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So löst das Coronavirus Diabetes aus

Befall und Zerstörung der insulinproduzierenden Zellen durch SARS-CoV-2 nachgewiesen

Betazellen
Entgegen früherer Annahme kann das Coronavirus SARS-CoV-2 (rot) die insulinproduzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse (blau, grün) befallen - und so einen Diabetes Typ 1 auslösen. © Chien-Ting Wu et al./ Cell Metabolism

Verdacht bestätigt: Das Coronavirus SARS-CoV-2 kann die Insulin produzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse direkt angreifen – und so einen Diabetes verursachen. Das belegen nun Infektionstests an Zellkulturen sowie Autopsiebefunde von Covid-19-Patienten. Sie zeigen, dass das Virus den „Neben-Türöffner“ Neuropilin-1 nutzt, um in die Zellen einzudringen. Als Folge gehen die infizierten Zellen zugrunde und die Insulinproduktion stockt.

Das Coronavirus SARS-CoV-2 greift eine Vielzahl von Organen und Geweben im Körper an – von den Atemwegen und der Lunge über den Darm, die Nieren und die Blutgefäße bis hin zu den Nerven und dem Gehirn. Fallberichte legen zudem nahe, dass sich im Zuge einer Corona-Infektion auch ein Diabetes Typ 1 entwickeln kann. Dabei werden die Betazellen der Bauchspeicheldrüse geschädigt und schütten kein Insulin mehr aus – ein erhöhter Blutzucker ist die Folge.

Direkter Befall oder Autoimmun-Effekt?

Unklar war aber bisher, wodurch diese nach Covid-19 auftretenden Diabetesfälle verursacht werden. Theoretisch könnte das Coronavirus für diese Schäden an den insulinproduzierenden Zellen verantwortlich sein. Sie könnten aber auch die Folge einer Autoimmunreaktion des Körpers sein, wie beim normalen Typ-1-Diabetes der Fall. Dann wären die coronabedingten Diabetesfälle nur eine indirekte Folge der Infektion.

Welches Szenario zutrifft, haben nun Chien-Ting Wu von der Stanford University und seine Kollegen untersucht. Dafür überprüften die Forschenden zunächst an Zellkulturen, welche potenziellen Andockstellen für SARS-CoV-2 auf den Pankreaszellen vorhanden sind. „Jüngste RNA- und Proteinexpressions-Studien hatten nur sehr geringe Dichten des ACE2-Rezeptors auf den Pankreaszellen gezeigt“, erklären sie. „Deshalb postulierten einige Wissenschaftler, dass SARS-CoV-2 die Betazellen gar nicht infizieren kann.“

Angriff auf die Betazellen

Doch die aktuellen Analysen zeigen etwas anderes: Zwar tragen die Betazellen der Bauchspeicheldrüse tatsächlich nur wenig ACE2 und seinen Kofaktor TMPRSS2 auf ihrer Oberfläche. Dafür ist aber ein weiteres, vom Coronavirus als Türöffner genutztes Protein umso reichlicher präsent: Neuropilin-1. „Wir fanden eine auffallend robuste Expression von Neuropilin-1 bei den Betazellen, nicht aber den Alphazellen“, berichtet das Forschungsteam. „Die Betazellen enthalten damit die molekularen Komponenten, die SARS-CoV-2 für das Eindringen benötigt.“

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Ein Infektionsversuch bestätigte dies: Nach Zugabe von SARS-CoV-2 zur Zellkultur drang das Virus vor allem in die Betazellen ein, vermehrte sich in ihnen und ließ sie nach einigen Tagen absterben. Als Folge stoppte auch die Insulinproduktion dieser Zellen: „Wir beobachteten einen dramatischen Abfall des Insulingehalts und der Insulin-Sekretion bei den infizierten Zellen“, so Wu und seine Kollegen. „Diese Ergebnisse sind ein starker Beleg für die erhöhte Anfälligkeit der Betazellen in der menschlichen Pankreas gegenüber SARS-CoV2.“

Einen zusätzlichen Beleg lieferten Gewebeproben von sieben Personen, die an Covid-19 gestorben waren. Auch bei ihnen war das Coronavirus in den Betazellen nachweisbar, zudem trugen diese ungewöhnlich viel Neuropilin-1 auf ihrer Zelloberfläche – auch das ein Hinweis auf einen Befall.

Covid-Diabetes ist eine direkte Infektionsfolge

Nach Ansicht des Forschungsteams bestätigen diese Ergebnisse, dass das Coronavirus SARS-CoV-2 die Betazellen der Bauchspeicheldrüse direkt befallen und zerstören kann. Die nach Covid-19 beobachteten Diabetesfälle könnten demnach direkt auf das Virus zurückgehen. „Unsere Beobachtungen zeigen einen Mechanismus, durch den SARS-CoV-2 direkte Schäden an den Betazellen verursachen kann und dadurch auch einen klinischen Typ-1-Diabetes“, so Wu und seine Kollegen.

„Das schließt aber nicht aus, dass SARS-CoV-2 zusätzlich eine Autoimmunreaktion auslöst, die dann zur Betazell-Zerstörung beiträgt“, betonen die Forschenden. In ihren Autopsieproben konnten sie allerdings keine Anzeichen für eine solche immunbedingte Entzündungsreaktion feststellen.

Noch ist nicht geklärt, ob der durch die Corona-Infektion ausgelöste Diabetes sich im Laufe der Zeit wieder zurückbilden kann oder ob er irreversibel ist. Auch auf welchem Wege das Coronavirus in die Bauchspeicheldrüse gelangt und warum nur einige Covid-19-Patienten betroffen sind, ist bislang unbekannt. (Cell Metabolism, 2021; doi: 10.1016/j.cmet.2021.05.013)

Quelle: Universität Basel

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