Die Lymphozyten - weiße Blutkörperchen: Gezielte Immunabwehr

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: T-Lymphozyten spielen wichtige Rolle für Krankheitsverlauf bei COVID-19

MHH-Forschungsteam veröffentlicht erste europäische Studie dieser Art im Lancet-Journal „EBioMedicine“ 
 

• Infektionen mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 können sehr unterschiedlich verlaufen – einige Menschen bleiben völlig ohne Symptome oder zeigen einen milden Krankheitsverlauf. 

Andere müssen im Krankenhaus behandelt werden. Doch auch hier gibt es Unterschiede zwischen Patientinnen und Patienten, die auf der Intensivstation beatmet werden müssen und solchen, die weniger schwer an COVID-19 erkranken. Wie sich diese beiden in den Kliniken versorgten Gruppen immunologisch unterscheiden, hat ein Forschungsteam der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) herausgefunden. Unter der Leitung des Instituts für Immunologie und der Klinik für Hämatologie, Hämostaseologie, Onkologie und Stammzelltransplantation haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Blut von COVID-19-Patientinnen und -Patienten untersucht.

Dabei stellten sie fest, dass für den Verlauf der Erkrankung eine bestimmte Zusammensetzung der Lymphozyten eine wichtige Rolle spielt, die für die gezielte Immunabwehr zuständig sind. 

Als erste europäische Studie dieser Art ist die Forschungsarbeit im Lancet-Journal „EBioMedicine“ erschienen. Erstautor ist Dr. Ivan Odak.

• Zahl der T-Lymphozyten sinkt bei schwer erkrankten COVID-19-Patienten

„Uns war zwar bekannt, dass schwer an COVID-19 erkrankte Patienten generell weniger Lymphozyten im Blut haben“, sagt Dr. Christian Schultze-Florey, gemeinsam mit Professor Dr. Christian Könecke verantwortlicher Leiter der Studie.

„Allerdings wussten wir nicht, welche speziellen Untergruppen und in welchen Ausmaß diese tatsächlich betroffen sind.“

• Lymphozyten gehören zu den weißen Blutkörperchen und werden wie alle Blutzellen im Knochenmark gebildet. 

• Danach müssen sie im Körper einen Reifungsprozess durchlaufen, bevor sie als T- oder B-Lymphozyten körperfremde Zellen wie Bakterien oder Viren erkennen und bekämpfen können. 

• Bei schweren Verläufen von COVID-19 – etwa Patienten, die beatmet werden müssen – zeigten sich alle Lymphozyten-Unterarten vermindert im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen. 

Dies war bei milden COVID-19 Verläufen deutlich weniger ausgeprägt.

„Von wegweisender Bedeutung war zudem, dass die COVID-19-Patienten mit milder Erkrankung schon bei Aufnahme ins Krankenhaus mehr Effektor-T-Zellen aufwiesen als die Patienten mit einem schweren Verlauf“, erläutert Professor Könecke.

• Effektor-T-Zellen sind besonders aktivierte T-Zellen, die entweder direkt kranke Zellen zerstören oder mit Botenstoffen das Immunsystem alarmieren und so zusätzliche Immunzellen anlocken. 

Unterschiede konnten die Forscher auch im Verlauf der COVID-19-Erkrankung feststellen.

• Erholen sich die Patienten von der Infektion mit SARS-CoV-2 und verbessert sich ihr Gesundheitszustand, nimmt auch die Anzahl der Effektor-Zellen im Blut deutlich zu. 

Auch Gedächtniszellen, die als eine besondere Form der T-Zellen Krankheitserreger bei einer erneuten Infektion wiedererkennen und dadurch schneller bekämpfen können, lassen sich im Laufe der Genesung wieder verstärkt nachweisen.

Bleibt eine Besserung der Erkrankung aus, kommt es hingegen nicht zu einem solchen Anstieg.

Gezieltere Diagnose und effektivere Behandlung möglich

„Die T-Zell-Immunantwort scheint bei COVID-19 eine entscheidende Rolle zu spielen“, sagt Professor Förster, Leiter des Instituts für Immunologie.

• Die generelle Abnahme der Lymphozyten-Unterarten und der Effektor-T-Zellen könnten daher als Biomarker dienen, um über die Messung des Immunstatus den Schweregrad der Erkrankung frühzeitig einzuschätzen. 

„Das ist wichtig, weil manche Patienten bei der Aufnahme ins Krankenhaus klinisch zunächst stabil erscheinen, jedoch schon wenig später ein schwerer COVID-19 Verlauf eintritt“, betont Studienleiter Schultze-Florey.

Diese Patienten könnten durch eine gezielte Diagnose schneller und effektiver behandelt werden.

Auch der Therapieverlauf ließe sich mit Hilfe der T-Zell-Marker möglicherweise vorhersagen. 

So könnte bereits während der Behandlung kontrolliert werden, ob die Patienten darauf ansprechen und sich ihr Gesundheitszustand voraussichtlich verbessert.

Die Forschungsarbeit „Reappearance of Effector T Cells Is Associated With Recovery from COVID-19“ wurde finanziert durch das Corona-Forschungsförderprogramm des Landes Niedersachsen, den Exzellenzcluster „RESIST“und den Sonderforschungsbereich (SFB) 900 der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

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Originalpublikation:

Die Originalpublikation ist online verfügbar unter

https://authors.elsevier.com/sd/article/S2352396420302607

 

CAVE-Untersucher: Körperhaltung und Bewegungsmuster von Patienten

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Auf die Haltung kommt es an: Wie sich die Körperhaltung auf Psyche und Handeln auswirkt

In einer aktuellen Übersichtsarbeit und Meta-Analyse konnten Psychologen belegen, dass es eine eindeutige Auswirkung der Körperhaltung und von Bewegungsmustern auf die Psyche gibt. 

Beteiligt waren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Aarhus in Dänemark, der Columbia University in New York und der Universität Witten/Herdecke. 

Die Arbeit ist jetzt in der renommierten Zeitschrift „Perspective on Psychological Science“ erschienen. (https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/1745691620919358) 


Prof. Dr. Johannes Michalak Jürgen Appelhans
 
Einer der Autoren, Prof. Johannes Michalak von der Universität Witten/Herdecke, sagt:

„Uns hat vor allem interessiert, ob der Effekt von Bewegungen und Körperhaltungen wirklich robust ist, sich also in unterschiedlichen Studien immer wieder findet oder ob er eher darauf zurückzuführen ist, dass in wissenschaftlichen Zeitschriften vor allem positive Befunde veröffentlicht werden und keine Null-Befunde“.

Mit speziellen Verfahren zu statistischen Kontrolle des sogenannten Publikationsbias wurden Ergebnisse von über 70 Studien analysiert.

Es zeigte sich, dass der Effekt des Körpers auf die Psyche robust ist und unterschiedliche emotionale und verhaltensbezogene Variablen, wie Gefühle, das emotionale Gedächtnis oder die Risikobereitschaft durch das motorische System beeinflusst werden.

• Effekte auf das Hormon-System konnte allerdings nicht robust nachgewiesen werden. 

Und noch ein wichtiges Ergebnis zeigte die Studie. Prof. Michalak:

• „Unsere Analysen haben ergeben, dass eine zusammengesunkene Körperhaltung sich negativ auf den Zustand der Probanden auswirkt. 

