Wie helfen Wirtsfaktoren wie das Lungenmikrobiom bei einer SARS‐CoV‐2 Infektion?

Das schwere akute respiratorische Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) ist ein RNA-Virus, das zur Gattung Coronaviridae und zur Untergattung Betacoronavirus gehört. Es ist der neuartige und hochansteckende Erreger, der für die anhaltende Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) verantwortlich ist. Seit seiner erstmaligen Entdeckung im Dezember 2019 das Virus hat weltweit über 4 Millionen Menschenleben gefordert.

Obwohl dieses Virus überwiegend die Lunge befällt, es wirkt sich systematisch auch auf andere Organe aus. Die Schwere der Krankheit variiert von Person zu Person; wo einige asymptomatisch infiziert sind, andere zeigen leichte bis schwere Symptome.

Wie stark eine Person von dem Virus betroffen sein kann, wurde auch mit wirtsspezifischen Faktoren und Begleiterkrankungen in Verbindung gebracht. zum Beispiel, Alter, Immunschwäche, Hypertonie, chronische Lungenerkrankungen, oder Stoffwechselstörungen. Zusätzlich, Veränderungen des Mikrobioms bei COVID-19-infizierten Patienten sind auch mit der Schwere der Symptome verbunden.

Studie:Wirtsfaktoren, die eine SARS‐CoV‐2 Virusinfektion und Replikation in der Lunge erleichtern. Bildquelle:nnattalli / Shutterstock

Ein neuer Artikel von Forschern in Deutschland ist erschienen in Zelluläre und molekulare Lebenswissenschaften , die sich auf den Zusammenhang zwischen Wirtsfaktoren und der Verschlechterung des COVID-19 konzentriert. Weiter, die Auswirkungen des Virus auf das Mikrobiom des Wirts und die Sekundärinfektion wurden ebenfalls untersucht.

Komorbiditäten und COVID-19

Obwohl SARS-CoV-2 Menschen jeden Alters infiziert, Ältere Altersgruppen oder Personen mit Vorerkrankungen waren anfälliger als die jüngeren Altersgruppen ohne Vorerkrankungen.

Bei älteren Erwachsenen, die Überexpression des Angiotensin-Converting-Enzyms 2 (ACE2) – ein wichtiger Wirtszellrezeptor, der das Eindringen von Viren in Zellen erleichtert – oder die Existenz vieler altersbedingter Komorbiditäten macht sie zu einer besonders gefährdeten Gruppe.

Einige Komorbiditäten, die stark mit schweren COVID-19-Infektionen in Verbindung stehen, sind Fettleibigkeit, Hypertonie, Diabetes, Lunge, Leber, und Nierenerkrankungen, immungeschwächte Patienten, Patienten, die sich einer Steroidbehandlung unterziehen, und Raucher.

Mechanisch, schweres COVID-19 und Bluthochdruck könnten durch die Tatsache in Verbindung gebracht werden, dass Bluthochdruckpatienten mit Angiotensin-Converting-Enzym-(ACE)-Hemmern und Angiotensin-Rezeptor-Blockern (ARBs) behandelt werden. Diese Behandlungen könnten möglicherweise die ACE2-Spiegel in mehreren Geweben erhöhen, wodurch erhöht die Wahrscheinlichkeit einer SARS-CoV-2-Infektion.

Personen mit einer zugrunde liegenden Herz-Kreislauf-Erkrankung (CVD) sind oft schwer von COVID-19 betroffen. Der Grund dafür kann ähnlich sein wie bei Bluthochdruck (d. h. die Verwendung von ACE-Hemmern und ARB). Viele antivirale Medikamente haben einen Einfluss auf Herzrhythmusstörungen oder andere Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Weiter, Stoffwechselstörungen (MD), z.B., Diabetes und Fettleibigkeit, sind mit einem proinflammatorischen und prothrombotischen Zustand verbunden. Diese Zustände können eine Arteriosklerose auslösen, die den Blutfluss einschränkt, was aufgrund einer unzureichenden Sauerstoffversorgung zu einer Organdysfunktion führt. Diabetes erhöht die membrangebundene Typ-1-Protease Furin, die das Eindringen von Coronaviren in die Zelle unterstützt.

