MERS-CoV

Von , (Bio-)Chemiker
Dr. Maximilian Reindl

Maximilian Reindl studierte Chemie und Biochemie an der LMU in München und ist seit Dezember 2020 Mitglied der NetDoktor-Redaktion. Er arbeitet sich für Sie in medizinisch-naturwissenschaftliche und gesundheitspolitische Themen ein, um diese gut verständlich und nachvollziehbar aufzubereiten.

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MERS (Middle East Respiratory Syndrome) ist eine Infektionskrankheit. Sie wird von einem Coronavirus verursacht, das sowohl SARS als auch dem derzeitigen Pandemieerreger Sars-CoV-2 sehr ähnlich ist. Eine Infektion mündet meist in einer schweren Atemwegserkrankung. Die MERS-Sterblichkeitsrate ist mit etwa 30 Prozent sehr hoch, doch scheint der Erreger weniger ansteckend zu sein. Eine sprunghafte, weltweite Verbreitung von MERS-CoV blieb daher aus. Was über Symptome, Verbreitung und Ansteckungswege von MERS-CoV bekannt ist, erfahren Sie hier.

Schematische Darstellung eines MERS-CoV-Partikels.

Was ist MERS?

Das „Middle East Respiratory Syndrome“ (MERS) ist eine oft schwer verlaufende Atemwegserkrankung ausgelöst durch eine Infektion mit dem Erreger MERS-CoV („Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus“).

MERS geht mit typischen Symptomen wie Fieber, Husten und Atemnot einher. Die Sterblichkeitsrate ist hoch: Rund ein Drittel der infizierten Menschen verstirbt.

MERS-CoV ist wie SARS und Sars-CoV-2 ein Vertreter der Betacoronavirus-Gattung. Man geht davon aus, dass es von Dromedaren auf den Menschen übergesprungen ist. MERS-CoV zählt daher zu den zoonotischen Viren.

Mensch-zu-Mensch Übertragungen von MERS-CoV sind möglich. Dazu muss der Kontakt zu infizierten Personen jedoch sehr eng sein. Übertragungen von MERS-CoV fanden typischerweise im häuslichen Umfeld, in Pflegeeinrichtungen oder in Krankenhäusern statt.

Verbreitung

Der Erreger wurde erstmals 2012 in Saudi-Arabien entdeckt. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) dokumentierte anschließend bis 2019 rund 2.500 Fälle weltweit. Die Fallzahl liegt global gesehen somit niedrig. Ab 2016 ebbte die Verbreitung von MERS-CoV zudem jäh ab.

Die meisten bekannten Fälle traten auf der Arabischen Halbinsel auf – abgesehen von einem weiteren größeren (isolierten) Ausbruch 2015 in Südkorea.

Insgesamt wurden Fälle in 27 Ländern bestätigt, darunter auch in Staaten Nordamerikas, Südasiens und Europas. Hier betrafen sie jedoch Reisende, die sich zum Ausbreitungshöhepunkt auf der Arabischen Halbinsel aufgehalten hatten. Solche vereinzelten Infektionsherde mündeten jedoch nicht in einem großflächigen unkontrollierten Infektionsgeschehen.

Kann man sich gegen MERS impfen?

Nein. Es gibt derzeit keinen zugelassenen MERS-Impfstoff. Allerdings arbeiten Experten des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF) an einem ersten Impfstoffkandidaten gegen den MERS-Erreger: MVA-MERS-S.

Dieser basiert auf der Vektortechnologie wie beispielsweise auch der AstraZeneca-Impfstoff gegen SARS-CoV-2. Als Vektor („Genfähre“) verwenden Forscher ein abgeschwächtes Kuhpockenvirus (Modified-Vaccinia-Ankara-Virus, MVA). In einer ersten Pilotstudie erwies sich MVA-MERS-S als gut verträglich und konnte robuste Antikörperantworten erzeugen.