• Allerdings haben wir keine Hinweise für die positiven Effekte einer betont expansiven Körperhaltung im Sinne des Power-Posing gefunden.“

Zum Hintergrund und der wissenschaftlichen Diskussion:

Ein großes öffentliches Interesse an dieser Frage hatte 2010 eine Studie des Forscherteams um Dana Carney und Amy Cuddy von der Harvard Business School zum sogenannten Power-Posing ausgelöst. In dieser Studie zeigten Probanden, die eine weite, offene und raumeinnehmende Körperhaltung, die Macht verkörpern sollte, einnahmen im Gegensatz zu Probanden, die eine zusammengesunkene Köperhaltung einnahmen, mehr Risikobereitschaft, mehr Gefühle der Macht und Veränderungen im Hormonspiegel (höhere Testosteron und verringerte Cortisol-Konzentrationen).

Ein TED-Talk, bei dem Amy Cuddy ihre Ergebnisse vorstellte und Power-Posing als Weg zur Veränderungen von Verhalten und psychologischen Zuständen präsentierte, wurde mehr als 50 Millionen mal geschaut.

Allerdings wurde diese Studie schnell wegen methodischer Mängel und gemischter Replikationsergebnisse kritisiert.

Mittlerweise sind eine Vielzahl von Studien zu der Frage durchgeführt worden, wie sich Körperhaltung und Bewegungsmuster auf Emotionen und Verhalten auswirken. 

„Die Forschung ist nämlich wichtig, um Menschen mit depressiven Erkrankungen in Zukunft besser helfen zu können.

In den Studien, die in die Metanalyse aufgenommen worden sind, wurden immer nur kurzeitige Effekte untersucht.

In Zukunft sollte man Studien dazu durchführen, ob sich ein Training von Körperhaltung oder Bewegungsmustern auch längerfristig auf den Zustand und die Symptome von depressiven Patienten auswirken, empfiehlt Michalak.

Elkjær, E., Mikkelsen, M.B., Michalak, J., Mennin, D. S. & O’Toole, M.S. (2020). Expansive and contractive postures and movement: A systematic review and meta-analysis of the effect of motor displays on affective and behavioral responses. Perspectives on Psychological Science. doi: 10.1177/1745691620919358


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Elkjær, E., Mikkelsen, M.B., Michalak, J., Mennin, D. S. & O’Toole, M.S. (2020). Expansive and contractive postures and movement: A systematic review and meta-analysis of the effect of motor displays on affective and behavioral responses. Perspectives on Psychological Science. doi: 10.1177/1745691620919358

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Kinderherzmedizin - MRT-Untersuchungen mit Dr. Hanna Münzfeld - Studie bei Kindern mit angeborenen Herzfehlern

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Frühe und präzise Einblicke

Bei Kindern mit angeborenen Herzfehlern können bereits im Mutterleib auch Veränderungen des Gehirns auftreten. 

In einer neuen Studie wollen DHZB-Forscherinnen mithilfe von MRT-Untersuchungen herausfinden, wie sich diese Veränderungen auf die kognitive Entwicklung auswirken und wie ihnen durch gezielte Fördermaßnahmen entgegengewirkt werden kann. 
 
Dank intensiver Forschung und damit immer besseren Möglichkeiten der Kinderherzmedizin haben auch Kinder mit schweren angeborenen Herzfehlern heute in den meisten Fällen die Aussicht auf eine hohe Lebenserwartung und -Qualität. 

• Nach wie vor besteht aber ein erhöhtes Risiko für eine verzögerte Entwicklung der Kinder in Bezug auf Sprache, Motorik und Kognition.

Als wahrscheinlichste Ursache hierfür galten bisher die bei ausgeprägten angeborenen Herzfehlern nötigen, sehr komplexen Herzoperationen mit entsprechend hohen Belastungen für den kindlichen Organismus. 

Der bestmögliche Schutz insbesondere des Gehirns während dieser Eingriffe ist daher seit vielen Jahren das Ziel intensiver Forschung am DHZB.

• Mittlerweile haben neue Studien aber auch gezeigt, dass bei Kindern mit angeborenen Herzfehlern bereits im Mutterleib Veränderungen der Hirnstruktur auftreten können. 

Ob und wie sie sich auf die weitere Entwicklung auswirken, ist aber noch völlig unklar.

Diese Wissenslücke will ein Forschungsteam am Deutschen Herzzentrum Berlin unter Leitung von Prof. Dr.med. Katharina Schmitt und PD Dr.med. Constanze Pfitzer mit Hilfe der Magnetresonanztomografie (MRT) schließen.

• Dabei sollen werdende Mütter, bei deren Kindern im Ultraschall ein angeborener Herzfehler diagnostiziert wurde, noch vor der Geburt des Kindes im MRT untersucht werden. 

Diese – für Mutter und Kind völlig gefahrlose – Untersuchungsmethode ermöglicht einen detaillierten Blick in das Gehirn des Kindes und damit die Untersuchung, ob und welche Veränderungen bereits intrauterin (in der Gebärmutter) vorhanden sind.

• Im Alter von etwa drei bis vier Monaten werden die Kinder erneut im MRT untersucht. 

• Außerdem führt eine erfahrene Psychologin im Alter von 12 Monaten einen Test durch, wie gut die psychomotorischen Fähigkeiten sich entwickelt haben.

„Je früher wir Veränderungen des Gehirns feststellen können und je besser wir verstehen, wie sie sich auf die Entwicklung des Kindes auswirken, desto besser können wir einer verzögerten Entwicklung durch gezielte Fördermaßnahmen schon im Säuglingsalter entgegenwirken“, fasst PD Dr. Constanze Pfitzer das Ziel der Studie zusammen.

Im ersten Schritt sollen zehn Schwangere in die Studie eingeschlossen werden.

Ihre Rekrutierung erfolgt im Rahmen der regulären Schwangerschaftskontrolluntersuchungen im Ambulanten Gesundheitszentrum für Pränatale Diagnostik und Therapie an der Klinik für Geburtsmedizin der Charité – Universitätsmedizin Berlin. 

Medizin am Abend Berlin ZusatzFachLink: Diagnostik und Therapie  

Die Auswertung der MRT-Aufnahmen erfolgt in der Klink für Radiologie der Charité – Universitätsmedizin Berlin durch Dr. Hanna Münzfeld.

Die MRT-Diagnostik wird in diesem Fall nicht von den Krankenkassen übernommen.

• Das Forschungsprojekt wird deshalb von der Gesellschaft der Freunde des Deutschen Herzzentrums Berlin e.V., kurz Herzfreunde, gefördert.

„Wir sind überzeugt, mit dieser Studie bei Kindern mit angeborenen Herzfehlern den Grundstein für einen noch besseren Start ins Leben legen zu können“, sagt PD Dr. Constanze Pfitzer, „den Herzfreunden gilt dafür unser herzlicher Dank!“

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CAVE Typ-2 Diabetiker-UNTERSUCHER: Darmmikrobiom im Tagesverlauf

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Darmbakterien verbessern Prognose von Typ-2-Diabetes

• Im Tagesverlauf verändern sich Anzahl und Zusammensetzung der im Darm des Menschen aktiven Bakterien, das so genannte Darmmikrobiom. 

Dies haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter Federführung der Technischen Universität München (TUM) am Zentralinstitut Food & Health (ZIEL) in Freising in einer der größten Studien zum Thema Mikrobiom und Diabetes mit mehr als 4000 Personen gezeigt. 

