Eine von Forschern des Boston Children’s Hospital geleitete Studie erklärt erstmals, warum COVID-19 bei manchen Menschen schwere Entzündungen verursacht, die zu akuter Atemnot und Schäden an mehreren Organen führen. Überraschenderweise kommt die Studie auch zu dem Ergebnis, dass die Antikörper, die Menschen entwickeln, wenn sie sich mit COVID-19 infizieren, manchmal zu mehr Entzündungen führen können , während die von den mRNA-Impfstoffen gegen COVID-19 erzeugten Antikörper dies offenbar nicht bewirken.
Die Forscher unter der Leitung von Judy Lieberman, MD, PhD, und Caroline Junqueira, PhD am Boston Children’s Program in Cellular and Molecular Medicine, zusammen mit Michael Filbin, MD, am Massachusetts General Hospital, veröffentlichten ihre Ergebnisse am 6. April in Nature.
„Wir wollten verstehen, was Patienten mit leichtem und schwerem COVID-19 unterscheidet“, sagt Lieberman. „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 eine Entzündung auslöst.“
Forscher analysierten frische Blutproben von COVID-19-Patienten, die sich in der Notaufnahme des Massachusetts General Hospital vorstellten. 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 grausamer Tod von Immunzellen
Sie fanden heraus, dass SARS-CoV-2 Monozyten, Immunzellen im Blut, die als „Wächter“ oder Frühhelfer einer Infektion fungieren, sowie Makrophagen, ähnliche Immunzellen in der Lunge, infizieren kann. Nach der Infektion erleiden beide Zelltypen einen feurigen Tod (Pyroptose genannt), der eine Flut starker entzündlicher Alarmsignale auslöst.
„Bei infizierten Patienten starben etwa 6 Prozent der Blutmonozyten an einem entzündlichen Tod“, sagt Lieberman. „Das ist eine große Zahl, denn absterbende Zellen werden schnell aus dem Körper entfernt.“
Bei der Untersuchung von Lungengewebe von Menschen, die an COVID-19 gestorben waren, stellten sie fest, dass etwa ein Viertel der Makrophagen im Gewebe absterben.
Als die Forscher die Zellen auf Anzeichen von SARS-CoV-2 untersuchten, stellten sie fest, dass etwa 10 Prozent der Monozyten und 8 Prozent der Lungenmakrophagen infiziert waren.
Die Tatsache, dass Monozyten und Makrophagen mit SARS-CoV-2 infiziert werden können, war eine Überraschung, da Monozyten nicht über ACE2-Rezeptoren verfügen, die klassische Eintrittspforte des Virus, und Makrophagen über geringe Mengen an ACE2 verfügen. Lieberman glaubt, dass die SARS-CoV-2-Infektion von Monozyten bisher teilweise übersehen wurde, weil Forscher oft gefrorene Blutproben untersuchen, in denen keine toten Zellen vorkommen.
Die Studie zeigte auch, dass SARS-CoV-2 zwar in der Lage war, Monozyten und Makrophagen zu infizieren, jedoch keine neuen infektiösen Viren produzieren konnte. Die Forscher glauben, dass die Zellen schnell an Pyroptose starben, bevor sich die neuen Viren vollständig bilden konnten.
„In gewisser Weise hat die Aufnahme des Virus durch diese „Wächterzellen“ eine schützende Wirkung: Sie absorbieren das Virus und rekrutieren mehr Immunzellen“, sagt Lieberman. „Aber die schlechte Nachricht ist, dass all diese Entzündungsmoleküle freigesetzt werden. „Bei Menschen, die anfälliger für Entzündungen sind, wie zum Beispiel ältere Menschen, kann dies außer Kontrolle geraten.“
Antikörper, die eine Infektion begünstigen?
Besonders wahrscheinlich war eine bestimmte Gruppe von Monozyten infiziert: diejenigen, die einen Rezeptor namens CD16 tragen. Diese „nicht-klassischen“ Monozyten machen nur etwa 10 Prozent aller Monozyten aus, ihre Zahl stieg jedoch bei COVID-19-Patienten an, fanden die Forscher heraus. Sie waren auch häufiger infiziert: Etwa die Hälfte war infiziert, im Vergleich zu keinem der klassischen Blutmonozyten.
Der CD16-Rezeptor scheint Antikörper gegen das SARS-CoV-2-Spike-Protein zu erkennen. Die Forscher glauben, dass diese Antikörper tatsächlich die Infektion von Monozyten erleichtern könnten, die den Rezeptor tragen. „Die Antikörper umhüllen das Virus und die Zellen mit dem CD16-Rezeptor nehmen das Virus auf“, sagt Lieberman.
Als das Team jedoch gesunde Patienten untersuchte, die mRNA-Impfstoffe gegen COVID-19 erhalten hatten, schienen die von ihnen entwickelten Antikörper die Infektion offenbar nicht zu erleichtern. Der Grund hierfür ist noch unklar; Forscher glauben, dass die durch den Impfstoff erzeugten Antikörper etwas andere Eigenschaften haben als Antikörper, die während einer Infektion entstehen und nicht so gut an den CD16-Rezeptor binden. Dadurch nehmen die Zellen das Virus nicht auf.
Lieberman und seine Kollegen glauben, dass diese Ergebnisse Auswirkungen auf den Einsatz monoklonaler Antikörper zur Behandlung von COVID-19 haben könnten, was erklärt, warum die Behandlung nur bei frühzeitiger Gabe wirkt. „Es kann sein, dass Antikörper später helfen, die Entzündung zu lindern“, sagt sie. „Möglicherweise müssen wir uns die Eigenschaften der Antikörper ansehen.“
Zusammengenommen legen diese Ergebnisse nahe, dass die antikörpervermittelte Aufnahme von SARS-CoV-2 durch Monozyten/Makrophagen einen entzündlichen Zelltod auslöst, der die Produktion infektiöser Viren unterbricht, aber eine systemische Entzündung verursacht, die zur Pathogenese von COVID-19 beiträgt.
