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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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
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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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Dr. Stefanie Seltmann
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Plasmaspender mit überstandener Covid-19-Erkrankung gesucht

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Covid-19-Studie: Kann das Blutplasma Genesener vor schwerem Verlauf schützen?

Bundesweite Studie unter Federführung des Universitätsklinikums Heidelberg startete im Juni 

Im Fokus steht die frühe Intervention bei Hochrisikopatienten 

Plasmaspender mit überstandener Covid-19-Erkrankung gesucht 
 
Im Blutplasma von Menschen, die eine Covid-19-Erkrankung überstanden haben, befinden sich Antikörper des Immunsystems gegen das Coronavirus SARS-CoV-2.

• Ob Hochrisikopatienten durch Gabe dieses Blutplasmas vor einem schweren Verlauf einer Covid-19-Erkrankung geschützt werden können, untersucht die nun gestartete Studie „RECOVER“ unter Federführung des Universitätsklinikums Heidelberg. 

Neuer Ansatz des Forschungsprojekts ist der Einsatz bei Patienten, die aufgrund ihres Alters oder schwerer Vorerkrankungen der Infektion wenig entgegenzusetzen haben: 

Sie erhalten das Plasma bereits frühzeitig bei Symptomen einer Covid-19-Erkrankung. 

• Ziel ist es, das Corona-Virus auszubremsen, bevor die Entzündungsreaktionen im weiteren Verlauf der Erkrankung bei ihnen lebensbedrohliche Schäden verursachen können. 

An der Studie, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird, beteiligen sich zahlreiche Universitätskliniken und große kommunale Krankenhäuser in ganz Deutschland*.

Es werden für die Studie noch Plasmaspender, die in den vergangenen Monaten an Covid-19 erkrankt waren, gesucht. 

Sie können durch ihre Blutplasmaspende dazu beitragen, Hochrisikopatienten vor dem schweren Verlauf einer Covid-19-Erkrankung zu schützen. Voraussetzungen für eine Spende sind auf der Webseite www.recover-Covid.de zu finden.

Die Studie RECOVER wird gemeinsam von Professor Dr. Carsten Müller-Tidow, Ärztlicher Direktor der Klinik für Hämatologie, Onkologie und Rheumatologie, und Dr. Claudia Denkinger, Leiterin der Sektion Klinische Tropenmedizin, Zentrum für Infektiologie am Universitätsklinikum Heidelberg, geleitet. Kooperationspartner am Universitätsklinikum Heidelberg sind das Transfusionszentrum IKTZ, die Virologie und auf der klinischen Seite die Gastroenterologie und Thoraxklinik sowie die Anästhesiologie.

Der therapeutische Einsatz von sogenanntem Rekonvaleszentenplasma ist in der Infektiologie erprobt, wie die Infektiologin Claudia Denkinger ausführt: „Das Konzept ist bekannt und kommt bereits bei anderen Infektionskrankheiten wie Ebola zum Einsatz. In China und Italien setzten Ärzte bereits Rekonvaleszentenplasma bei einigen schwer erkrankten Covid-19-Patienten mit gutem Erfolg ein. Allerdings sind die Patientenzahlen unzureichend, so dass bisher keine klare Aussage zur Wirksamkeit möglich ist. Die Anzahl der einzuschließenden Patienten ist ausgelegt, belastbare Daten speziell bei bestimmten Gruppen von Hochrisikopatienten zu liefern.“ Um die nötige Aussagekraft zu erreichen, sollen in die RECOVER-Studie rund 170 Patienten eingeschlossen werden.

Krebspatienten seien neben hochbetagten und immungeschwächten Menschen besonders infektionsanfällig, wie der Hämatologe und Onkologe Müller-Tidow betont:

„Speziell Leukämien und Stammzelltransplantationen, aber auch eine Chemotherapie bei anderen Krebserkrankungen schwächen die Immunabwehr. Krebspatienten haben daher ein hohes Risiko für einen schweren Covid-19-Verlauf. Mit unserer Studie hoffen wir, eine schnelle und effektive Therapie für Patienten zu schaffen, denn die bisher zur Verfügung stehenden Therapien sind begrenzt.“

• Bei nachgewiesener Covid-19-Infektion und Anzeichen einer Lungenentzündung erhält ein zufällig ausgewählter Teil der Patienten im Rahmen der Studie insgesamt zwei Gaben Blutplasma. 