• Bei Typ-2-Diabetikern jedoch gehen diese tageszeitlichen Schwankungen verloren. 

Prof. Dirk Haller und sein Team A. Heddergott / TUM
 
Die mikrobielle Zusammensetzung des Darms ist komplex und individuell sehr unterschiedlich. 

• Viele Faktoren, wie Umwelteinflüsse, Lebensstil, Genetik oder Erkrankungen beeinflussen das Ökosystem der hilfreichen Bakterien im Darm.

Dirk Haller, Professor für Ernährung und Immunologie an der TUM, und sein Team haben die Bedeutung tageszeitlicher Schwankungen des Mikrobioms im Zusammenhang mit der Erkrankung Diabetes Typ 2 bei mehr als 4000 Personen analysiert und damit die erste Studie auf diesem Gebiet mit humanen Probanden vorgelegt.

Die Rolle von Darmbakterien bei Erkrankungen

„Um festzustellen, ob Änderungen im Darmmikrobiom Rückschlüsse auf Erkrankungen erlauben, bedarf es so genannter prospektiver Kohortenstudien“, sagt Prof. Haller.

In solchen prospektiv-vorausschauenden Kohortenstudien wird ein Querschnitt aus der Bevölkerung beobachtet, ohne dass die Teilnehmerinnen und Teilnehmer irgendwelche Symptome einer Krankheit zeigen. Die Population wird im Laufe der Zeit nachbeobachtet. So lässt sich erkennen, ob eine bestimmte Beobachtung typisch für das spätere Auftreten einer Erkrankung ist.

Verbesserte Diagnose und Prognose von Typ-2-Diabetes möglich

• „Wenn bestimmte Darmbakterien keine tageszeitliche Rhythmik aufweisen, sich also in Zahl und Funktion im Laufe des Tages nicht verändern, kann man auf eine mögliche Erkrankung mit Typ-2-Diabetes schließen. 

Dieses Wissen verbessert sowohl die Diagnose als auch Prognostik von Typ-2-Diabetes“, sagt Chronobiologin Dr. Silke Kiessling, die ebenfalls an der Studie beteiligt ist.

• Diese Bakterien, die sich im Tagesverlauf nicht mehr verändern, also arrhythmisch sind, sind Marker für eine potenzielle Erkrankung. 

Die Forschenden nennen dies eine Risikosignatur. „Auch mathematische Modelle zeigen, dass diese mikrobielle Risikosignatur, die aus arrhythmischen Bakterien besteht, zur Diagnose von Diabetes mit beiträgt“, so die Erstautorin Sandra Reitmeier.

Primär wurden die Daten aus einer bestehenden unabhängigen Kohorte des Helmholtz Zentrums München analysiert. Die Ergebnisse zum Diabetes wurden mit weiteren Kohorten aus Deutschland validiert. „Aus dem Vergleich mit Kohorten in England konnten wir zeigen, dass unter anderem der regionale Einfluss auf das mikrobielle Ökosystem erheblich ist.

Demnach ergibt sich der Bedarf, lokal spezifische arrhythmische Risikosignaturen zu finden“, erklärt Haller.

Der Ernährungswissenschaftler betont:

„Neben Bakterien und deren Unterschiede je nach Tageszeit spielen noch weitere Parameter wie der Body-Mass-Index eine Rolle, um ein späteres Erkranken einer Person besser vorhersagen zu können.“

• Tag-Nacht-Rhythmus der Bakterien im Darm als Basis weiterer Forschung

• Eine Angabe zur Tageszeit der Stuhlprobennahme in der Humanforschung kann die Diagnose von Erkrankungen stark beeinflussen. 

„Die Dokumentierung dieser Zeitangaben ist zur Verbesserung von Risikomarkern essenziell“, ist sich Prof. Haller sicher.

Die Untersuchungen untermauern die Hypothese, dass Veränderungen im Mikrobiom einen Einfluss auf ernährungsrelevante Erkrankungen haben.

Welchen Einfluss eine Darmflora, die sich im Tagesverlauf (nicht) verändert, auf andere Mikrobiom-assoziierte Darmerkrankungen wie Morbus Crohn oder Darmkrebs hat, könnte das Thema weiterer Forschungen werden.

Die Ergebnisse dieser Studie sind insbesondere von großer Bedeutung für die weitere Arbeit im Sonderforschungsbereich „Microbiome Signatures“, denn gerade im klinischen Bereich bieten Kohortenstudien wichtige Vergleichsmöglichkeiten der Daten gesunder und kranker Probanden.



Prof. Haller und seine Mitarbeiterinnen A. Heddergott / TUM


Mehr Informationen:
An der Studie beteiligt waren der Lehrstuhl für Ernährung und Immunologie und das TUM Zentralinstitut ZIEL Institute for Food & Health, das Helmholtz Zentrum München, das University College Cork, die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), die University of London und das King's College London.

Aus folgenden Kohorten wurden Daten analysiert: KORA Kohorte des Helmholtz Zentrums München (https://www.helmholtz-muenchen.de/kora/fuer-wissenschaftler/ueberblick-kora-koho...), FoCuS-Kohorte der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (https://www.endokrinologie.uni-kiel.de/forschung/focus/) und Kohorte des enable-Clusters am Wissenschaftszentrum Weihenstephan (https://www.enable-cluster.de/).

Die Arbeit wurde im Rahmen eines Sonderforschungsbereichs der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG SFB1371; https://www.sfb1371.tum.de/) und mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF / JPI DINAMIC) durchgeführt.

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Prof. Dr. Dirk Haller
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Lehrstuhl für Ernährung und Immunologie
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Dr. Ulrich Marsch Technische Universität München

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E-Mail-Adresse: presse@tum.de

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Originalpublikation:

Reitmeier, Sandra, Kiessling, Silke, et al., Haller, Dirk. (2020): "Arrhythmic gut microbiome signatures predict risk of Type 2 Diabetes" in: Cell Host & Microbe. DOI: 10.1016/j.chom.2020.06.004
(https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(20)30343-7)

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Weitere Informationen für International Medizin am Abend Berlin Beteiligte

https://www.ziel.tum.de/ (ZIEL – Institute for Food & Health)

https://www.bflm.wzw.tum.de/startseite/ (Lehrstuhl für Ernährung und Immunologie)

https://www.professoren.tum.de/haller-dirk/ (Profil Prof. Haller)

Lungenentzündung hospitalisiert

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: „Es ist entscheidend, mit welcher Dynamik die Schwelle von Corona-Neuinfektionen durchbrochen wird“

Die Epidemie habe in den vergangenen zwei Wochen eine neue Dynamik entwickelt, sagt Prof. Dr. Markus Scholz vom Institut für Medizinische Informatik, Statistik und Epidemiologie der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig. 

Neben einzelnen Schulschließungen entwickeln sich immer wieder lokale Hotspots. 

Welche Gegenmaßnahmen dann einzuleiten sind und wie eine zweite Infektionswelle aussehen könnte, hat Scholz mit seinem Team in einem eigenen epidemiologischen Modell analysiert. 
 

Herr Professor Scholz, einige Landkreise und Städte überschreiten den Grenzwert von 50 Neuinfektionen mit Sars-CoV-2 pro 100.000 Einwohner pro Woche.