Daneben zeigte ein vergleichbarer Ansatz aus Großbritannien ebenfalls hoffnungsvolle Daten aus frühen Phasen der Entwicklung. Allerdings verwendeten Forscher hier einen aus Schimpansen stammenden Adenovirus-Vektor (Entwicklungsname: ChAdOx1 MERS).

Beide Impfstoffkandidaten befinden sich zwar in einem frühen Stadium der Entwicklung. Doch sind auf Basis dieser vielversprechenden ersten Ergebnisse weiterführende Studien im größeren Rahmen geplant.

Welche Symptome treten bei MERS auf?

Als typische Atemwegserkrankung zeigt MERS folgende Symptome:

  • Husten
  • Halsschmerzen
  • Fieber
  • Atembeschwerden
  • Atemnot
  • Schwere Lungenentzündung (Pneumonie)
  • Lungenversagen

Daneben zeigten MERS-Patienten auch:

  • Muskel- und Gelenkschmerzen
  • Durchfall (Diarrhoe)
  • Unwohlsein und Erbrechen
  • Nierenversagen

Die Zeitspanne zwischen der Infektion und dem Ausbruch erster Krankheitssymptome beträgt zwei bis 14 Tage (Inkubationszeit). Die Schwere der Symptome erstreckt sich von symptomarmen bis hin zu sehr schweren Krankheitsverläufen.

Patienten, die einen schweren Krankheitsverlauf entwickeln, müssen in der Regel intensivmedizinisch versorgt werden. Von einem schweren Verlauf sind insbesondere vulnerable Gruppen betroffen. Das sind ältere und immungeschwächte Patienten sowie Personen, die unter Vorerkrankungen leiden.

Darüber hinaus diskutieren Fachkreise neurologische Folgeschäden, da MERS-CoV auch das Gehirn sowie Teile des Rückenmarks zu befallen scheint. Dies kann Komplikationen wie das Guillain-Barré-Syndrom, Schädigungen der Nerven (periphere oder sensorische Neuropathien) wie auch Autoimmunerkrankungen des Gehirns verursachen (akut demyelinisierende Enzephalomyelitis, ADEM).

Eine abschließende Bewertung, welche neurologischen Komplikationen mit welcher Häufigkeit aus einer überstandenen MERS-CoV-Infektion folgen könnten, ist zum derzeitigen Kenntnisstand noch offen. Die dokumentierten Fälle basieren zumeist auf Einzelfallberichten.

Wie wird MERS-CoV diagnostiziert?

MERS lässt sich zuverlässig über einen PCR-Test in spezialisierten Laboren nachweisen. Dieser reagiert auf das charakteristische Erbgut des Virus.

Als Probenmaterial dienen idealerweise Sekrete der tieferen Atemwege. Diese gewinnen Ärzte über eine sogenannte Bronchoskopie. Mund-Nasen-Rachen-Abstriche, wie sie bei Tests auf Sars-CoV-2 entnommen werden, sind meist weniger geeignet. Denn MERS-CoV befällt insbesondere die tiefen Atemwege. Dort ist die Menge an nachweisbarem Virus demnach am höchsten.

Eine noch präzisere Auskunft liefert eine vollständige Genomsequenzierung des Erregers.

Mithilfe von Antikörpertests hingegen lassen sich Rückschlüsse auf eine zurückliegende MERS-Erkrankung ziehen. Für eine Akutdiagnostik sind sie ungeeignet, da es einige Zeit dauert, bis das Immunsystem der infizierten Personen auf den MERS-Erreger mit spezifischen (nachweisbaren) Antikörpern reagiert.

Für den Antikörpertest entnehmen Ärzte eine Blutprobe. Die anschließende Untersuchung erfolgt meist über ein spezielles, ELISA genanntes Verfahren („Enzyme-linked immunosorbent assay“). In der Regel erfolgen zwei solcher Antikörper-Nachweise: Eine Serumprobe in der ersten Woche nach Symptombeginn und eine zweite nach ungefähr drei Wochen.