Genetische Faktoren des Wirts und COVID 19

Es wurden mehrere genomweite Assoziationsstudien (GWAS) durchgeführt, um die Auswirkungen genetischer Variationen auf klinische Phänotypen von COVID-19 zu analysieren. Die Forscher fanden heraus, dass zwei Arten von Genen mit einer COVID-19-Infektion in Verbindung gebracht werden:a) Gene, die den Eintritt von SARS-CoV-2 in die Epithelzellen des Wirts ermöglichen; und b) Gene, die angeborene und adaptive Immunantworten regulieren.

Weiter, die Forscher stellten auch einen Zusammenhang zwischen der ABO-Blutgruppe und COVID-19-Symptomen her. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass Personen mit der Blutgruppe O seltener positiv getestet werden, während Personen mit der Blutgruppe A anfälliger für eine COVID-19-Infektion sind und eher zu schweren Erkrankungen neigen. Die Expression bestimmter Proteine, wie L-Kathepsin, TMPRSS2, TMPRSS4, und Protein B1 der Hochmobilitätsgruppe (HMGB1), ist mit einem verbesserten viralen Eintritt und Replikation verbunden.

Wirtsmikrobiom und Virusinfektion

Das Mikrobiom kann als eine Sammlung von Genomen aller Mikroorganismen beschrieben werden, wie Bakterien, Pilze, Archaeen, und Viren, in einer bestimmten Nische. Das menschliche Mikrobiom (Holobiont) spielt eine entscheidende Rolle für die Gesundheit und das Funktionieren des Körpers.

Die Forscher stellten die Hypothese auf, dass das Lungenmikrobiom an der Initiierung und dem Fortschreiten der Krankheit beteiligt ist. Das Lungenmikrobiom spielt aufgrund seiner hohen Diversität eine schützende Rolle, die an der Konkurrenz innerhalb des Mikrobioms und der Immunabwehr beteiligt ist. Es liegen nur sehr wenige Studien vor, die sich mit der Lungenmikrobiota beschäftigen. Einige der Mikroben, die in der Lunge von COVID-19-Patienten vorhanden sind, sind Proteobakterien, Acinetobacter Cryptococcus, usw.

Forscher, die den Zusammenhang zwischen dem Darmmikrobiom und der COVID-19-Krankheit untersucht haben, berichteten, dass ACE2, der Rezeptor für das SARS-CoV-2-Spike-Protein, wird in Darm-Enterozyten stark exprimiert.

Weiter, viele der COVID-19-Symptome von Verdauungssymptomen, Erbrechen, und Durchfall stehen in direktem Zusammenhang mit der Darmfunktion. Forscher haben berichtet, dass bestimmte Mikroben, die im Darm vorhanden sind, wie zum Beispiel Koprobazillen , Clostridium ramosum , und Clostridium hatthewayi sind positiv mit einer schweren COVID-19-Erkrankung korreliert.

Risiken einer Koinfektion im Krankheitsverlauf

Die Forscher stellten fest, dass für den Fall, dass das menschliche Mikrobiom von Krankheitserregern dominiert wird, es besteht ein erhöhtes Risiko einer Koinfektion. Zwei Hauptfaktoren, die zu einer mikrobiellen Infektion führen, sind Dysbiose und Immunschwäche.

Eine aktuelle Studie hat ergeben, dass in Barcelona, Spanien, 3% der Patienten, die wegen schwerer COVID-19-Symptome ins Krankenhaus eingeliefert wurden, wiesen ambulant erworbene bakterielle Infektionen auf. Einige der gefundenen bakteriellen Erreger sind Streptococcus pneumoniae, Enterobakterien, Haemophilus infuenzae und S. aureus.

• Die Stimulation von Immunzellen zur Bildung spezieller Strukturen kann die Chemotherapie bei Bauchspeicheldrüsenkrebs potenzieren
• Forscher entdecken, wie man künstlich gesunden Schleim produziert