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Medizin

COVID-19: Zellatlas liefert Erklärungen für tödliche Verläufe

Montag, 3. Mai 2021

/Corona Borealis, stock.adobe.com

New York und Boston – Eine COVID-19-Pneumonie wird zur tödlichen Gefahr, wenn die Entzündungs­reaktion außer Kontrolle gerät, die Regenerationsfähigkeit der Lungen erschöpft ist und eine beschleu­nigte Fibrosierung des Gewebes eine spätere Erholung verhindert.

Dies zeigt eine sogenannte Zellatlasanalyse in Nature (2021; DOI: 10.1038/s41586-021-03569-1). Eine weitere Studie in Nature (2021; DOI: 10.1038/s41586-021-03570-8) beschäftigt sich mit den Störungen anderer Organe bei tödlichen Verläufen.

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Als Zellatlas bezeichnen Forscher die Kartierung der einzelnen Zellen im Körper. Dabei geht es weniger um die Gestalt unter dem Mikroskopie, als um ihre Funktion. Die Funktion lässt sich aus der Summe der aktivierten Gene ableiten, die als Boten-RNA leicht von der DNA des Erbguts unterschieden werden können. Die Boten-RNA kann heute in einzelnen Zellen untersucht werden, was die Erstellung von Zell­atlanten ermöglicht.

Bei einer Erkrankung wie COVID-19 zeigt der Zellatlas, welche Zerstörungen die Viren angerichtet haben und welche Abwehrmaßnahmen der Körper ergriffen hat. Ein Team um Benjamin Izar vom Irving Medical Center in New York hat einen Zellatlas der Lungen von 19 Patienten mit COVID-19 erstellt, die an den Folgen eines Lungenversagens gestorben waren. Die Ergebnisse wurden mit 7 Personen verglichen, die an einer anderen Erkrankung gestorben waren. Für die Analyse wurden insgesamt 116.324 Zellen unter­sucht.

Der Zellatlas zeigt, dass es in den Lungen der an COVID-19 Verstorbenen zu einer starken Immunreak­tion gekommen ist. Im Gewebe wurden zahlreiche Makrophagen gefunden, die offenbar aus den Blut­gefäßen, wo sie als Monozyten bezeichnet werden, in das Gewebe eingewandert waren. Die Monozyten selbst werden wie alle Blutzellen im Knochenmark gebildet. Während der Entzündungsreaktion werden diese Zellen vermehrt angefordert.

Makrophagen sind als Bestandteil der angeborenen Immunantwort die 1. Abwehrlinie gegen Viren. Später werden sie von den B-Zellen und T-Zellen der erworbenen Immunabwehr unterstützt. Der Zell­atlas zeigt, dass die Makrophagen bei den Patienten zwar die üblichen Interleukine 1 und 6 gebildet hatten, die Reaktion der erworbenen Immunabwehr jedoch vermindert war. Vor allem eine Schwäche der T-Zellen, die mit Viren infizierte Zellen beseitigen sollen, könnte nach Einschätzung von Izar für den töd­lichen Ausgang mit verantwortlich gewesen sein.

Zur gleichen Zeit hatten die Viren die meisten Zellen der Alveolen bereits zerstört. Neben den Pneumo­zyten vom Typ 1 waren auch die Pneumozyten vom Typ 2 verschwunden. Dies weist auf eine schwere Schädigung hin, weil die Typ-2-Pneumozyten das Reservoir bilden, aus denen sich die Typ-1-Pneumo­zyten regenerieren.

Die schweren Zerstörungen der Pneumozyten rufen eine weitere Zellart auf den Plan, die den freiwer­denden Platz ausfüllt. Das sind die Fibroblasten. Sie wandeln das Lungengewebe in ein Bindegewebe um. Für die Patienten ist dies eine ungünstige Entwicklung, da sie die Sauerstoffaufnahme weiter einschränkt ohne die Aussicht auf eine spätere Regenerierung der Lungen. Eine einmal eingetretene Lungenfibrose ist in der Regel nicht reversibel.