Die Wirkung der Behandlung wird kontinuierlich bis zwölf Wochen nach Diagnose erfasst und dokumentiert.

• Der andere Teil erhält als Kontrollgruppe die gängige, auf ihren Gesundheitszustand abgestimmte Therapie und Unterstützung der Organfunktionen, aber kein Blutplasma. 
• Sollte sich der Zustand dieser Patienten nach zehn Tagen nicht verbessern, erhalten auch sie Plasma.

Genesene COVID-19-Patientinnen und -Patienten, die Blutplasma spenden möchten, müssen den gesundheitlichen Kriterien für Blutspender entsprechen.

Die Plasmaspende selbst verläuft wie eine Blutspende.

Nähere Informationen finden sich unter www.recover-Covid.de

*Liste der Partner, Stand Juni 2020
Thoraxklinik am Universitätsklinikum Heidelberg
Charité Universitätsmedizin Berlin
Universitätsklinikum Dresden
Universitätsklinikum Essen
Universitätsklinikum Frankfurt
Universitätsklinikum Hamburg - Eppendorf
Klinikum Darmstadt GmbH
Universitätsklinikum Freiburg
Universitätsklinikum Münster
Universitätsklinikum Würzburg
Klinikum Bremen-Mitte


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Dr. Claudia Denkinger
Leiterin Tropenmedizin
Zentrum für Infektiologie
Universitätsklinikum Heidelberg
Tel.: 06221 - 56 36637
E-Mail: Claudia.Denkinger@med.uni-heidelberg.de

Prof. Dr. Carsten Müller-Tidow
Ärztlicher Direktor Innere Medizin V
Klinik für Hämatologie, Onkologie und Rheumatologie
Universitätsklinikum Heidelberg
Tel.: 06221 - 56 8001
E-Mail: Carsten.Mueller-Tidow@med.uni-heidelberg.de

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Sepsis: Krankheitserreger im Gehirn: Neuroinflammation - Inflammsome

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: TU Braunschweig/DZNE Bonn: 

Sepsis kann langfristige Auswirkungen auf das Gehirn von Mäusen haben

• Infektionen können eine besonders heftige Immunreaktion des Körpers auslösen. 

• Bei einer solchen Sepsis reagiert das Immunsystem so stark, dass auch Gewebe und Organe geschädigt werden. 

Forscherinnen und Forscher der Technischen Universität Braunschweig konnten in einer Studie mit Mäusen zeigen, dass eine Sepsis auch nach der Genesung noch langfristige Auswirkungen auf das Gehirn und das Lernverhalten haben kann. 

• Eine Hemmung des Proteinkomplex NLRP3 könnte diese negativen Auswirkungen verhindern. 

Die Studie wurde jetzt online im Fachmagazin Journal of Neuroscience veröffentlicht. Beteiligt waren auch das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen und die Universität Bonn. 


Die Anzahl der Mikrogliazellen ändert sich bei einer Stimulation des Immunsystems (Bilder Mitte und rechts): In diesem Fall sind mehr Gliazellen (grün) vorhanden und aktiviert als bei der Kontrollgruppe (links). Marianna Beyer/TU Braunschweig
 

• Mikrogliazellen sind Immunzellen im Gehirn und gehören zum angeborenen menschlichen Immunsystem. 

• Wenn Krankheitserreger das Gehirn befallen, aktivieren sie spezielle Proteinkomplexe, so genannte Inflammasome. 

• Diese lösen eine Neuroinflammation aus, eine entzündliche Reaktion im Gehirn, um die Krankheitserreger unschädlich zu machen. In der Regel endet diese Reaktion mit dem Gesundwerden.

„Neuroinflammation, also entzündliche Prozesse im Gehirn, spielen auch bei einer Sepsis eine große Rolle. Das ist der Ausgangspunkt für unsere Studie gewesen. Wir haben die langfristigen Auswirkungen einer Sepsis auf das Gehirn von Mäusen untersucht, und welchen Einfluss dabei das Inflammasom NLRP3 hat. Das wurde bisher so noch nicht erforscht“, sagt Professor Martin Korte, Neurobiologe am Institut für Zoologie der TU Braunschweig und Leiter der Arbeitsgruppe „Neuroinflammation und Neurodegeneration“ am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI).