Gemeinsamkeiten von MERS-CoV, SARS und Sars-CoV-2?

SARS, MERS-CoV und Sars-CoV-2 sind umhüllte RNA-Viren aus der Gattung der Betacoronaviren. Sie zählen zur Familie der Coronaviren (Coronaviridae) und können Krankheiten beim Menschen verursachen.

Ihr Erbgut besteht aus einer einzelsträngigen Ribonukleinsäure (RNA). Dabei gleicht sich das Erbgut von MERS-CoV und (SARS beziehungsweise) Sars-CoV-2 in großen Teilen. Das heißt, MERS-CoV ist (strukturell) nahezu identisch aufgebaut wie Sars-CoV-2.

Das virale Erbgut speichert alle Informationen, die das Virus für seine Vermehrung in der infizierten Wirtszelle benötigt. Es beinhaltet also alle Baupläne für Proteine, die zum Bau neuer Viruspartikel und zum Kopieren des viralen Erbguts selbst vonnöten sind.

Das MERS-CoV-Erbgut besteht aus rund 30.000 Nukleobasen, die insbesondere für drei Typen von viralen Proteinen kodieren:

RNA-abhängige RNA-Polymerasen: MERS-CoV besitzt zwei unterschiedliche RNA-Replikasen (ORF1ab, ORF1a). Diese Enzyme haben die Aufgabe das RNA-Erbgut in der Wirtszelle zu vervielfältigen.

Strukturproteine: Dies sind diejenigen Proteine, die dem MERS-CoV-Viruspartikel die äußere (und innere) Gestalt geben:

  • Spike-Protein (S): Außenliegende Eiweißstruktur, die MERS-CoV die Infektion menschlicher Lungenzellen ermöglicht.
  • Nukleokapsid (N): Ein Struktur-Eiweißmolekül, das das virale Erbgut stabilisiert.
  • Membran-Protein (M): Teil der Außenhülle des Viruspartikels.
  • Envelope-Protein (E): Teil der Außenhülle des Viruspartikels.

Nicht-Strukturproteine: Daneben liegen weitere sogenannte Nicht-Strukturproteine – auch „akzessorische Proteine“ genannt – im Genom von MERS-CoV vor (u.a. ORF 3, ORF 4a, ORF 4b, ORF 5). Obwohl noch nicht abschließend gesichert, diskutieren Fachkreise, ob diese Proteine möglicherweise wichtige Prozesse der menschlichen Immunabwehr hemmen (Wirkung als sog. „Interferon-Antagonisten“).

Warum gab es keine MERS-CoV-Pandemie?

Warum eine MERS-CoV-Pandemie ausgebleiben ist, ist noch nicht abschließend geklärt. Experten vermuten, dass dies mit dem besonderen Infektionsmechanismus von MERS-CoV zusammenhängt, der sich vom hochansteckenden Erreger Sars-CoV-2 unterscheidet.

Wie für die meisten Atemwegserkrankungen typisch, verbreitet sich auch MERS-CoV zwar hauptsächlich durch Tröpfcheninfektion oder über Aerosole. Allerdings scheint MERS-CoV nicht in der Lage zu sein, die oberen Atemwege zu infizieren.

Sars-CoV-2 gelangt über den im Körper weit verbreiteten – und auch in den oberen Atemwegen vorhandenen – ACE2-Rezeptor in menschliche Zellen. MERS-CoV hingegen scheint ausschließlich den sogenannten „Dipeptidyl-Peptidase 4-Rezeptor“ (DPP4 oder CD26) als „Einfallstor“ zu nutzen.

DPP4 ist in den oberen Atemwegen kaum vorhanden, sitzt aber vermehrt in den tieferen Atemwegen. Die MERS-CoV-Partikel müssen daher tief in die unteren Bereiche der Lunge eindringen, um erfolgreich eine Infektion auszulösen.