Das 2. Forscherteam hat die Gewebe von 17 weiteren Patienten untersucht, die an COVID-19 verstorben waren. Das Team um Aviv Regev vom Broad Institute in Boston hat in den Lungen die gleichen Verände­rungen gefunden wie seine Kollegen. Die Typ-1-Pneumozyten waren weitgehend zerstört, der Versuch, sie durch Typ-2-Pneumozyten zu ersetzen, war gescheitert, was den Impuls zum Bindegewebeumbau der Lungen gegeben hat.

Die Forscher haben neben den Lungen noch das Gewebe von weiteren Organen untersucht, darunter Nieren, Leber und Herz. Dabei fiel auf, dass das Herz zwar erhebliche Schäden aufwies und zahlreiche Muskelzellen untergegangen waren. Die Viren selbst oder ihre Gene waren jedoch nicht vorhanden. Laut Regev ist unklar, ob die Viren zum Zeitpunkt des Todes bereits beseitigt waren oder ob das Herz Kollate­ralschäden durch eine heftige Immunreaktion erlitten hat.

Die Schädigung der Muskelzellen, die nicht erneuert werden können und wie in der Lunge durch Binde­gewebe ersetzt werden, könnte jedoch ein Zeichen für mögliche Spätschäden bei den Patienten sein, die die Infektion überlebt haben.

Die Forscher untersuchten schließlich noch einige Gene, die in früheren genomweiten Assoziations­studien (GWAS) mit schwerem Verläufen von COVID-19 in Verbindung gebracht wurden. Von 26 Genen waren 21 in den Zellen der Lungen vermehrt aktiviert. Dies könnte eine plausible Erklärung für die in den GWAS gefundene genetischen Krankheitsanfälligkeit sein. © rme/aerzteblatt.de

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Kommentare

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Avatar #850553
wichi
am Dienstag, 4. Mai 2021, 20:43

Die verschiedenen Covid-19 Verläufe sind durch das Ergebnis der Studie leicht erklärbar

2te Replik auf OMG "singvogel"! von Schätzler
Zu der Studie gibt auch eine Publikation der EU in allen europäischen Sprachen, so unwichtig scheint Sie also nicht zu sein.
Hier Link zur deutschen Version
https://cordis.europa.eu/article/id/31850-more-sun-means-a-better-immune-system/de
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"...T-Zellen brauchen unbedingt ausreichende Mengen an Vitamin D im Blut, um in Aktion treten und entsprechend funktionieren zu können..
Sind keine ausreichenden Mengen dieses Vitamins im Blut verfügbar - so die Forscher - blieben die Zellen in einem schlafähnlichen Zustand und seien daher unfähig zur "Aktivierung" und somit zur gezielten Bekämpfung fremder Krankheitskeime. "
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Dazu kann man noch erwähnen, das Vitamin-D zur Aktivierung von T-Zellen verbraucht wird, und dass bei schwer erkrankten Patienten üblicherweise ein sehr niedriger Vitamin-D Spiegel gemessen wird.

Somit sieht es für mich so aus, dass genau der in der Studie beschriebene Mechanismus sich bei der COVID-19 Erkrankung häufig bemerkbar macht, und zwar zu dem Zeitpunkt, an dem der Vitamin-D Vorrat im Blut zu Ende geht.

Solange genug Vitamin-D vorhanden werden die Viren bekämpft und man meint, die Genesung schreitet gut voran. Ist dann aber Topf leer und es sind noch zu viele Viren vorhanden kippt die Erkrankung.
Endweder die Viren breiten sich dann massiv aus und gewinnen, oder es entsteht eine mehr oder weniger schwere Form von Long-COVID.

Wenn jemand einen anderen Mechanismus beschreiben kann, der die verschiedenen COVID-19 Erkrankungsverläufe so einfach erklärt, dann bitte her damit.

