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Medizin

SARS-CoV-2: Warum manche Menschen keine Symptome entwickeln

Mittwoch, 21. April 2021

/vegefox.com, stock.adobe.com

Newcastle/England – Die Reaktion des Immunsystems entscheidet mit darüber, ob eine Infektion mit SARS-CoV-2 asymptomatisch verläuft oder zum tödlichen COVID-19 fortschreitet. Dies zeigt eine Multi­omicsanalyse, deren Ergebnisse jetzt in Nature Medicine (2021; DOI: 10.1038/s41591-021-01329-2) veröffentlicht wurden.

Das Eintreffen der Viren in den Alveolen der Lungen ruft zunächst die Makrophagen auf den Plan, die zur angeborenen Immunantwort gezählt werden. Dendritische Zellen begeben sich in die angrenzenden Lymphknoten, um dort die spezifische Immunantwort zu alarmieren, die B- und T-Zellen auf den Plan ruft. Gleichzeitig werden Signale ins Knochenmark gesandt, um Nachschub für die verbrauchten Makro­phagen anzufordern. Diese Zellen der ersten Abwehrlinie werden durch Monozyten aus den Blut ersetzt.

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Im Knochenmark werden außerdem Megakaryozyten mobilisiert, die die Produktion von Thrombozyten steigern. Wenn alles gut geht, werden die Viren von den Makrophagen solange in Schach gehalten, bis die B-Zellen mit der Produktion der spezifischen Antikörper begonnen haben. Dann werden die Aktionen der Immunantwort vom Infizierten unter Umständen gar nicht bemerkt.

Gelingt die Abwehr der Viren nicht, kann es zu einer schweren Erkrankung mit Hyperinflammation und Zytokinsturm kommen, der die Erregerabwehr eher behindert. Bei COVID-19 kommt eine erhöhte Throm­bose­neigung hinzu, die für viele tödliche Verläufe verantwortlich gemacht wird.

Warum Infektionen mit SARS-CoV-2 so unterschiedlich verlaufen können, versucht ein Team um Muzlifah Haniffa von der Universität Birmingham in einer sogenannten Multiomicsanalyse zu ergründen. Die Untersuchungen fanden im Rahmen der „Human Cell Atlas“-Initiative statt, die seit 2016 einen Katalog aller im menschlichen Körper vorkommenden Zellen erstellt.

Der Atlas umfasst unter anderem Daten zur Boten-RNA (Transkriptom), zu den Oberflächeneiweißen (Proteom) und den Rezeptoren für T- und B—Lymphozyten, die anzeigen, ob die Abwehrzellen das Virus erkannt haben.

Aus Anlass der Pandemie führten die Forscher ihre Multiomicsanalyse auch an mehr als 800.000 Zellen von 130 Personen durch, die nach einer Infektion mit SARS-CoV-2 nicht oder unterschiedlich schwer an COVID-19 erkrankt waren. Zum Vergleich wurden auch Zellen von gesunden Menschen oder Patienten mit anderen Erkrankungen untersucht.

Die Unterschiede zwischen einer asymptomatischen Infektion mit SARS-CoV-2 und einem schweren Verlauf zeigten sich in verschiedenen Abteilungen der Immunabwehr. In der Bronchiallavage, die den Zustand in den zuerst von Virus angegriffenen Lungenalveolen widerspiegelt, kommt es bei leichten Infektionen kaum zu Veränderungen. Bei einer schweren Infektion werden vermehrt Monozyten ange­fordert, um die Viren zu bekämpfen. Haniffa erkannte dies an der Ähnlichkeit im Transkriptom von Phagozyten in der Lunge und den Monozyten im Blut. Wenn die Situation außer Kontrolle gerät, wird die Produktion von entzündlichen Zytokinen gesteigert.

Veränderungen waren auch in den dendritischen Zellen nachweisbar, die als Nachrichtenboten des Immunsystems im Blut unterwegs sind. Haniffa fand eine vermehrte Aktivierung der Gene für eine Typ-I/III-Interferonantwort. Dies könnte auf einen vermehrten Alarmzustand der Zellen hindeuten und im Prinzip ein gutes Zeichen sein. Interferone werden derzeit auch in klinischen Studien bei COVID-19-Patienten erprobt.

Eine klinisch interessante Beobachtung ist sicherlich, dass Infektionen mit SARS-CoV-2 zu einer Reaktion des Knochenmarks führen. Dies erscheint plausibel, da dort die Monozyten produziert werden, die das Immunsystem in den Lungen angefordert hat. Bei schweren Verläufen von COVID-19 werden jedoch auch die Megakaryozyten aktiviert, die Thrombozyten herstellen.

Haniffa vermutet, dass dies eine Reaktion auf den vermehrten Verbrauch von Thrombozyten bei schweren COVID-19-Erkrankungen ist. Der Mangel ist Folge der thrombotischen Störungen, die für viele Komplikationen und Todesfälle von COVID-19 verantwortlich sind.

Die Veränderungen in den B-Zellen und T-Zellen, den wichtigsten Akteuren der adaptiven Immun­antwort, betreffen unter anderem die Bildung der Antikörper. Zu den ersten Antikörpern gehören die IgA-Antikörper, die eine spezifische Abwehrlinie in den Schleimhäuten, also auch in den Alveolen, aufbauen sollen. Ihre Produktion war bei Patienten mit schweren Erkrankungen vermindert, obwohl ihre Produzen­ten, die Plasmazellen (und ihre Vorläufer, die Plasmablasten), vermehrt vorhanden waren. Ein Versagen dieser Zellen ist sicherlich ein wichtiger Aspekt für schwere Verläufe.

Ein möglicher Grund könnte die verminderte Produktion von TNF durch den „nuclear factor kappa B“-Signalweg sein, dessen Gene bei den Patienten mit schweren Verläufen vermindert aktiv waren. Bei Patienten mit schwerem COVID-19 war kaum TNF im Blut nachweisbar.

Patienten mit leichten bis mittelschweren Symptomen wiesen dagegen einen hohen Anteil an B-Zellen und T-Helferzellen im Blut auf, die für eine ausreichende Bildung von Antikörpern benötigt werden.

Die Forscher fanden auch einen möglichen Grund für den unterschiedlichen Verlauf bei Männern und Frauen. Bei Frauen kommt es offenbar zu einer stärkeren Vermehrung (klonale Expansion) der B-Zellen, was zu einer besseren Immunabwehr führen könnte. © rme/aerzteblatt.de

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