Sie haben neue Erkenntnisse zur Anwendung dieses Grenzwerts aus Ihren Modellen gewonnen.

Welche sind das, auch bezogen auf die lokalen Ausbrüche aktuell?

Wir haben die Regelung, die inzwischen auch Gesetzeskraft hinsichtlich flächendeckender Testungen in einzelnen Kreisen hat, mit Hilfe von Modellen näher analysiert. Dabei zeigte sich, dass es entscheidend ist, mit welcher Dynamik diese 50er-Schwelle durchbrochen wird. 

Erreicht man sie allmählich, ist es problematisch. 

Steigt der Wert jedoch sprunghaft über die Grenze, wie jetzt in Gütersloh geschehen, können wir davon ausgehen, dass die Epidemie vor Ort schon eine Weile unentdeckt fortgeschritten ist. Die Situation ist dann deutlich gefährlicher. In Gütersloh wurde die Schwelle mit einem hohen R-Wert überschritten. Zudem zeichnet sich durch die flächendeckenden Testungen ab, dass die Epidemie bereits in die Bevölkerung eingetragen wurde. Ein Lockdown ist dann zumindest in den betroffenen Kreisen wieder zwingend erforderlich. Dieser sollte möglichst schnell und umfassend erfolgen, um eine weitere Verbreitung über die betroffenen Kreise hinaus noch zu vermeiden. Dies bedeutet explizit auch Reiseeinschränkungen in beide Richtungen, also die Ein- und Ausreise in den Hotspot.

Woran erkennen wir eigentlich, dass sich eine zweite Welle anbahnt? Was sagen Ihre Modelle voraus?

Unser neues Bulletin zeigt, dass die Reproduktionszahlen Ende Juni deutlich über 1 lagen, sowohl für Deutschland als auch für Sachsen und andere Bundesländer. Wenn solche Trends über längere Zeit bestehen, kann die Situation außer Kontrolle geraten und eine zweite Welle entstehen, wie aktuell zum Beispiel in Israel und den USA. Inzwischen schätzen wir diese Werte aber wieder unter 1, sodass wir aktuell noch nicht mit einer zweiten Welle rechnen. (Stand 29. Juni: Deutschland R=0.89 (95%-Konfidenzintervall 0.86-0.91), Sachsen R=0.52 (95%-Konfidenzintervall 0.38-0.67))

Es kommt auch in Zukunft darauf an, ob verhindert werden kann, dass lokale Ausbrüche großflächig in die Bevölkerung getragen werden. Die Situation ist diesbezüglich als deutlich fragiler einzuschätzen als noch vor einigen Wochen. So steigen auch in Leipzig aktuell wieder die Zahlen, nachdem hier über fast vier Wochen praktisch keine Fälle mehr auftraten. Dies bestätigt unsere Modellvorhersage, nach der kein wesentlicher Spielraum für weitere Lockerungen mehr besteht.

Zusammen mit Wissenschaftlern der Charité hat Ihr Institut kürzlich den Zuschlag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung für das Projekt PROVID zur Erforschung des Schwereverlaufs bei Covid-19 eingeworben. Worum geht es da?

Diese Untersuchung baut auf der PROGRESS-Studie auf, die wir seit 15 Jahren mit betreuen. Hier beobachten wir Patienten, die wegen einer Lungenentzündung hospitalisiert werden, engmaschig und longitudinal. Diese Abläufe übertragen wir im Projekt PROVID nun auf COVID-19-Patienten, die im Krankenhaus behandelt werden müssen. Wir können sofort starten, da wird die bestehende Infrastruktur auf die neue Studie übertragen können. In circa zehn PROGRESS-Zentren begleiten wir diese Patienten und erfassen molekulare Faktoren und Vitalparameter im Zeitverlauf. Daraus wollen wir Faktoren identifizieren, die vorhersagen, wie schwer die Krankheit verläuft. Ziel ist eine Vorhersage des Verlaufs aufgrund von neuen Biomarkern. Wir erhoffen uns zudem weitere Erkenntnisse über die molekularen Mechanismen der Erkrankung: Wie kommt es zum Lungenversagen? Wie stark sind weitere Organe involviert? Unser Institut ist in der Studie das Datenzentrum, wir bereiten die Daten auf, halten die Datenbank vor, schulen die Zentren, verfolgen die Probenflüsse und führen Analysen der klinischen und molekularen Daten durch.

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Prof. Dr. Markus Scholz
Institut für Medizinische Informatik, Statistik und Epidemiologie (IMISE)
Telefon: +49 341 97-16100

Dr. Katarina Werneburg Universität Leipzig
Ritterstraße 26
04109 Leipzig
Deutschland
Sachsen 
Telefon: 0341-9735021
E-Mail-Adresse: katarina.werneburg@medizin.uni-leipzig.de

 

Kurzkettige Fettsäuren: Positiv auf entzündliche Erkrankungen wie Rhematoide Arthitis

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Ballaststoffreiche Ernährung als Zusatzbehandlung für Arthritis?

Ballaststoffe haben Einfluss auf die Zusammensetzung der Darmflora. 

• Eine gesunde Darmflora stellt größere Mengen an kurzkettigen Fettsäuren her, die sich positiv auf entzündliche Erkrankungen auswirken. 

Insbesondere hemmt sie jedoch auch die Produktion eines Proteins namens Zonulin. 

Dieses Protein ist FAU-Forschern zufolge mit dafür verantwortlich, dass der Darm durchlässig für Stoffe wird, die im Körper Autoimmunreaktionen auslösen. 

• Sie stellten fest, dass sich die Zonulin-Produktion sowohl durch kurzkettige Fettsäuren als auch durch einen Stoff namens Larazotid-Acetat verringern und die Krankheitsaktivität bei Arthritis damit hinauszögern lassen kann. 

 
Ballaststoffe aus der Nahrung sind kein Ballast – im Gegenteil. 

• Die weitgehend unverdaulichen Nahrungsbestandteile sind ein gefundenes Fressen für die Darmbakterien, welche daraus kurzkettige Fettsäuren herstellen. 

Diese kurzkettigen Fettsäuren wirken sich positiv auf entzündliche Erkrankungen wie die Rheumatoide Arthritis aus. 

• Ernähren sich Arthritis-Patienten ballaststoffreich, erhöht sich unter anderem die Zahl der regulatorischen T-Zellen, die Autoimmunreaktionen entgegenwirken – Reaktionen, bei denen sich die Körperabwehr gegen den eigenen Organismus richtet. 

Auch das Allgemeinbefinden der Patienten verbessert sich bei ballaststoffreicher Kost, fanden Forschende der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) heraus. Die Ergebnisse haben sie in der Fachzeitschrift Nutrients veröffentlicht*.

• Den Darmbakterien kommt bei der Entstehung von Autoimmunerkrankungen eine nicht unerhebliche Rolle zu. 

Diese Mikroorganismen, die bei Erwachsenen gut zwei Kilogramm des Körpergewichts ausmachen, sind darauf angewiesen, gut gefüttert zu werden, damit die Darmflora intakt bleibt.

Das heißt: Sie brauchen Ballaststoffe.

Die heutige Ernährung ist jedoch oft ballaststoffarm, was zu einer gestörten Darmflora führen kann.

• Eine gestörte bakterielle Zusammensetzung im Darm wiederum wird in Zusammenhang mit Autoimmunerkrankungen gebracht. 