Diese ungleiche Verteilung des DPP4-Rezeptors innerhalb der Atemwege und der Lunge, könnte die „mäßige“ Infektiosität von MERS-CoV erklären. Dies scheint auch der Grund zu sein, warum sich MERS-CoV während seiner maximalen Ausbreitungsphase nicht unkontrolliert verbreitet hat.

Wie wird MERS behandelt?

Eine allgemein etablierte medikamentöse Behandlung, die MERS heilen kann, steht derzeit nicht zur Verfügung.

Ärzte versuchen daher, den Gesundheitszustand betroffener Patienten im Ernstfall bestmöglich zu stabilisieren. Das kann dem Immunsystem der Betroffenen Zeit verschaffen, das MERS-Virus zu besiegen.

Einsatz bereits bekannter antiviraler Medikamente?

Teilweise setzen Ärzte auch Medikamente ein, die bereits gegen andere Erkrankungen entwickelt wurden. Hier nehmen „Breitband-Virostatika“ eine besondere Rolle ein. Diese Medikamente sollen die Replikation des MERS-Erregers in infizierten Patienten zumindest bremsen. Diskutiert werden Wirkstoffkombinationen aus:

Ribavirin und Alpha-Interferon: Ribavirin ist ein Wirkstoff, der die Vermehrung des viralen Erbmaterials hemmen soll, indem es Funktion der viralen RNA-Polymerase beeinträchtigt. Ribavarin wird dabei meist in Kombination mit Interferon-α2b (Alpha-Interferon) eingesetzt. Interferone aktivieren bestimmte Abwehrzellen des angeborenen Immunsystems (NK-Zellen), die bei der Virusabwehr unterstützen. Die Wirksamkeit dieser Kombinationstherapie gegen MERS gilt als noch nicht gesichert.

Lopinavir und Ritonavir: Auch die Kombination Medikamente Lopinavir und Ritonavir wird diskutiert. Sie dienen beide zur Behandlung von HIV-Infektionen. Beide Wirkstoffe zählen zur Gruppe der Protease-Inhibitoren, die ein wichtiges virales Enzym zum Bau neuer Viruspartikel blockieren. Erste Untersuchungen im Kontext von MERS-CoV zeigen einen leicht positiven Einfluss auf den Krankheitsverlauf. Die Virusreplikation kann mit dieser Kombinationsbehandlung jedoch wohl nicht vollständig unterbunden werden.

DPP4-Inhibitoren: Der DPP4-Rezeptor spielt für den Eintritt von MERS-CoV in die menschliche Zelle eine wichtige Rolle. Wird der DPP4-Rezeptor gezielt durch Medikamente blockiert – so die Hypothese – könnte der Eintritt des MERS-CoV-Erregers möglicherweise gestoppt werden.

Allerdings erfüllt DPP4 auch wichtige Aufgaben zur Steuerung des menschlichen Immunsystems. Man befürchtet, dass die Hemmung des DPP4-Rezeptors die gewünschte Aktivität von bestimmten T-Effektor-Zellen herabsetzen könnte. Obwohl noch nicht abschließend geklärt, stehen DPP4-Inhibitoren daher im Verdacht (systemische) Nebenwirkungen hervorzurufen. Weitere Studien in diesem Zusammenhang sind daher dringend nötig.

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Wissenschaftliche Standards:

Dieser Text entspricht den Vorgaben der ärztlichen Fachliteratur, medizinischen Leitlinien sowie aktuellen Studien und wurde von Medizinern geprüft.

Autor:

Maximilian Reindl studierte Chemie und Biochemie an der LMU in München und ist seit Dezember 2020 Mitglied der NetDoktor-Redaktion. Er arbeitet sich für Sie in medizinisch-naturwissenschaftliche und gesundheitspolitische Themen ein, um diese gut verständlich und nachvollziehbar aufzubereiten.

ICD-Codes:
B34
ICD-Codes sind international gültige Verschlüsselungen für medizinische Diagnosen. Sie finden sich z.B. in Arztbriefen oder auf Arbeitsunfähigkeits­bescheinigungen.
Quellen:
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