Längerfristige Folgen bei älteren Mäusen

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konnten zeigen, dass eine Sepsis eine chronische Entzündung des Gehirns verursachen und so langfristige negative Konsequenzen haben kann. Um das zu untersuchen hat das Team um Professor Korte zusammen mit Professor Heneka aus Bonn eine Studie mit Mäusen gemacht. Den Tieren wurden Bestandteile der Zellmembran von Bakterien injiziert, um eine Sepsis auszulösen. Nach drei Monaten haben sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dann die Gehirne und das Lernverhalten der Tiere angeschaut:

Dabei zeigte sich, dass ihre Nervenzellen weniger Synapsen hatten und die synaptische Plastizität eingeschränkt war, also die Fähigkeit ihrer Synapsen, sich als Voraussetzung zum Lernen verstärken zu können. Dadurch lernten die Tiere im Verhaltenstest schlechter als die Kontrollgruppen.

„Wir konnten zeigen, dass die Folgen einer Sepsis auch drei Monate später noch im Gehirn zu sehen sind. Das Besondere an unserer Studie ist, dass wir junge und ältere Mäuse miteinander verglichen haben. Dadurch haben wir gesehen, dass die Folgen einer Neuroinflammation durch eine Sepsis bei älteren Mäusen nach drei Monaten noch deutlich stärker zu sehen sind als bei jüngeren Mäusen“, sagt Niklas Lonnemann, der zusammen mit Marianna Beyer einer der Erstautoren der Publikation ist.

Wenn das NLRP3 gehemmt wird

Das Forscherteam vermutete, dass die entzündlichen Reaktionen im Gehirn der Mäuse durch das Inflammasom NLRP3 ausgelöst werden. In einem nächsten Schritt haben sie deshalb so genannte Knockout-Mäuse verwendet, die kein NLRP3-Molekül produzierten, und haben bei weiteren Mäusen das NLRP3 mit Wirkstoffen akut gehemmt. Auch die Gehirne dieser Mäuse untersuchten sie 3 Monate nach einer überstandenen Sepsis.

Das Ergebnis: Ohne das NLRP3 entstanden keine chronischen Entzündungen im Gehirn. Dadurch hatte die Sepsis auch keine negativen Auswirkungen auf das Lernverhalten der Tiere. „Wenn das Inflammasom NLRP3 inaktiviert ist, sieht man im Tiermodell deutlich, dass das positive Konsequenzen für das Gehirn hat. Das Risiko, dass das Gehirn erkrankt, steigt scheinbar aber nicht. Das Immunsystem hat offensichtlich noch andere Signalwege, um mit den Erregern fertig zu werden“, sagt Martin Korte. „Das sind extrem spannende Ergebnisse. Sie eröffnen Möglichkeiten für eine therapeutische Behandlung mit Wirkstoffen, die gezielt das NLRP3 hemmen und so mögliche negative Konsequenzen für das Gehirn verhindern, ohne das Immunsystem im Ganzen einzuschränken.“

Stärkere Reaktion bei Mäusen mit Alzheimer-Symptomen
Das Inflammasom NLRP3 spielt bei verschiedenen Entzündungsreaktionen eine Rolle, vermutlich auch bei der Alzheimer-Krankheit. Deshalb haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch die langfristigen Auswirkungen einer Sepsis auf das Gehirn von Mäusen untersucht, die Symptome ähnlich denen von Alzheimer-Patienten entwickeln.



Medizin am Abend Berlin ZusatzFachThema: Demenz

„Ältere Mäuse mit teilweise vorhandener Alzheimer-Symptomatik waren von der immunologischen Reaktion durch NLRP3 noch stärker betroffen als die älteren Mäuse ohne die Alzheimer-Symptome“, sagt Martin Korte.

„Das Gehirn der Alzheimer-Mäuse scheint aufgrund der Erkrankung schon auf entzündliche Prozesse geprimt, also voreingestellt zu sein und deshalb vermutlich schneller und stärker darauf anzuspringen.