• Denn dann stellen die Mikroorganismen weniger kurzkettige Fettsäuren her. 

• Diese Fettsäuren, zu denen Propionat und Butyrat zählen, kommen zum Beispiel in der Gelenkflüssigkeit vor, tragen zur Funktionsfähigkeit der Gelenke bei und beugen Entzündungen vor**.

Eine weitere Studie des Teams um Prof. Dr. Mario Zaiss, Professur für Immuntoleranz und Autoimmunität der FAU, stützt diese Ergebnisse. Die FAU-Wissenschaftler und –Wissenschaftlerinnen untersuchten, wie sich das Protein Zonulin im Darm hemmen lässt, das Autoimmunerkrankungen Vorschub leistet. Sie stellten dabei unter anderem fest, dass Ernährung und Darmbakterien Einfluss auf die Zonulin-Produktion nehmen. Die Resultate dieser Studie wurden im renommierten Magazin Nature Communications publiziert**.

Von der Symptomfreiheit zur Krankheit
Das Team der FAU um Prof. Dr. Mario Zaiss untersuchte in der Zonulin-Studie, welchen Beitrag die Darmflora zum Prozess von der symptomfreien Autoimmunität hin zur Krankheitsaktivität leistet.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fanden heraus, dass das Darmepithel, also das Deckgewebe – die Ummantelung – des Darms, bei einer gestörten Bakterienbesiedlung des Darms vermehrt Zonulin ausschüttet.

• Zonulin sorgt dafür, dass die sogenannten Tight Junctions – das sind Proteine, die die Zellzwischenräume der Darmummantelung abdichten – durchlässig werden, zum Beispiel für Peptide oder Teile von Bakterien. 

Die Bakterienbruchstücke ähneln menschlichen Körperbestandteilen, weshalb, so vermuten die FAU-Forschenden, der Organismus nicht zwischen den Fremdstoffen und eigenen Körperzellen unterscheiden kann.

Er greift die Eindringlinge an und bildet Antikörper, die sich zugleich gegen eigene Körperzellen richten. Die Folge sind autoimmun bedingte Entzündungsreaktionen und zugleich der Startschuss für die Krankheitsaktivität bei Rheumatoider Arthritis.

• Bei einer gesteigerten Zonulin-Konzentration im Darm, so die Studie, erhöht sich auch bei bislang symptomfreien Patienten mit einer Autoimmunität das Risiko für den Ausbruch einer Arthritis innerhalb des Folgejahres. 

Durch Biopsien der Dünndarmschleimhaut belegten die FAU-Forschenden, dass sich die Tight Junctions, die Darmbarriere, bei erhöhten Zonulin-Werten veränderte und durchlässiger wurde. Auch eine Durchlässigkeit des Darms für Lactulose wies sowohl bei Mäusen wie bei Menschen auf den Beginn einer aktiven Arthritis hin.

Weniger Zonulin, weniger Beschwerden
Da die Forschenden die positiven Wirkungen der kurzkettigen Fettsäure Butyrat auf die Rheumatoide Arthritis bereits aus ihrer vorhergehenden Studie kannten, verabreichten sie auch in der Zonulin-Studie Mäusen Butyrat. 

Es zeigte sich, dass diese Behandlung den Beginn der Arthritis verzögerte, die Zonulin-Konzentration senkte und die intestinale Barriere stärkte. 

• Eine noch stärkere Wirkung erzielten sie mit der Gabe von Larazotid-Acetat, einem Stoff, der bereits in klinischen Studien zur Behandlung von Zöliakie, also Glutenunverträglichkeit verwendet wird. 

Unter Larazotid-Acetat, das die Zonulin-Produktion hemmt, ging die Entzündungstätigkeit in den Gelenken zurück, die Knochenfestigkeit stieg an und der Beginn der Arthritis ließ sich hinauszögern. 


Die Wissenschaftler der FAU gehen davon aus, dass sich auch bei Menschen die Krankheitsaktivität bei Arthritis durch eine Blockade der Zonulin-Produktion mit Larazotid-Acetat verzögern lassen kann.

Da die Substanz bereits in Phase-III-Studien getestet wird, ist ein Einsatz für Rheumatoide Arthritis demnächst unter Umständen ebenfalls möglich.

Mit Ballaststoffen zum Darmgleichgewicht
Außerdem empfiehlt das FAU-Team, die Darmflora durch eine ballaststoffreiche Ernährung ins Gleichgewicht zu bringen, um die Darmbakterien in die Lage zu versetzen, größere Mengen Butyrat herzustellen und die Darmbarriere zu stärken.

Die Forschenden sehen im Verzehr von Ballaststoffen einen zusätzlichen Behandlungsansatz der Rheumatoiden Arthritis und unter Umständen auch anderer Autoimmunerkrankungen. 

Studienleiter Prof. Dr. Mario Zaiss:

„Schon Hippokrates hat die Bedeutung der Ernährung für die Gesundheit erkannt und falsche Ernährung als eine der Hauptursachen für die Entstehung von Krankheiten ausgemacht:

‚Eure Nahrungsmittel sollen eure Heilmittel, und eure Heilmittel sollen eure Nahrungsmittel sein.‘

Wenn also Krankheit durch eine fehlerhafte Ernährung ausgelöst werden kann, dann sollten wir uns nochmals eingehend damit beschäftigen und die Zusammenhänge besser erforschen.“

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Prof. Dr. Mario Zaiss
Professur für Immuntoleranz und Autoimmunität
Tel.: 09131/85-43212
mario.zaiss@fau.de

Susanne Langer Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Schlossplatz 4
91054 Erlangen
Deutschland
Bayern

E-Mail-Adresse: susanne.langer@fau.de

Originalpublikation:

*DOI: 10.3390/nu11102392

**DOI: 10.1038/s41467-020-15831-7

***DOI: 10.1038/s41467-020-15831-7

Ungesättigte Fettsäuren in die grauen Zellen

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Was ApoE4 fürs Gehirn gefährlich macht

Apolipoprotein E4 gilt als wichtigster genetischer Risikofaktor für eine Alzheimer-Erkrankung. 

Warum ApoE4 das Gehirn schädigt, hat nun eine Arbeitsgruppe um den MDC-Wissenschaftler Thomas Willnow herausgefunden.  

• Apolipoprotein E (ApoE) ist so etwas wie ein Lieferservice für das menschliche Gehirn. 

• Es versorgt die Nervenzellen mit wichtigen Nährstoffen, unter anderem mit mehrfach ungesättigten Fettsäuren – Bestandteile der Membranen, die die Nervenzellen umhüllen. 

Außerdem werden bestimmte ungesättigte Fettsäuren in Endocannabinoide umgewandelt. 

• Das sind körpereigene Botenstoffe, die zahlreiche Funktionen des zentralen Nervensystems regulieren, etwa das Gedächtnis oder die Steuerung der Immunantwort, und sie schützen das Gehirn vor Entzündungen.

Die ApoE-Ladung gelangt über Sortilin, einen Membran-Rezeptor, in die Nervenzellen:

Sortilin bindet ApoE und transportiert es über eine Einstülpung der Zellmembran in das Innere der Nervenzelle.

Dieser Vorgang heißt Endozytose. 

ApoE im Zusammenspiel mit Sortilin hat einen ganz wesentlichen Einfluss auf unsere Hirngesundheit:

•  Gelangen nicht genug mehrfach ungesättigte Fettsäuren in die grauen Zellen, verkümmern diese und sind anfällig für Entzündungsreaktionen.

