Eerste celatlas van Covid-19 Lung – Wissenschaft.de
Het SARS-CoV-2 Coronavirus veroorzaakt ernstige longontsteking die fataal kan zijn. De eerste atlas van met Covid-19 geïnfecteerde longcellen laat zien wat het virus precies in de longen doet. Dienovereenkomstig veroorzaakt het virus in ongunstige gevallen niet alleen directe vernietiging van longcellen, maar veroorzaakt tegelijkertijd ook een overmatige ontstekingsreactie, die celregeneratie belemmert. Bovendien vormt zich meer littekenweefsel in de longen. Dit kan ook de complicaties op de lange termijn bij overlevenden verklaren. De resultaten kunnen de eerste stap zijn op weg naar nieuwe behandelingen.
De meest voorkomende doodsoorzaak door de ziekte van Covid-19 is gevaarlijke longontsteking, die kan leiden tot ademhalingsfalen. Zelfs patiënten die een acuut beloop van de ziekte overleven, ervaren vaak een verminderde longfunctie, zelfs na maanden. Het staat buiten kijf dat SARS-CoV-2 schadelijk is voor de longen. Het is echter nog niet duidelijk hoe en waar de schade precies wordt veroorzaakt en welke mechanismen een rol spelen. Deze informatie is belangrijk voor het vinden van aanknopingspunten, voor het verstoren en boycotten van destructieve operaties.
Autopsie van de longen van overleden patiënten
Om antwoorden op deze vragen te vinden, onderzocht een team onder leiding van Johannes Melms van het Irving Medical Center van Columbia University in New York de longen van 19 overleden patiënten met COVID-19 en vergeleek ze met die van andere donoren. De onderzoekers concentreerden zich op de activiteit van individuele cellen en celtypen en kregen zo een gedetailleerde atlas van de veranderingen die SARS-Cove-19 in de longen veroorzaakt. “Een normale long bevat veel van dezelfde cellen die we in de longen van Covid-19 vinden, maar met verschillende verhoudingen en verschillende activeringstoestanden”, legt Milm’s collega Benjamin Isar uit. “Om te begrijpen hoe Covid-19 verschilt van zowel controlelong als andere vormen van infectieuze longontsteking, moesten we duizenden cellen afzonderlijk bekijken.”
Onderzoekers hebben ontdekt dat er een bijzonder groot aantal Covid-19-macrofagen in de longen zit. Deze immuuncellen nemen deel aan de ontstekingsreactie en werken in feite om het virus te bestrijden. “Met Covid-19 zijn de macrofagen volledig uit balans en veroorzaken ze op een ongecontroleerde manier verhoogde ontsteking”, beschrijft Isar. “Dit leidt tot een vicieuze cirkel naarmate er meer immuuncellen worden toegevoegd en er meer ontstekingen ontstaan, wat uiteindelijk het longweefsel beschadigt.
Ontsteking en littekens beschadigen longweefsel
Bovendien ontdekten de onderzoekers dat longcellen die door het Covid-19-virus zijn beschadigd, minder goed in staat lijken te regenereren dan normaal. Het is waar dat er voldoende cellen zijn die de reparatie kunnen uitvoeren. In plaats van volledige differentiatie tot de benodigde nieuwe cellen, blijven deze voorlopercellen in een tussenliggende toestand. Een reden hiervoor lijkt een cellulaire boodschapper te zijn die ontstekingen bevordert, interleukine-1-bèta genaamd, die wordt afgegeven door macrofagen. Volgens studies is de afgifte van IL-1beta meer uitgesproken bij de ziekte van Covid 19 dan bij andere virale of bacteriële longinfecties. “Deze bevinding is belangrijk omdat er medicijnen zijn die de effecten van IL-1beta verminderen”, zegt Isar. Sommige van deze medicijnen worden al getest in klinische onderzoeken met COVID-patiënten. “Naast het verminderen van ontstekingen, kan gerichte remming van IL-1beta ervoor zorgen dat cellen weer longweefsel kunnen regenereren”, zegt Isar.
Een ander resultaat van de onderzoeken: een specifiek type pathologische fibroblast hoopt zich op in de longen Covid-19. Deze bindweefselcellen bevorderen een snelle littekenvorming. Als er eenmaal littekens in de longen zijn, wat bekend staat als longfibrose, is er minder ruimte voor gezonde longcellen die verantwoordelijk zijn voor gasuitwisseling. De longen zijn permanent beschadigd. Dit verklaart voor de onderzoekers waarom veel patiënten langdurige longproblemen hebben nadat ze de ziekte van Covid-19 hebben opgelopen.
Uitgangspunten voor nieuwe behandelingen
Met behulp van computeranalyse zochten de onderzoekers naar medicijndoelen om dit probleem tegen te gaan. Door dit te doen, identificeerden ze veel moleculen en signaalroutes in cellen die geschikt zouden kunnen zijn om de schadelijke effecten van pathologische fibroblasten te verzachten. “We hopen dat andere onderzoeksgroepen en farmaceutische bedrijven deze gegevens kunnen gebruiken om niet alleen een acute behandeling te bieden aan ernstig zieke Covid-19-patiënten, maar ook om complicaties op de lange termijn te verminderen”, zegt Isar.
Over het algemeen laten de analyses vanuit het oogpunt van de onderzoekers de impact van het virus op de longen zien. “Maar het beeld dat we krijgen van de longen van Covid-19 is de eerste stap in de richting van het identificeren van mogelijke doelwitten en behandelingen die enkele van de vicieuze cirkels van de ziekte zouden verstoren”, zegt Isar met overtuiging. De studie vormt een aanvulling op een andere publicatie in het tijdschrift Nature, waarin onderzoekers onder leiding van Tony DeLaurie van het Broad Institute in Cambridge het hart, de nieren en de lever van overleden Covid-19-patiënten en hun longen onderzochten. Hun bevindingen bevestigen de bevindingen van de bevindingen van Melms en collega’s en breiden zich tegelijkertijd uit met als doel mogelijk meervoudig orgaanfalen als gevolg van Covid-19.
Quelle: Johannes Melms (Irving Medical Center aan Columbia University, New York) et al., Nature, Doi: 10.1038 / s41586-021-03569-1
“Analist. Schepper. Zombiefanaat. Fervente reisjunkie. Popcultuurexpert. Alcoholfan.”