Coronavirus kann spezialisierte Zellen infizieren, die den Herzrhythmus halten. Ihre Veränderung kann einen Prozess der Selbstzerstörung in Zellen auslösen und Arrhythmien hervorrufen. Laut einer präklinischen Studie unter der Leitung von Forschern von Weill Cornell Medicine, NewYork-Presbyterian und der NYU Grossman School of Medicine. Die Ergebnisse bieten eine mögliche Erklärung für die Herzrhythmusstörungen, die häufig bei Patienten mit SARS-CoV-2-Infektion auftreten.
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Circulation Research der American Heart Association veröffentlicht. Die Forscher verwendeten ein Tiermodell und aus Stammzellen gewonnene menschliche Zellen, um zu zeigen, dass das SARS-CoV-2-Coronavirus leicht Zellen infizieren kann, die den natürlichen Herzschrittmacher des Herzens sind und den sogenannten „Sinus- oder Sinusknoten“ bilden.
Sie sind eine Gruppe spezialisierter Zellen, die sich im oberen Teil des rechten Atriums befinden und elektrische Impulse erzeugen, die sich ausbreiten durch das Herz bis zum Ventrikelmuskel und zur Stimulierung der Kontraktion des Herzens. Dieses Organ des menschlichen Körpers pumpt pro Minute fast 5 Liter Blut durch den Körper. Selbst in Ruhe schlägt (erweitert und zieht sich zusammen) das Herz zwischen 60 und 80 Mal pro Minute.
Es ist bekannt, dass Arrhythmien bei manchen Menschen ein angeborener Defekt sind, das heißt, sie werden mit diesem Problem geboren. Einige Krankheiten, Bluthochdruck und Hämochromatose (Eisenansammlung im Körper) können zu Herzrhythmusstörungen beitragen. Darüber hinaus können Stress, Koffein, Tabak, Alkohol und einige rezeptfreie Husten- und Erkältungsmedikamente den natürlichen Rhythmus des Herzschlags beeinflussen.
Die neue Forschung wurde von Wissenschaftlern der Weill Cornell Medicine Institution in den Vereinigten Staaten entwickelt. Die Ergebnisse überraschten die Experten. „Dies ist eine überraschende und scheinbar einzigartige Verwundbarkeit dieser Zellen: Wir haben andere Arten menschlicher Zellen untersucht, die mit dem SARS-CoV-2-Coronavirus infiziert werden können, einschließlich Herzmuskelzellen, aber wir haben nur Anzeichen einer Ferroptose in Herzschrittmacherzellen gefunden“, sagt er Dr. Shuibing Chen, Co-Autor der Studie und Professor für chemische Biologie in der Chirurgie und chemischen Biologie in der Biochemie an der Weill Cornell Medicine.
Sie fanden heraus, dass eine Person, die sich mit dem Coronavirus infiziert und die Infektion entwickelt, einen als „Ferroptose“ bezeichneten Prozess auslösen kann, bei dem sich die Zellen selbst -zerstören, aber sie produzieren auch reaktive Sauerstoffmoleküle, die nahe gelegene Zellen beeinflussen können.
Fälle von Herzrhythmusstörungen, einschließlich zu schneller Herzrhythmen (Tachykardie) und zu langsamer (Bradykardie), wurden bereits bei vielen COVID-19-Patienten beobachtet, und mehrere Studien haben diese abnormalen Rhythmen mit schlechteren COVID-19-Ergebnissen in Verbindung gebracht. Es war jedoch nicht klar, wie eine Coronavirus-Infektion diese Arrhythmien verursachen könnte.
In der neuen Studie untersuchten Forscher, darunter Dr. Benjamin TenoEver, der Teil der Grossman School of Medicine der New York University ist, Goldhamster - eines der wenigen Labortiere, die zuverlässig COVID-ähnliche Anzeichen entwickeln. 19 aufgrund des Coronavirus. Sie fanden Hinweise darauf, dass das Virus nach nasaler Exposition die Zellen der natürlichen Herzschrittmachereinheit, dem sogenannten Sinusknoten, infizieren kann.