Der entscheidende Unterschied zwischen COVID-19 und anderen Erkrankungen ist somit, dass durch die größere Virenlast eine größere Menge Vitamin-D benötigt also die, die bei anderen Erkrankungen ausreicht.
Avatar #748578
Ferdinand Wolfbeißer
am Dienstag, 4. Mai 2021, 11:18

Replik auf OMG "singvogel"! von Schätzler

Schätzler meint also, dass ein Inhalt, der aus der Vor-Coronazeit stammt, nicht auf Corona anwendbar sei. Dieser Einwand ist nicht schlüssig.
Avatar #106067
dr.med.thomas.g.schaetzler
am Dienstag, 4. Mai 2021, 09:12

OMG "singvogel"!

Ein dümmeres und gleichzeitig treffenderes Pseudonym für parawissenschaftliches Geplappere konnten Sie sich wohl nicht ausdenken:

Ihr Artikel bezieht sich auf die Sekundärliteraur einer 11 Jahre alte Primär-Publikation:
07 March 2010
"Vitamin D controls T cell antigen receptor signaling and activation of human T cells" von Marina Rode von Essen, Martin Kongsbak, […]Carsten Geisler, Nature Immunology volume 11, pages344–349 (2010)
Abstract
Phospholipase C (PLC) isozymes are key signaling proteins downstream of many extracellular stimuli. Here we show that naive human T cells had very low expression of PLC-γ1 and that this correlated with low T cell antigen receptor (TCR) responsiveness in naive T cells. However, TCR triggering led to an upregulation of ∼75-fold in PLC-γ1 expression, which correlated with greater TCR responsiveness. Induction of PLC-γ1 was dependent on vitamin D and expression of the vitamin D receptor (VDR). Naive T cells did not express VDR, but VDR expression was induced by TCR signaling via the alternative mitogen-activated protein kinase p38 pathway. Thus, initial TCR signaling via p38 leads to successive induction of VDR and PLC-γ1, which are required for subsequent classical TCR signaling and T cell activation."

Vollkommen klar, dass sich ein Vogelgesang von 2010 unbedingt und ausschließlich auf Sars-CoV-2-Infektionen und Sars-CoV-2-Infektionen ab 2019 beziehen muss.

Für wie blöd halten Sie eigentlich die Leserschaft im Deutschen Ärzteblatt?

Mf+kG, Ihr Dr. med. Thomas G. Schätzler, FAfAM Dortmund
Avatar #831667
singvogel
am Montag, 3. Mai 2021, 21:59

Schutz vor schwerem Verlauf

https://www.scinexx.de/news/medizin/corona-antikoerper-verraet-risiko-fuer-schweren-verlauf/
Avatar #831667
singvogel
am Montag, 3. Mai 2021, 21:54

T-Zellen und Vitamin D !

https://www.wissenschaft.de/umwelt-natur/vitamin-d-macht-das-immunsystem-scharf/
Avatar #748578
Ferdinand Wolfbeißer
am Montag, 3. Mai 2021, 20:34

Hinsichtlich der im obigen Artikel erwähnten Schwäche der T-Zellen:

Vor Kurzem bin ich auf einen Inhalt gestoßen, aus dem hervorging, dass bei einer britischen Studie die folgenden beiden Fakten zur Geltung gekommen seien:
1. Bei Beginn einer Atemwegsinfektion falle der Vitamin-C-Gehalt im Körper stark ab.
2. Vitamin C sei maßgeblich maßgeblich bei der Bildung von Killerzellen beteiligt.
Diese beiden Fakten sind im Lichte des Umstandes zu sehen, dass der Organismus von Tieren bei Krankheit die Produktion von Ascorbinsäure auf ein Vielfaches der Normalmenge anhebt. Ich würde meinen, in pandemieschwangeren Zeiten ist es angezeigt, seinem Körper Vitamin C in großzügiger Menge zuzuführen.
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