Doch ApoE ist nicht gleich ApoE.

Beim Menschen existiert es in drei Genvarianten: ApoE2, ApoE3 und ApoE4. 

Hinsichtlich ihrer Aufgabe, Lipide zu transportieren, unterscheiden sie sich nicht.

Auch die Fähigkeit, an Sortilin zu binden, ist allen drei Varianten gleich.

• Allerdings haben Menschen, die eine E4-Form tragen, gegenüber denen mit der E3-Variante ein zwölfmal höheres Risiko, an Alzheimer zu erkranken. 

„Warum ApoE4 das Alzheimerrisiko so stark erhöht, ist eine der zentralen Fragen in der Alzheimerforschung“, sagt Professor Thomas Willnow, der am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) seit vielen Jahren die Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen untersucht. Etwa 15 Prozent der Menschen bilden ApoE4. Willnow ist auch an der Charité – Universitätsmedizin Berlin und der Aarhus University affiliiert.

ApoE4 verhindert das Recycling von Sortilin

Eine Studie von Willnows Arbeitsgruppe liefert nun eine mögliche Erklärung, warum ApoE4 so gefährlich für das Gehirn ist.

Erstautor der Studie, die kürzlich in der Fachzeitschrift Alzheimer’s & Dementia publiziert wurde, ist Dr. Antonino Asaro vom MDC. Bei der E3-Variante läuft die Endozytose reibungslos ab:

Sortilin bindet mit Fettsäuren-beladenes ApoE3.

Nachdem es seine Fracht im Inneren der Nervenzellen abgeliefert hat, kehrt freies Sortilin zurück zur Zelloberfläche, um neues ApoE zu binden.

Dies wiederholt sich viele Male pro Stunde, und die Nervenzellen werden ausreichend mit essenziellen Fettsäuren versorgt.

Der Vorgang gerät ins Stocken, wenn ApoE4 beteiligt ist.

Bindet Sortilin ApoE4 und transportiert es ins Zellinnere, verklumpt der Rezeptor darin. 

Er kann nicht zur Zelloberfläche zurückkehren, die Endozytose kommt zum Erliegen. 

Bei manchen Menschen ist dies der Auftakt zur allmählichen Schädigung des Gehirns. 

Es werden immer weniger Fettsäuren aufgenommen, die grauen Zellen können sich nicht schützen und entzünden sich. 

Dadurch werden sie während des Alterungsprozesses anfälliger für den Zelltod – sie sterben ab. Das Risiko einer Alzheimerdemenz steigt damit rapide.

„Wir haben ein maßgeschneidertes Mausmodell genutzt, um den menschlichen Lipidstoffwechsel abzubilden“, erklärt Willnow. Dafür hat sein Team Mäuse mit verschiedenen ApoE-Varianten des Menschen gezüchtet, sowohl mit ApoE3 als auch mit ApoE4. Dann untersuchten die Forscher*innen die Lipidzusammensetzung der Maushirne per Massenspektrometrie, einem technischen Verfahren, mit dem Atome und Moleküle analysiert werden können. In den Hirnzellen der Mäuse mit ApoE3 lief ein gesunder Lipidstoffwechsel ab: Die Menge an ungesättigten Fettsäuren und Endocannabinoiden im Gehirn war ausreichend. Bei den E4-Mäusen hingegen kamen zu wenig Nährstoffe in den Hirnzellen an. Unter dem Mikroskop zeigte sich, dass die Membranbläschen, die normalerweise Sortilin aus dem Zellinneren zurück zur Zelloberfläche bringen, bei ApoE4 in der Nervenzelle feststeckten – ein Hinweis darauf, dass ApoE4 den Rezeptor verklumpt.

Neuer Ansatz für Alzheimer-Therapeutikum?

„Diese Erkenntnis liefert möglicherweise den Ansatz für eine neue Strategie in der Alzheimer-Therapie“, sagt Willnow. Menschen mit der E4-Variante könnten mit einem Mittel behandelt werden, das verhindert, dass das ApoE4 den Rezeptor verklumpt. In Nervenzellkulturen werden solche Wirkstoffe bereits erprobt.

In Kooperation mit Wissenschaftler*innen des Neuroforschungszentrums der Universität Aarhus in Dänemark wird die MDC-Gruppe um Willnow nun an einem solchen Therapeutikum arbeiten. Die Novo Nordisk Foundation stellt für diese Forschung sieben Millionen Euro zur Verfügung. „Wenn es gelingt, ein solches Medikament zu entwickeln, könnte ein Screening auf ApoE4 sinnvoll sein“, sagt der Zellbiologe. Dann könnten frühzeitig präventive Maßnahmen gegen den Abbau der grauen Zellen bei Menschen mit genetischem Risiko ergriffen werden. „Doch bis es so weit ist, möchte ich selbst lieber nicht wissen, welche ApoE-Variante ich habe.“

Das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC)

Das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) wurde 1992 in Berlin gegründet. Es ist nach dem deutsch-amerikanischen Physiker Max Delbrück benannt, dem 1969 der Nobelpreis für Physiologie und Medizin verliehen wurde. Aufgabe des MDC ist die Erforschung molekularer Mechanismen, um die Ursachen von Krankheiten zu verstehen und sie besser zu diagnostizieren, verhüten und wirksam bekämpfen zu können. Dabei kooperiert das MDC mit der Charité – Universitätsmedizin Berlin und dem Berlin Institute of Health (BIH ) sowie mit nationalen Partnern, z.B. dem Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DHZK), und zahlreichen internationalen Forschungseinrichtungen. Am MDC arbeiten mehr als 1.600 Beschäftigte und Gäste aus nahezu 60 Ländern; davon sind fast 1.300 in der Wissenschaft tätig. Es wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land Berlin finanziert und ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft deutscher Forschungszentren. www.mdc-berlin.de

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Professor Thomas Willnow
Leiter der Arbeitsgruppe „Molekulare Herz-, Kreislaufforschung“
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Christina Anders
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Originalpublikation:

Antonino Asaro et al (2020): „Apolipoprotein E4 disrupts the neuroprotective action of sortilin in neuronal lipid metabolism and endocannabinoid signaling“, Alzheimer’s & Dementia, DOI:.1101/2020.01.12.903187 (erscheint in Wiley Early View am 26 June 2020)

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Alkohol verändert das Gehirn: Diffusion von Botenstoffen

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Alkoholbedingte Immunreaktion im Gehirn erhöht Suchtrisiko

• Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des ZI hat einen neuen Mechanismus entdeckt, wie Alkohol das Gehirn verändert. 

• Andauernder Alkoholkonsum aktiviert hirneigene Abwehrzellen, sogenannte Mikroglia, was zu einer erhöhten Diffusion von Botenstoffen zwischen den Nervenzellen führt. 

 
Wer Alkohol konsumiert, weiß in der Regel, dass zu viel des Guten süchtig machen kann.

Medizin am Abend Berlin ZusatzFachLink: Laborerhebung 

Was dabei im Gehirn passiert, ist aber weiterhin nicht klar.

Ein Forscherteam aus vier europäischen Ländern unter maßgeblicher Beteiligung des Zentralinstituts für Seelische Gesundheit (ZI) in Mannheim hat nun in der Fachzeitschrift Science Advances über einen bisher unbekannten Mechanismus der Alkoholwirkung berichtet.

