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Corona: Welche Rolle spielt der Cytokinsturm?

Covid-19 verursacht eine Überreaktion des Immunsystems – können Hemmstoffe dagegen helfen?

Coronavirus udn Lunge
Viele Schäden in der Lunge werden nicht vom Coronavirus selbst, sondern von der Entzündungsreaktion des Körpers verursacht. © wildpixel/ iStock

Tod durch das eigene Immunsystem: Viele Patienten mit Covid-19 sterben nicht allein am Coronavirus, sondern an einer Überreaktion ihres eigenen Immunsystems. Denn der sogenannte „Cytokinsturm“ zerstört viele Lungenzellen und löst die schweren Entzündungsreaktionen im Körper aus. Möglicherweise könnten daher Wirkstoffe gegen die übermäßig ausgeschütteten Cytokine gegen CVovid-19 helfen – erste Studien dazu laufen bereits.

Der sogenannte Cytokinsturm war schon bei der tödlichen Grippe-Pandemie von 1918 und bei der Schweinegrippe im Jahr 2009 eine gefürchtete und häufige Komplikation. Bei dieser extremen Reaktion des Immunsystems kommt es zu überschießenden Entzündungsreaktionen im gesamten Körper, in deren Verlauf Zellen und schließlich ganze Organe zugrundegehen. Ausgelöst wird diese Reaktion durch Cytokine – spezielle Botenstoffe wie das Interleukin-6, die Entzündungen und den Zelltod fördern.

Entgleistes Immunsystem auch bei Covid-19

Diese tödliche Komplikation spielt auch bei Covid-19 eine wichtige Rolle, wie nun mehrere Studien nahelegen. So haben Mediziner in China bei einer Vergleichsstudie mit rund 150 Patienten deutlich höhere Cytokinwerte bei den schweren Verläufen nachgewiesen. Gleichzeitig wiesen diese Patienten auffällig verringerte Zahlen von weißen Blutkörperchen und anderen wichtigen Immunzellen auf. „Das spricht dafür, dass ein Cytokinsturm mit der Schwere der Erkrankung verknüpft ist“, so Guang Chen vom Tonji Hospital in Wuhan.

Gleichzeitig könnte der Cytokinsturm auch erklären, warum sich der Zustand vieler mit SARS-CoV-2 Infizierter so abrupt zum Schlechteren wendet. Meist haben diese Patienten eine Woche lang nur milde Symptome, bevor sie dann plötzlich Atembeschwerden und massive Lungenschäden zeigen. Wie ein Team um Evangelos Giamarellos- Bourboulis von der Universität Athen herausfand, geht diese abrupte Verschlechterung mit einer massiven Entgleisung des Immunsystems einher.

Schwächung der zellulären Immunabwehr

Doch was genau passiert dabei im Körper des Covid-19-Patienten? Wie US-Forscher unlängst in „Science“ berichteten, lösen Betacoronaviren wie SARS-CoV-2, SARS und MERS-CoV bei Kontakt mit Immunzellen zunächst eine massive Ausschüttung in Interleukin-6 und weitere Cytokinen aus. Dies ruft über zwei verschiedenen Signalwege Reaktionen im Körper hervor.

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Beim sogenannten cis-Signalweg docken die Cytokine an spezielle Rezeptoren auf Immunzellen wie Killerzellen, T- und B-Zellen oder Makrophagen an. Das führt dazu, dass einige dieser Zelltypen deaktiviert werden und viele Patienten mit Covid-19 einen Mangel an diesen Lymphozyten haben. Sie können dem Coronavirus deshalb nur wenig entgegensetzen.

Angriff auf Lungenzellen und Gefäße

Noch gravierender aber ist der trans-Signalweg: Bei ihm lagern sich die Cytokine mit einer Art Generalschlüssel zusammen – einem Molekül, das an nahezu alle Zellen andocken kann. Dadurch verursachen Interleukin-6 und Co nun eine wahre Kaskade von Reaktionen in verschiedenen Zellen und Organen im Körper. „Das resultiert in einem systemischen Cytokinsturm“, erklären John Moore vom Walter-Reed-Militärhospital in Bethesda und Carl June von der University of Pennsylvania.

In der Lunge führt dieser Signalweg dazu, dass selbst nicht vom Virus befallene Zellen zum Selbstmord angeregt werden. „Der Cytokinsturm frisst sich förmlich durch die Lunge, die Zellen erholen sich davon nicht mehr“, erklärt Mukesh Kumar von Georgia State University. In den Endothelzellen der Blutgefäßen lösen die Cytokine die Ausschüttung weitere Botenstoffe aus, die die Gefäßwände aufquellen lassen und durchlässig machen. Als Folge tritt massiv Flüssigkeit ins Gewebe aus.

Die schweren Auswirkungen dieses Cytokinsturms könnten erklären, warum antivirale Medikamente gerade bei Patienten mit schwerem Verlauf von Covid-19 nicht mehr zu helfen scheinen. Auch das hoch gehandelte Mittel Remdesivir wirkt nach jüngsten Ergebnissen kaum. Möglicherweise sind die Schäden durch die Immunreaktion schon so fortgeschritten, dass die Effekte des Virus nicht mehr die entscheidende Rolle für das Schicksal des Patienten spielen.

Können Rheuma-Mittel helfen?

Stattdessen könnten Hemmstoffe gegen die Cytokine vielleicht eher helfen, so die Hoffnung vieler Mediziner. „Schwere Covid-19-Fälle könnten von einer Hemmung der Interleukin-6-Signalwege profitieren“, sagen Moore und June. Tatsächlich laufen bereits erste Studien mit solchen Wirkstoffen, darunter dem monoklonalen Antikörper Tocilizumab, der gezielt den Interleukin-6-Rezeptor blockiert. Bisher wurde dieses Mittel vor allem bei der rheumatoiden Arthritis eingesetzt.

„Vorläufige Ergebnisse aus einer offenen Studie mit 21 Patienten in China sind vielversprechend“, berichten Moore und June. „Das Fieber sank bei allen Patienten schon am ersten Tag nach Gabe von Tocilizumab. Bei 75 Prozent der Teilnehmer konnte zudem die Sauerstoffgabe verringert werden.“ Weitere, größer angelegte Studien mit Tocilizumab gegen Covid-19 sind auch anderswo bereist angelaufen, darunter ist eine Phase-III-Studie des Pharmakonzerns Roche. (Science, 2020; doi: 10.1126/science.abb8925; Cell Host & Microbe, in press; doi: 10.1016/j.chom.2020.04.009)

Quelle: Science, Lancet, Cell Host & Microbe

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