Um die Auswirkungen des Coronavirus auf Herzschrittmacherzellen genauer und mit menschlichen Zellen zu untersuchen, verwendeten die Forscher fortschrittliche Stammzelltechniken, um die Reifung menschlicher embryonaler Stammzellen zu Zellen zu induzieren, die denen des Sinusknotens ähneln.
Sie zeigten, dass diese induzierten menschlichen Herzschrittmacherzellen den ACE2-Rezeptor und andere Faktoren exprimieren, die das Coronavirus verwendet, um in Zellen einzudringen und leicht infiziert werden können Die Forscher beobachteten auch einen starken Anstieg der Aktivität entzündlicher Immungene in infizierten Zellen.
Das überraschendste Ergebnis des Teams war jedoch, dass Herzschrittmacherzellen als Reaktion auf den Infektionsstress deutliche Anzeichen eines zellulären Selbstzerstörungsprozesses zeigten, der als „Ferroptose“ bezeichnet wird. Dieser Prozess beinhaltet die Ansammlung von Eisen und die ungezügelte Produktion reaktiver Sauerstoffmoleküle, die Zellen zerstören. Den Wissenschaftlern gelang es, diese Zeichen in Zellen mithilfe von Verbindungen umzukehren, von denen bekannt ist, dass sie Eisen binden und die Ferroptose
„Dieser Befund deutet darauf hin, dass einige der bei Patienten mit COVID-19 festgestellten Herzrhythmusstörungen durch eine durch Ferroptose verursachte Schädigung des Sinusknotens verursacht werden könnten“, sagt Dr. Robert Schwartz, Mitautor der Studie, außerordentlicher Professor für Medizin in der Abteilung für Gastroenterologie und Hepatologie bei Weill Cornell Medicine und Hepatologe am NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center.
Obwohl Patienten mit COVID-19 im Prinzip mit Ferroptose-Inhibitoren behandelt werden könnten, um die Zellen des Sinusknotens zu schützen, wären antivirale Medikamente, die die Auswirkungen einer Infektion auf alle Zelltypen blockieren, vorzuziehen, so die Forscher. Forscher planen, ihre Zell- und Tiermodelle weiterhin zur Untersuchung der Schädigung des Sinusknotens bei COVID-19 zu verwenden.
„Es gibt andere Syndrome der sinoatrialen Arrhythmie beim Menschen, die wir mit unserer Plattform modellieren könnten“, sagte Dr. Todd Evans, ein weiterer Mitautor der Studie, Peter I. Pressman Professor für Chirurgie und Associate Dean of Research bei Weill Cornell Medicine. „Und während Ärzte jetzt einen künstlichen elektronischen Herzschrittmacher verwenden können, um die Funktion eines geschädigten Sinusknotens zu ersetzen, besteht hier die Möglichkeit, Sinuszellen wie die, die wir als alternative, zellbasierte Herzschrittmachertherapie entwickelt haben, zu verwenden.“
Der Kardiologe Mario Boskis von der Argentine Society of Cardiology, der von Infobae konsultiert wurde, kommentierte: „Die in den USA durchgeführte neue Studie hilft uns, die Fähigkeit des Coronavirus, Arrhythmien zu erzeugen, ein wenig besser zu verstehen. Durch die Infektion des Sinusknotens, des „erzeugenden“ Zentrums unseres Herzrhythmus, könnte das Coronavirus dafür verantwortlich sein, seine zelluläre Architektur erheblich zu schädigen. Dies führt zu einer Verringerung der Herzfrequenz oder der Bradykardie.“
In Bezug auf mögliche Behandlungen sagte Dr. Boskis: „Wenn die Arrhythmie sehr schwerwiegend ist, ist die Behandlung die Implantation eines Herzschrittmachers. Die Verwendung von Arzneimitteln wie Deferoxamin oder Imatinib hat in dieser Studie in Zellkulturen gezeigt, dass sie eine schützende Wirkung auf den Sinusknoten haben können, es muss jedoch noch nachgewiesen werden, ob dieser Effekt bei Patienten zutrifft. Derzeit sollte bei Patienten mit Covid auf die Entstehung von Arrhythmien geachtet werden, die potenziell bösartig sein können, beispielsweise in Fällen, die eine entzündliche Myokarditis auslösen.“
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