Die Forscher beobachteten, dass Alkohol beim Menschen als auch bei Versuchstieren in der grauen Hirnsubstanz die Form und Struktur des Extrazellularraumes (EZR) verändert. 

• Sie führen dies auf die Aktivierung von spezifischen Immunzellen des Gehirns, der Mikroglia, zurück.

• Der EZR besteht aus Hohlräumen und Kanälen, die sich zwischen Nerven- und Gliazellen sowie deren vielen Fortsätzen bilden. 

Der EZR ist mit Flüssigkeit gefüllt.

Dort zirkulieren viele Substanzen, die für verschiedene physiologische Prozesse notwendig sind. 

• „Nach chronischer Alkoholexposition reagieren die Immunzellen des Gehirns, sie schrumpfen und ziehen ihr dichtes Geflecht aus Fortsätzen zurück. 

Durch den Wegfall von Barrieren ändert sich die Geometrie des EZR und es ergeben sich neue Diffusionswege. 

• Viele Botenstoffe, wie zum Beispiel das für das Belohnungslernen wichtige Dopamin, verteilen sich über das Volumen des EZR. 

Die erhöhte Diffusion kann ihre Aktivität deutlich beeinflussen“ erklärt Dr. Santiago Canals vom Instituto de Neurosciencias in Alicante/Spanien, der gemeinsam mit Prof. Dr. Wolfgang Sommer, stellvertretender wissenschaftlicher Direktor des Instituts für Psychopharmakologie und Oberarzt an der Klinik für Abhängiges Verhalten und Suchtmedizin am ZI, für die Studie verantwortlich ist.

Wenn die Diffusion im EZR erhöht ist, dann steigt auch die sogenannte Volumentransmission. 

Diese ist eine besondere Art der Signalübertragung im Gehirn.

Sie unterscheidet sich von der üblichen Punkt-zu-Punkt-Kommunikation über Synapsen durch das gleichzeitige Erreichen vieler Kommunikationselemente über die in den EZR freigesetzten Neurotransmitter. 

• „Erhöhte Diffusion im EZR und Volumentransmission mögen als sehr unspezifische Wirkmechanismen für eine Droge erscheinen. 

• Dadurch werden aber eine Vielzahl von Kommunikationsprozessen im Gehirn beeinflusst“, sagt ZI-Forscher Prof. Dr. Wolfgang Sommer. 

„Die in unserer Studie beschriebenen Interaktionen zwischen Nerven- und Immunsystem bieten einen Erklärungsansatz, wie Alkohol, trotz anfänglich recht schwacher akuter Effekte auf das Belohnungssystem, über die Zeit Anpassungsreaktionen auslöst, welche seine Wahrnehmung und seinen Konsum begünstigen sowie das Verlangen nach der Droge steigern, mit anderen Worten eine Suchtentwicklung befördern,“ ergänzt Prof. Sommer.

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Originalpublikation:

„Chronic alcohol consumption alters extracellular space geometry and transmitter diffusion in the brain”, Science Advances. 2020. DOI: 10.1126/sciadv.aba0154

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Tumore des Dick- oder Enddarms, sogenannte kolorektale Karzinome: Metastasen in der Lunge

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Bundesweite Studie zur Behandlung von Lungenmetastasen bei Darmkrebs

Mit einer Million Euro fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft eine Studie unter Leitung des Universitätsklinikums Freiburg / Untersucht wird, ob Darmkrebs-Patient*innen profitieren, wenn vor der medikamentösen Therapie Lungenmetastasen operativ entfernt werden 
 
Etwa 65.000 Menschen in Deutschland erkranken jährlich an Krebs des Dickdarms oder Enddarms.

Rund jede*r Zweite entwickelt im Laufe der Zeit bösartige Tumorabsiedelungen, sogenannte Metastasen.

• Die operative Entfernung von einzelnen Metastasen ist in Deutschland an einigen Kliniken etabliert. 

• Jedoch gibt es andere Institutionen, bei denen die Operation nicht immer durchgeführt wird, insbesondere dann nicht, wenn mehrere Metastasen vorliegen. 

Es gibt zahlreiche Hinweise, dass sich der operative Eingriff positiv auf den Therapieverlauf der Patient*innen auswirkt, eindeutig bewiesen wurde es noch nicht. Jetzt wird in einer bundesweiten Studie unter Leitung der Klinik für Thoraxchirurgie des Universitätsklinikums Freiburg untersucht, welchen Nutzen eine solche Operation hat, wenn sie vor der medikamentösen Therapie durchgeführt wird.

An den 15 beteiligten Kliniken sollen insgesamt rund 280 Patient*innen mit entsprechenden Lungenmetastasen entweder mittels Operation und anschließender medikamentöser Therapie oder ausschließlich mit Medikamenten behandelt werden.

Die Studie wird mit einer Million Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.

„Das Ergebnis dieser Studie wird weltweit von herausragender Bedeutung sein, da bei erfolgreicher Rekrutierung eindeutig belegt werden kann, ob und inwieweit Patient*innen von der zusätzlichen operativen Therapie profitieren“, sagt Prof. Dr. Bernward Passlick, Ärztlicher Direktor der Klinik für Thoraxchirurgie am Universitätsklinikum Freiburg.

Das Ziel: Ein hochwertiger Standard für alle

Tumore des Dick- oder Enddarms, sogenannte kolorektale Karzinome, bilden häufig Metastasen in der Lunge. 

Zwar gibt es gute Argumente für und gegen eine Operation solcher kolorektaler Lungenmetastasen, ein wissenschaftlich belegter Vergleich fehlte aber bisher.

• So argumentieren manche, dass der gestreute Tumor den gesamten Körper betrifft und darum auch entsprechend gleichmäßig behandelt werden sollte.

• Andere sehen im Entfernen von Metastasen die Chance, dadurch neue Metastasen zu verhindern. 

• Darum hängt es oft von der behandelnden Einrichtung und Disziplin ab, welcher Behandlungsweg eingeschlagen wird. 

„Wir möchten mit unserer Studie dazu beitragen, dass an allen Einrichtungen nach dem gleichen, hochwertigen Standard behandelt wird“, sagt Passlick.

Das Lungenkrebszentrum am Universitätsklinikum Freiburg gehörte vor mehr als zehn Jahren zu den ersten Einrichtungen, die von der Deutschen Krebsgesellschaft positiv begutachtet wurde.

Eine fachübergreifende Behandlungsempfehlung wird jährlich für mehr als 350 neudiagnostizierte Patient*innen am Lungenkrebszentrum des Universitätsklinikums Freiburg in einem zweimal wöchentlich tagenden Tumorboard abgestimmt.

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Prof. Dr. Bernward Passlick
Ärztlicher Direktor
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Telefon: 0761 270-24550
bernward.passlick@uniklinik-freiburg.de

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https://www.uniklinik-freiburg.de/thoraxchirurgie.html 

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Unheilvolle Allianz zwischen Virus und Immunsystem

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Die gefährliche Doppelrolle des Immunsystems bei COVID-19

Die Infektion mit dem neuen Coronavirus SARS-CoV-2 verläuft höchst unterschiedlich: 

Manche Betroffene merken gar nicht, dass sie infiziert sind, andere erkranken so schwer, dass ihr Leben in Gefahr ist. 

