COVID-19 ist ein Killer von Immunzellen. Wie kommt es dazu

Russische Wissenschaftler erklärten anhand der im Rahmen der neuen Studie gewonnenen Daten, wie die menschliche Immunität durch das Coronavirus zerstört wird.

Trotz zahlreicher Hypothesen ist immer noch unbekannt, wie COVID-19 die Anzahl der Hauptzellen des Immunsystems – Lymphozyten – verringert. Die neueste Studie russischer Wissenschaftler des Nationalen Medizinischen Forschungszentrums für Hämatologie, der Moskauer Staatlichen Universität und anderer wissenschaftlicher Organisationen, veröffentlicht Im Magazin Viren, enthüllt den Schleier der Geheimhaltung über den Mechanismus der Lymphopenie, sagt „Lenta.ru“.

Die häufigste Todesursache durch das Coronavirus ist ein Komplex aus drei gefährlichen Faktoren: Blutungsstörungen, akutes Atemnotsyndrom und Mangel an bestimmten Blutzellen (Zytopenie).

Bei 80% der Patienten mit mittelschwerem Coronavirus und 96% mit schwerem Coronavirus besteht ein Mangel an Lymphozyten – Lymphopenie. Für den Fall, dass ihre Zahl unter 1000 pro Mikroliter liegt und eine schwere Form von COVID-19 beobachtet wird.

Einer der mutmaßlichen Mechanismen der Lymphopenie ist, dass sich virale Partikel in der extrapulmonalen Umgebung ausbreiten und direkt die Gewebe der peripheren lymphatischen Organe betreffen: die Lymphknoten des Mediastinums und der Milz, die Lymphe aus der Lunge filtern.

Die Vermutung über das Eindringen des Coronavirus in die Lymphknoten wurde durch das Öffnen der Brustwand von Patienten bestätigt, die an Covid mit identifizierter Lymphadenopathie starben. Darüber hinaus wurde bei 6% der Patienten, die mit einer Coronavirus-Infektion ins Krankenhaus eingeliefert wurden, und bei 66% mit schwerem COVID-19 eine Vergrößerung der Lymphknoten festgestellt.

Die Entwicklung einer Lymphopenie nach einer Infektion und der anschließende Massentod von T-Lymphozyten wird bei anderen Coronavirus-Infektionen beschrieben – SARS-CoV und MERS-CoV. Das Coronavirus kann Immunzellen direkt beeinflussen oder indirekt über Signalwege deren programmierten Tod verursachen.

Dies zeigt sich deutlich bei iranischen Patienten, die eine Korrelation zwischen der Intensität der Lymphopenie und einem erhöhten programmierten Zelltod von Lymphozyten zeigten. Doch bislang lagen den Forschern keine Daten vor, die eine direkte Infektion von Lymphozyten mit SARS-CoV-2-Viruspartikeln bei Patienten mit COVID-19 belegen würden.

Im Rahmen ihrer Studie verwendeten die Wissenschaftler mit Formalin und Paraffin fixierte Gewebeproben der Lunge und Lymphknoten, die bei der Autopsie von 36 an COVID-19 verstorbenen Patienten zur histologischen Untersuchung entnommen wurden. Daraus wurde RNA isoliert, die dann durch reverse Transkription in komplementäre DNA umgewandelt wurde. Die quantitative Bewertung des Erbguts von Viren erfolgte mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR). Dieser Ansatz ermöglichte es, genauer zu bestimmen, wie sich SARS-CoV-2 in den untersuchten Geweben ausgebreitet hat.

Das Coronavirus kann Zellen im menschlichen Körper je nach Stämmen auf unterschiedliche Weise beeinflussen, die sich durch Mutationen im sogenannten Spike-Protein oder S-Protein unterscheiden, die die Rezeptor-Bindungsdomäne oder ihre Umgebung betreffen. Diese Domäne bindet an den ACE2-Rezeptor auf der Oberfläche der infizierten Zellen und hilft den Viruspartikeln, ins Innere zu gelangen.

Bekanntlich sind vor allem Organe und Gewebe betroffen, deren Zellen ACE2 exprimieren. Expression ist die Aktivität von Genen, ACE2 ist ein Membranprotein. Die Expression von ACE2 in Lymphozyten macht Immunzellen zu potentiellen Angriffszielen für Coronaviren, von denen verschiedene Varianten in besonderer Weise auf sie einwirken können. Leider lieferten die Ergebnisse der Studie keine neuen Daten darüber, wie verschiedene Stämme die Lymphozytenschädigung beeinflussen. Aber Wissenschaftler machten bei der direkten Untersuchung von Geweben und Zellen durch ein Elektronenmikroskop eine interessante Entdeckung.

Zuerst testeten sie den Zusammenhang zwischen Lymphopenie und Viruslast und teilten 36 Patienten in 3 Gruppen ein, abhängig vom Coronavirus-Spiegel im Gewebe. Die erste umfasste drei Patienten, bei denen SARS-CoV-2 in keinem der Organe gefunden wurde. Die zweite umfasste Patienten mit einer disseminierten Coronavirus-Lungenerkrankung. Bei Patienten der dritten Gruppe hat sich das Coronavirus auf Lunge, Lymphknoten und Milz ausgebreitet.

Die Krankenhausaufenthaltsdauer bis zum Tod betrug in der zweiten und dritten Gruppe 18,5 bzw. 7 Tage, die Lymphopeniehäufigkeit 58,3 % bzw. 71,4 %. Kürzere Aufenthalte auf der Intensivstation waren mit einer höheren SARS-CoV-2-Viruslast in der Lunge und einer extrapulmonalen Ausbreitung des Virus auf sekundäre Lymphorgane verbunden.

Die Forscher fanden keinen Zusammenhang zwischen dem Schweregrad der Lymphopenie und der Viruslast in Milz und Lymphknoten. Das Ergebnis der Studie zeigte: Ein signifikanter Mangel an Lymphozyten wurde selbst bei Patienten beobachtet, bei denen das Coronavirus die Milz und die Lymphknoten nicht betraf, und umgekehrt – bei einigen Patienten mit einer Verbreitung des Coronavirus im Milzgewebe wurde keine Lymphopenie beobachtet.

Die Transmissionselektronenmikroskopie hat es Wissenschaftlern jedoch ermöglicht, etwas Interessantes zu sehen: vollständige Viruspartikel (Virionen) im Inneren von Zellen. Im Zytoplasma eines der Lymphozyten fanden die Forscher eine Blase mit zahlreichen SARS-CoV-2-Viruspartikeln.

Wie die Autoren der Studie anmerken, ist dies der erste Fall der Beobachtung einer direkten Infektion von Lymphozyten bei Patienten mit Coronavirus. Die Entdeckung bestätigt die Hypothese, dass Lymphopenie nicht durch eine Schädigung des Lymphgewebes entstehen kann, sondern durch das direkte Eindringen von SARS-CoV-2 in Lymphozyten und anschließende aktive Vermehrung in diesen, die von einer zytotoxischen Wirkung begleitet wird.

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