichtbar werden, seien laut Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften (AWMF) aber selten. Selbst nach einer Lungenentzündung durch SARS-CoV-2 mit Krankenhausaufenthalt und Beatmung würden sich die meisten Veränderungen der Lunge wieder vollständig zurückbilden, bestätigt auch die AWMF.

Coronaviren verursachen Entzündungen

Die Kurzatmigkeit nach einer Corona-Infektion kann jedoch noch weitere Ursachen haben: Coronaviren können Entzündungen im ganzen Körper, in jeder einzelnen Zelle, verursachen: Sie greifen die Zellwände in den Blutgefäßen an, so eine internationale Studie vom 1. August 2020, die im Fachblatt "The Lancet" veröffentlicht wurde. Forscher der Berliner Charité, des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) und der Freien Universität Berlin haben im August 2021 die zellulären Mechanismen untersucht, die von einer SARS-CoV-2-Infektion auslöst werden, und die zu einer entzündlichen Lungenschädigung führen können. Prof. Dr. Martin Witzenrath, stellvertretender Direktor der Medizinischen Klinik mit Schwerpunkt Infektiologie und Pneumologie der Charité, schildert, dass die Endothelzellen der Lunge, die normalerweise die Blutgefäße wie eine Art Barriere auskleiden, in Mitleidenschaft gezogen werden. "Diese Barrriere verliert bei schwerem Covid-19 an Funktion, wodurch es schlussendlich zum Lungenversagen kommt." Bei einer Covid-19-Erkrankung vermehrt sich SARS-CoV-2 in der Lunge und in den Zellen der Atemwege zunächst nur schwach. "Die Zerstörung des Lungengewebes bei schweren Covid-19-Verläufen wird nicht direkt durch die Vermehrung des Virus in den Zellen verursacht, sondern durch die starke Entzündungsreaktion", erklärt MDC-Wissenschaftler Dr. Emanuel Wyler. Bei einem schweren Verlauf können verschlossene Blutgefäße und instabile Gefäßwände dann zu akutem Lungenversagen führen.

Coronavirus verändert Blutkörperchen

Forscher vom Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin fanden im Juni 2021 heraus, dass bei Covid-Patienten die roten und weißen Blutkörperchen hinsichtlich ihrer Größe und Steifheit teilweise über Monate hinweg verändert sind. "Klar ist, dass im Zuge einer Erkrankung oft die Blutzirkulation beeinträchtigt ist, es zu gefährlichen Gefäßverschlüssen kommen kann und der Sauerstofftransport im Blut nur eingeschränkt funktioniert. Alles Phänomene, bei denen die Blutzellen und ihre physikalischen Eigenschaften eine Schlüsselrolle spielen", heißt es in der Pressemitteilung. Vier Millionen Blutzellen von akut Erkrankten, Genesenen und Gesunden haben die Wissenschaftler vom Max-Planck-Zentrum untersucht. Ergebnis: Größe und Verformbarkeit der roten Blutkörperchen waren bei Erkrankten stärker verändert als bei Gesunden. Dies deute auf eine Schädigung der Blutzellen hin und könnte zum Beispiel erklären, warum die Sauerstoffversorgung, die zu den Hauptaufgaben der roten Blutkörperchen zählt, beeinträchtigt ist. Auch das erhöhte Risiko von Gefäßverschlüssen und Embolien der Lunge lasse sich dadurch erklären. Weiße Blutkörperchen waren bei Corona-Patienten übrigens deutlich weicher, was auf eine starke Immunreaktion hinweisen könne.

Post-Covid: SARS-CoV-2 kann sämtliche Organe schädigen

Coronaviren können auch eine Entzündung des Herzmuskels auslösen, was die Atmung ebenfalls beeinträchtigen kann. Noch ist das ganze Ausmaß möglicher Folgen nicht erforscht. Klar ist aber, dass Zellen im ganzen Körper infiziert sein können, also neben der Lunge auch im Gehirn, im Darm, in der Niere und in allen wichtigen Gefäßen.


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