Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Wie eine Corona-Infektion Blutzellen langfristig verändert
Mithilfe der Echtzeit-Verformungszytometrie konnten Forscher*innen des Max-Planck-Zentrums für Physik und Medizin in Erlangen erstmals zeigen:
- Durch eine Covid-19-Erkrankung verändern sich Größe und Steifigkeit roter und weißer Blutkörperchen deutlich – zum Teil über Monate hinweg.
- Diese Ergebnisse können dabei helfen, zu erklären, warum manche Betroffene noch lange nach einer Infektion über Beschwerden klagen (Long Covid).
Behandlung von Blutproben, um die physikalischen Eigenschaften von Leukozyten und Erythrozyten zu messen Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts/Guck Division
Atemnot, Müdigkeit und Kopfschmerzen:
- Manche Patient*innen kämpfen noch ein halbes Jahr und länger mit Langzeitfolgen einer schweren Infektion durch das Coronavirus SARS-CoV-2.
Dieses Post-Covid-19-Syndrom, kurz Long Covid, ist noch immer nicht richtig verstanden.
- Klar ist, dass im Zuge einer Erkrankung oft die Blutzirkulation beeinträchtigt ist, es zu gefährlichen Gefäßverschlüssen kommen kann und der Sauerstofftransport im Blut nur eingeschränkt funktioniert.
Alles Phänomene, bei denen die Blutzellen und ihre
physikalischen Eigenschaften eine Schlüsselrolle spielen.
Daher hat ein Team von Wissenschaftler*innen um Markéta Kubánková,
Jochen Guck und Martin Kräter vom Max-Planck-Zentrum für Physik und
Medizin, dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL), der
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg sowie dem Deutschen
Zentrum für Immuntherapie die mechanischen Zustände von roten und weißen
Blutkörperchen untersucht.
„Dabei haben wir deutliche und langanhaltende Veränderungen der Zellen messen können – sowohl während einer akuten Infektion und auch noch danach“, berichtet Professor Guck, derzeit geschäftsführender Direktor des MPL.
Das habe Folgen für
Diagnose und Behandlung von Covid-19. Ihre Ergebnisse hat die
Forschungsgruppe jetzt im Fachmagazin „Biophysical Journal“
veröffentlicht.
Um die Blutzellen zu analysieren, nutzen sie ein selbst entwickeltes
Verfahren namens Echtzeit-Verformungszytometrie (real-time deformability
cytometry, RT-DC), das vor kurzem mit dem hoch dotierten Medical Valley
Award ausgezeichnet wurde.
Bei dieser Methode schicken die Forscher*innen die Blutzellen durch einen engen Kanal.
Dabei werden die Leukozyten und Erythrozyten gestreckt.
Eine Hochgeschwindigkeitskamera fotografiert jede einzelne von ihnen durch ein Mikroskop, eine spezielle Software ermittelt, um welche Zelltypen es sich handelt, wie groß und wie stark verformt sie sind. Bis zu 1000 Blutkörperchen lassen sich so pro Sekunde analysieren.
Vorteil des Verfahrens: Es ist schnell und die Zellen müssen nicht aufwändig angefärbt werden.
Verdünnen einer Blutprobe Max Kruse Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts/Max Kruse
Die Methode könnte als Frühwarnsystem helfen, künftige Pandemien durch unbekannte Viren zu erkennen
Auf diese Weise haben die Erlanger Biophysiker*innen mehr als vier
Millionen Blutzellen von 17 akut an Covid-19 erkrankten Patient*innen,
von 14 Genesenen und 24 Gesunden als Vergleichsgruppe untersucht.
- Dabei zeigte sich, dass beispielsweise Größe und Verformbarkeit der roten Blutkörperchen von Erkrankten stärker schwankte als die von Gesunden.
- Das deutet auf eine Schädigung dieser Zellen hin und könnte das erhöhte Risiko von Gefäßverschlüssen und Embolien der Lunge erklären.
- Zudem kann dadurch die Sauerstoffversorgung, die zu den Hauptaufgaben der Erythrozyten zählt, bei Infizierten beeinträchtigt sein.
- Lymphozyten (Abwehrzellen, die zu den weißen Blutkörperchen zählen) waren bei Corona-Patienten wiederum deutlich weicher, was auf eine starke Immunreaktion hinweisen kann.
Ähnliche Beobachtungen konnten die Forscher auch bei Neutrophilen Granulozyten machen, einer weiteren Gruppe weißer Blutkörperchen verantwortlich für die angeborene Immunabwehr.
Diese Zellen blieben sieben Monate nach der akuten Infektion drastisch verändert.
„Wir vermuten, dass sich das Zellskelett der Immunzellen, welches maßgeblich für die Zellfunktion verantwortlich ist, verändert hat“, erklärt Markéta Kubánková, Erstautorin des Forschungsartikels.
Aus ihrer Sicht hat die Echtzeit-Verformungszytometrie das Potenzial dazu, routinemäßig bei der Diagnose von Covid-19 eingesetzt zu werden – und sogar als Frühwarnsystem vor künftigen Pandemien durch noch unbekannte Viren zu dienen.
Markéta Kubánková, marketa.kubankova@mpl.mpg.de
Clarissa Grygier Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts
Staudtstraße 2
91058 Erlangen
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Bayern
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Originalpublikation:
https://doi.org/10.1016/j.bpj.2021.05.025
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