Mechanismen des Multiorganversagens bei COVID-19

COVID-19 ist ein hochansteckendes Virus, das einen globalen Gesundheitsnotstand auslöst. Eine beträchtliche Anzahl (~17 %) der Krankenhauspatienten erkranken schwer und müssen aufgrund von Lungenversagen (akutes Atemnotsyndrom (ARDS)) und Multiorganversagen (MOF) auf eine Intensivstation (ICU) eingewiesen werden. Leider entwickeln 51,8 % der COVID-ARDS-Patienten ein Nierenversagen, was ein deutlich erhöhtes Sterberisiko mit sich bringt (61 %). Wir haben erfahren, dass das Nierenversagen mehrere Tage nach dem Lungenversagen einsetzt, was auf einen ersten viralen „Angriff“ auf die Lunge schließen lässt, gefolgt von einer Nierenbeteiligung einige Tage später.

Zytokine sind von Zellen produzierte „Signalmoleküle“, die bei gesunden Menschen bei der Bekämpfung von Krankheiten helfen. Ursprünglich wurde angenommen, dass Lungenzellen bei COVID-19 übermäßig viele Zytokine freisetzen (d. h. Zytokinsturm), der dann zu Nierenschäden und MOF führt. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass die Zytokinspiegel im Blut tatsächlich sehr niedrig sind und nicht ausreichen, um das Ausmaß der Organschädigung bei COVID-19 zu erklären. Dies erklärt möglicherweise, warum Behandlungsstrategien, die darauf abzielen, die Wirkung dieser bestimmten Zytokine bei COVID-19 gezielt zu dämpfen, gescheitert sind. Folglich gibt es nach wie vor keine Heilung für COVID-19 MOF, und obwohl Behandlungen wie Steroide die Symptome lindern, eine allgemeine entzündungshemmende Wirkung haben und die Sterblichkeit verbessern, sterben immer noch 30 % der Intensivpatienten. Daher sind dringend Forschungsarbeiten erforderlich, um die wissenschaftlichen Erkenntnisse über diese Erkrankung zu verbessern und neue Therapien zu finden.

Mikrovesikel (MVs) sind extrem kleine Partikel, die von Zellen freigesetzt werden und verschiedene Chemikalien, einschließlich Zytokine, aus dem Inneren der Zelle transportieren, sicher verpackt in Membranen (Zellhüllen). Diese Vesikel fungieren als „Postboten“, die chemische Botenstoffe (z. B. Zytokine) zwischen Zellen und sind bei verschiedenen Krankheiten wichtig, bei denen eine Entzündung eine Rolle spielt. Wir haben in unseren Labormodellen von Nicht-COVID-ARDS gezeigt, dass MVs eine grundlegende Rolle bei der Entwicklung von Organversagen spielen, aber wir wissen noch nicht, welche Rolle diese Vesikel bei der Entwicklung von ARDS/MOF bei COVID-19 spielen.

Die Forscher gehen davon aus, dass während einer COVID-19-Infektion der Lunge eine erhebliche Anzahl von MVs in der Lunge freigesetzt wird (insbesondere bei schwerem COVID-19), die dann über den Blutkreislauf Signale und Entzündungen an andere Organe „übertragen“, was zu Organversagen führt . Darüber hinaus sind als chemische Botenstoffe (z.B. Zytokine) in diesen Vesikeln verborgen sind, werden sie nicht mit Standard-Labortechniken gemessen und können erklären, warum es niedrige Zytokinspiegel im Blut gibt. Dies könnte auch klären, warum Behandlungen zur Hemmung zirkulierender Zytokine (die nicht in Vesikelmembranen verborgen sind) fehlgeschlagen sind.

Um diese Ideen zu untersuchen, möchte die Gruppe MVs im Blut und Urin von Intensivpatienten mit schwerer COVID-19-Erkrankung untersuchen (20 ml Blut (1 1/3 Esslöffel); 10 ml Urin (3/4 Esslöffel)). Die Forscher beabsichtigen, zu untersuchen, welche Chemikalien in diesen winzigen Bläschen vorhanden sind, und diese Informationen mit dem klinischen Fortschritt oder dem Krankheitsverlauf der Patienten in Beziehung zu setzen. Diese Daten werden der wissenschaftlichen Gemeinschaft helfen, die chemischen Systeme zu verstehen, die an schwerem COVID-19 beteiligt sind, uns die Bedeutung von MVs zu verdeutlichen und zu klären, ob die Blockierung der MV-Signalisierung zu neuen Behandlungen für COVID-19 führen könnte. Darüber hinaus kann die Analyse dieser MVs es den Forschern ermöglichen, Patienten zu identifizieren, die wahrscheinlich schwer erkranken werden, was bei der Planung der Behandlung hilfreich wäre.