Wie COVID-19 massive Entzündungen im Körper auslöst

Fast zwei Jahre nach der Erklärung der COVID-19-Pandemie durch die Weltgesundheitsorganisation (WHO) suchen Experten immer noch nach Antworten auf einige der vom Virus gestellten Fragen.

Eine von Forschern des Boston Children's Hospital durchgeführte Studie erklärt zum ersten Mal, warum der COVID-19 Krankheit verursacht bei manchen Menschen schwere Entzündungen mit ausgeprägter akuter Atemnot und Multiorganschädigung.

Überraschenderweise stellt die Studie auch fest, dass die Antikörper, die Menschen entwickeln, wenn sie COVID-19 erhalten, manchmal zu mehr Entzündungen führen können, während die durch COVID-19-mRNA-Impfstoffe erzeugten Antikörper dies anscheinend nicht tun.

Die Forscher unter der Leitung der Ärzte Judy Lieberman und Caroline Junqueira vom Boston Children's Program in Cellular and Molecular Medicine zusammen mit Dr. Michael Filbin vom Massachusetts General Hospital veröffentlichten ihre Ergebnisse am 6. April in Nature. „Wir wollten verstehen, was Patienten mit leichtem und schwerem COVID-19 unterscheidet. Wir wissen, dass viele Entzündungsmarker bei Menschen mit schweren Erkrankungen erhöht sind und dass Entzündungen die Ursache für die Schwere der Erkrankung sind, aber wir wussten nicht, was Entzündungen auslöst „, sagte Lieberman.

Die Forscher analysierten frische Blutproben von Patienten mit COVID-19, die in die Notaufnahme des Massachusetts General Hospital kamen. Sie verglichen sie mit Proben von gesunden Menschen und Patienten mit anderen Atemwegserkrankungen. Sie untersuchten auch Lungenautopsiegewebe von Menschen, die an COVID-19 gestorben waren.

Ein heftiger Tod von Immunzellen

Sie fanden heraus, dass SARS-CoV-2 Monozyten, Immunzellen im Blut, die als „Sentinels“ oder als frühe Reaktion auf Infektionen fungieren, sowie Makrophagen, ähnliche Immunzellen in der Lunge, infizieren kann.

Nach der Infektion erleiden beide Zelltypen einen heftigen Tod (Pyroptose genannt), der eine Explosion starker entzündlicher Warnsignale auslöst. „Bei infizierten Patienten starben etwa 6 Prozent der Monozyten im Blut an einem entzündlichen Tod“, sagt Lieberman. „Das ist eine große Zahl, die man finden kann, weil die Zellen, die absterben, schnell aus dem Körper ausgeschieden werden.“

Bei der Untersuchung des Lungengewebes von Menschen, die an COVID-19 gestorben waren, stellten sie fest, dass etwa ein Viertel der Makrophagen im Gewebe starben. Als Forscher Zellen auf Anzeichen von SARS-CoV-2 untersuchten, stellten sie fest, dass etwa 10% der Monozyten und 8% der Lungenmakrophagen infiziert waren.

Die Tatsache, dass Monozyten und Makrophagen mit SARS-CoV-2 infiziert werden können, war überraschend, da Monozyten keine ACE2-Rezeptoren, das klassische Eingangsportal des Virus, haben und Makrophagen geringe Mengen an ACE2 aufweisen. Lieberman glaubt, dass eine SARS-CoV-2-Infektion von Monozyten zuvor teilweise übersehen worden sein könnte, weil Forscher häufig gefrorene Blutproben untersuchen, in denen keine toten Zellen auftreten.

Die Studie zeigte auch, dass SARS-CoV-2 zwar Monozyten und Makrophagen infizieren konnte, aber keine neuen infektiösen Viren produzieren konnte. Forscher glauben, dass die Zellen schnell an Pyroptose starben, bevor sich die neuen Viren vollständig bilden konnten. „Irgendwie ist die Aufnahme des Virus durch diese 'Sentinel' Zellen schützend: Es absorbiert das Virus und rekrutiert mehr Immunzellen. Die schlechte Nachricht ist jedoch, dass all diese entzündlichen Moleküle freigesetzt werden. Bei Menschen, die anfälliger für Entzündungen sind, wie z. B. älteren Menschen, kann dies außer Kontrolle geraten „, sagte Lieberman.

Antikörper, die eine Infektion erleichtern?

Eine bestimmte Gruppe von Monozyten war besonders wahrscheinlich infiziert: solche, die einen Rezeptor namens CD16 trugen. Diese „nicht klassischen“ Monozyten machen nur etwa 10 Prozent aller Monozyten aus, aber ihre Zahl stieg bei Patienten mit COVID-19, so die Forscher. Sie waren auch häufiger infiziert: Etwa die Hälfte war infiziert, verglichen mit keiner der klassischen Blutmonozyten.

Der CD16-Rezeptor scheint Antikörper gegen das Spike-Protein von SARS-CoV-2 zu erkennen. Forscher glauben, dass diese Antikörper tatsächlich die Infektion von Monozyten erleichtern können, die den Rezeptor tragen. „Antikörper überziehen das Virus, und Zellen mit dem CD16-Rezeptor absorbieren das Virus“, sagt Lieberman.

Als das Team jedoch gesunde Patienten untersuchte, die COVID-19-mRNA-Impfstoffe erhalten hatten, schienen die von ihnen entwickelten Antikörper die Infektion nicht zu erleichtern. Der Grund dafür ist noch nicht klar; Forscher glauben, dass die durch den Impfstoff erzeugten Antikörper geringfügig andere Eigenschaften haben als Antikörper, die sich während der Infektion entwickeln und nicht so gut an den CD16-Rezeptor binden. Dadurch absorbieren die Zellen das Virus nicht.

Lieberman und Kollegen glauben, dass diese Ergebnisse Auswirkungen auf die Verwendung von monoklonalen Antikörpern zur Behandlung von COVID-19 haben könnten, was erklärt, warum die Behandlung nur bei frühzeitiger Verabreichung funktioniert. „Es kann sein, dass Antikörper später dazu beitragen, Entzündungen zu verbessern“, sagt sie. „Möglicherweise müssen wir uns die Eigenschaften von Antikörpern ansehen.“

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