• Wissenschaftler*innen vom Berlin Institute of Health (BIH), der Charité – Universitätsmedizin Berlin sowie Kolleg*innen aus Leipzig und Heidelberg haben nun herausgefunden, dass das Immunsystem gelegentlich über das Ziel hinaus schießt und mit seiner übersteigerten Reaktion teilweise größeren Schaden anrichtet als das Virus selbst. 

Ihre Ergebnisse haben die Forscher*innen nun in der Zeitschrift Nature Biotechnology beschrieben. 
 
Die meisten Infektionen mit SARS-CoV-2 verlaufen harmlos: 

Viele Infizierte klagen lediglich über leichte bis schwere Erkältungssymptome oder merken gar nicht, dass sie infiziert sind.

Andere Menschen erkranken dagegen so schwer an COVID-19, dass sie auf der Intensivstation versorgt werden müssen.

Schon bevor die ersten COVID-19 Patienten in der Charité versorgt wurden, hat daher BIH Chair, Professor Roland Eils, Gründungsdirektor des Digital Health Center des BIH, zusammen mit BIH Professorin Irina Lehmann, Leiterin der Arbeitsgruppe Molekulare Epidemiologie am BIH, eine Studie initiiert, um die molekularen und zellulären Ursachen von COVID-19 zu erforschen.

„Wir haben vermutet, dass bei den unterschiedlichen Krankheitsverläufen das körpereigene Immunsystem eine Rolle spielt.

Und das wollten wir gern genauer verstehen“, sagt Irina Lehmann.

Eils und sein Team rund um Dr. Christian Conrad setzten dabei auf sogenannte Einzelzellanalysen, um jede einzelne Zelle, die aus den Atemwegen von COVID-19 Patient*innen gewonnen wurde, untersuchen zu können.

Denn jede Zelle reagiert anders auf die Infektion und liefert individuelle Informationen zum Krankheitsgeschehen, abzulesen an der individuellen Antwort Tausender Gene in jeder Zelle.

COVID-19 Patientinnen und Patienten aus Berlin und Leipzig

Die Patient*innen für diese Studie wurden an der Charité – Universitätsmedizin Berlin im Rahmen der PA-COVID-19 Studie rekrutiert. Prof. Leif-Erik Sander, der an der Medizinischen Klinik mit Schwerpunkt Infektiologie und Pneumologie der Charité die COVID-19-Patient*innen behandelte und die PA-COVID-19 Studie an der Charité leitet, war auch an der Einzelzellstudie in Berlin maßgeblich beteiligt. Auch das Universitätsklinikum Leipzig beteiligte sich an der Studie. Hier wurden die Patient*innen durch Dr. Sven Laudi, den leitenden Oberarzt für Intensivmedizin der Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und Intensivtherapie, geleitet. Insgesamt wurden Proben von 19 COVID-19 Patient*innen und von fünf gesunden Kontrollprobanden untersucht. Acht der COVID-19 Patient*innen zeigten einen eher moderaten, elf einen kritischen Krankheitsverlauf. „Die Proben stammten aus dem Nasen-Rachenraum, von zwei Patienten zusätzlich aus den Bronchien. Von fünf Patienten konnten wir mehrmals Proben gewinnen, so dass wir die Möglichkeit hatten, den Verlauf der Erkrankung im selben Patienten zu verfolgen“, berichtet Leif-Erik Sander.

160.000 Zellen analysiert

„Aus dem Probenmaterial haben wir im S3-Labor des Instituts für Virologie der Charité unter höchsten Sicherheitsbedingungen Zellen isoliert und insgesamt 160.528 Zellen sequenziert“, schildern Robert Lorenz Chua und Dr. Soeren Lukassen vom Digital Health Center des BIH die Mammutaufgabe, die es zu bewältigen galt.

„In den Proben fanden wir neben Immunzellen vor allem Zellen aus der obersten Schicht der Atemwege, also verschiedene Epithelzellen. Aus diesen haben wir die RNA isoliert, die das Viruserbgut enthält, aber auch die Abschriften der aktiven Gene der menschlichen Zellen. Basierend auf diesen Daten und klinischen Informationen konnten wir den Ablauf der Infektion auf Einzelzellebene präzise nachvollziehen.“

Hilferuf ans Immunsystem

Das SARS-CoV-2 gelangt in die Zellen, indem es sich an deren ACE2-Rezeptor heftet. „Wir haben gesehen, dass der ACE2-Rezeptor in den Epithelzellen der COVID-19-Patienten doppelt bis dreimal so stark exprimiert ist wie in den Epithelzellen der nicht-infizierten Kontroll-Probanden“, erklärt Christian Conrad.

• Die infizierten Zellen senden daraufhin einen „Hilferuf“ an das Immunsystem und locken Immunzellen an, die helfen, die Infektion zu bekämpfen, indem sie die infizierten Epithelzellen gezielt abtöten und das Virus neutralisieren. 

Interessanterweise trägt ausgerechnet der Immunbotenstoff Interferon, der eigentlich eine zentrale Abwehrstrategie des Immunsystems gegen Virusinfektionen ist, im Fall von COVID-19 dazu bei, dass die Epithelzellen mehr ACE2 bilden und damit verwundbarer für eine Virusinfektion werden“, berichtet Irina Lehmann.

Die Immunologin fügt hinzu:

• „Im Fall von COVID-19 hilft das Immunsystem so dem Virus, weitere Zellen zu infizieren und verstärkt somit die Erkrankung.“ 
•  Außerdem beobachteten die Wissenschaftler*innen, dass insbesondere bei schwer erkrankten Patient*innen die Immunzellen mit einer überschießenden Entzündung reagieren.

Unheilvolle Allianz zwischen Virus und Immunsystem

„Die Einzelzell-Analysen haben sehr deutlich gezeigt, dass das Virus eine unheilvolle Allianz mit dem Immunsystem des Patienten eingeht“, erklärt Roland Eils.

• „Speziell bei schwer erkrankten Patienten haben wir beobachtet, dass das überreagierende Immunsystem die Zerstörung des Lungengewebes vorantreibt. 

• Das könnte erklären, warum diese Patienten stärker von der Infektion betroffen sind als Patient*innen, bei denen das Immunsystem angemessen reagiert.“ 

Und Leif-Erik Sander ergänzt:

„Diese Ergebnisse legen nahe, unsere Behandlungen bei COVID-19 Patient*innen nicht nur gegen das Virus selbst zu richten, sondern auch Therapien in Betracht zu ziehen, die das Immunsystem in seine Schranken weisen, wie dies z.B. jetzt mit Dexamethason geschieht.

Möglicherweise sogar bereits zu Beginn der Erkrankung, um ein Überschießen des Immunsystems zu verhindern.“

Auch in der aktuellen Folge des BIH-Podcast berichtet Roland Eils über die spannende Arbeit.

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Originalpublikation:

Robert Lorenz Chua, Soeren Lukassen, Saskia Trump, Bianca P. Hennig, et.al.: COVID-19 severity correlates with airway epithelium–immune cell interactions identified by single-cell analysis; Nature Biotechnology https://doi.org/ 10.1038/s41587-020-0602-4

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http://Auch in der aktuellen Folge des BIH-Podcast berichtet Roland Eils über die spannende Arbeit. https://www.bihealth.org/de/aktuelles/mediathek/bih-podcast/?L=0

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