Proben aus den Lungen von Patienten zeigen, dass eine überschießende Reaktion des Immunsystems ein Mechanismus sein könnte, der hinter schweren COVID-19-Fällen steckt.
Wenn man sich mit dem SARS-CoV-2-Coronavirus infiziert, treten bei vielen Menschen leichte und mäßige Symptome auf, aber bei einigen Menschen kann die Infektion schwerwiegend oder tödlich sein. Wissenschaftler versuchen dringend zu verstehen, wie COVID-19 schwer verlaufen kann.
Jetzt hat eine Studie unter der Leitung von Forschern des Imperial College London gezeigt, wie eine Überreaktion eines Teils des Immunsystems mit schweren Fällen von COVID-19 in Verbindung gebracht werden könnte.
Wenn wir mit Krankheitserregern wie Bakterien und Viren infiziert werden, setzt unser Körper verschiedene Arten von Reaktionen des Immunsystems ein. Eine der wichtigsten Komponenten sind T-Zellen, die es in verschiedenen Formen gibt und die die Immunantwort koordinieren, von der Abtötung infizierter Zellen bis zur Rekrutierung weiterer T-Zellen für den Kampf.
Gelegentlich überreagiert unser Immunsystem auf Eindringlinge, zum Beispiel bei einer allergischen Reaktion, was dazu führt, dass T-Zellen normale, gesunde Zellen abtöten und Gewebeschäden verursachen. Es gibt jedoch einen „Bremsmechanismus“, der greifen sollte und die T-Zellen dazu veranlasst, ihre Aktivität zu verringern und die Entzündung zu beruhigen.
Die neuen Forschungsergebnisse, die heute in Frontiers in Immunology veröffentlicht wurden, zeigen, dass dieser Bremsmechanismus in schweren COVID-19-Fällen nicht zu greifen scheint.
Der leitende Forscher Dr. Masahiro Ono vom Department of Life Sciences am Imperial College sagte: „Wir brauchen dringend neue Wege, um die Auswirkungen von COVID-19 bei schwer betroffenen Patienten zu verringern. Dazu müssen wir erst einmal verstehen, was genau schief läuft und den Patienten Schaden zufügt. Wir hoffen, dass diese Studie einen Beitrag zur Beantwortung dieser Frage leisten und zu neuen Instrumenten zur Bekämpfung der Krankheit führen wird.“
Die Forscher untersuchten Proben aus den Lungen von sechs COVID-19-Patienten in China mit schweren Symptomen und verglichen sie mit Proben von drei mäßig betroffenen COVID-19-Patienten und drei gesunden Personen.
Obwohl die Proben von relativ wenigen Patienten stammten, untersuchte das Team die Gennutzung in einzelnen Zellen und erhielt so detaillierte Informationen über die Reaktion des Immunsystems. Mit dieser Methode konnten sie seltene Zellen und ihre Dynamik analysieren, was mit herkömmlichen Methoden nicht möglich ist.
Sie fanden heraus, dass sich in den Lungen schwerer COVID-19-Patienten ein breites Spektrum an „hyperaktivierten“ T-Zellen angesammelt hatte, was darauf hindeutet, dass der Bremsmechanismus versagt hatte. Diese Überreaktion „lähmt“ das gesamte T-Zell-System, so dass es bei der Bekämpfung des Virus versagt und die Lunge durch schwere Entzündungen und Gewebezerstörung noch mehr geschädigt wird.
Bei näherer Betrachtung des Mechanismus stellten die Forscher fest, dass das Protein „Foxp3“, das normalerweise den Bremsmechanismus auslöst, in der Lunge schwerer COVID-19-Patienten gehemmt ist. Sie sind sich nicht sicher, warum Foxp3 gehemmt ist, aber weitere Studien könnten dies aufdecken und möglicherweise zu einer Möglichkeit führen, die T-Zell-Antwort wieder zu bremsen und so den Schweregrad der Krankheit zu verringern.
Unsere Studie untersuchte nur einige wenige Patienten, analysierte aber Tausende ihrer Zellen sehr detailliert und enthüllte einen neuen Mechanismus der Verschlimmerung von COVID-19. Mit weiteren Studien hoffen wir, den Mechanismus der Foxp3-Hemmung besser zu verstehen und möglicherweise umkehren zu können.“
Dr. Bahire Kalfaoglu, Erstautorin, Department of Life Sciences, Imperial College London