• Das könnte auch eine mögliche Erklärung dafür sein, warum Patientinnen und Patienten in Altenheimen so stark von Covid-19 betroffen sind, da bei einer solchen Infektion ähnliche immunologische Reaktionen im Gehirn wie bei einer Sepsis hervorgerufen werden.“

Weitere Informationen

Von Maus zu Mensch?
Die Ergebnisse aus einem Mausmodell lassen sich nicht eins zu eins auf den Menschen übertragen. Das Mausmodell der Alzheimer-Krankheit bildet nur einen Teil der Krankheit ab. Das Immunsystem von Mäusen ist außerdem nicht identisch mit dem Immunsystem des Menschen. Die Nervenzellen sind sich jedoch bei beiden sehr ähnlich und auch das Inflammasom NLRP3 gibt es sowohl beim Menschen als auch bei Mäusen.

Klinische Studien müssen zeigen, ob die Hemmung von NLRP3 auch beim Menschen dazu führen kann, dass bei einer Sepsis keine langfristigen negativen Konsequenzen für das Gehirn entstehen.

Das untersucht die Arbeitsgruppe von Professor Michael Heneka vom Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE). Die Studie der TU Braunschweig hat dazu beigetragen.

Angaben zur Studie

Die Studie entstand im Forschungsschwerpunkt Infektionen und Wirkstoffe der TU Braunschweig. Für die Untersuchungen wurde mit 120 Mäusen gearbeitet. Die Tierversuche fanden an der TU Braunschweig statt. Die Studie wurde unter strengen Sicherheits- und Tierschutzauflagen durchgeführt und durch ein Gemeinschaftsprojekt der Helmholtz-Gemeinschaft zwischen HZI und DZNE, den Sonderforschungsbereich 854 in Magdeburg und die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziell unterstützt.

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Prof. Dr. Martin Korte
Technische Universität Braunschweig
Zoologisches Institut
Abteilung für Zelluläre Neurobiologie
Spielmannstraße 7
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Tel.: 0531 391-3220
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Fax: 0531/391-4120
E-Mail-Adresse: e.hoffmann@tu-braunschweig.de

Originalpublikation:

Marianna M. S. Beyer, Niklas Lonnemann, Anita Remus, Eicke Latz, Michael T. Heneka and Martin Korte: Enduring changes in neuronal function upon systemic inflammation are NLRP3 inflammasome dependent. Journal of Neuroscience 4 June 2020, JN-RM-0200-20; DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0200-20.2020

CAVE-Untersucher: Stresshormon Kortisol und die Infektionsverläufe

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Hormone und Covid-19: Welchen Einfluss das Stresshormon Kortisol auf Infektion und Krankheitsverlauf haben könnte

• Durch die Corona-Pandemie steigen die psychischen Belastungen dramatisch an. 

• Für Patienten mit Hormon- und Stoffwechselerkrankungen können zusätzlicher Stress erhebliche Folgen für die Therapie haben, da das Stresshormon Kortisol viele Stoffwechselprozesse steuert.

Was Betroffene zu beachten haben, ob ein Zusammenhang mit einem eventuell schwereren Krankheitsverlauf bei COVID-19 besteht und wie der aktuelle Wissenstand zum Kortisol-Präparat "Dexamethason" aussieht, erklären Experten auf der gemeinsamen Online-Konferenz der Deutschen Diabetes Gesellschaft (DDG) und der Deutschen Gesellschaft für Endokrinologie (DGE) am Dienstag, den 30. Juni 2020 um 11 Uhr. 
 
„Zusätzlich zu den alltäglichen Belastungen, die jeden während der Corona-Pandemie getroffen haben und derzeit immer noch beschäftigen, sind chronisch Erkrankte weiteren Stressfaktoren ausgesetzt: 

Sie sorgen sich in besonderer Weise um ihre Gesundheit, da sie häufig als Risikopatienten gelten“, gibt Professor Dr. med. Matthias M. Weber, Mediensprecher der DGE, zu Bedenken. Insbesondere Menschen, die an mehreren Erkrankungen zugleich leiden, seien häufig verunsichert und verängstigt – das bestätigt auch der UN-Bericht.

• „Auch mentaler Stress hat einen großen Einfluss auf Hormon- und Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes mellitus und Bluthochdruck. 
• Daher geraten Betroffene schnell in einen Teufelskreis aus Angst, Stress und schlechter Stoffwechsellage, was zu besonderen gesundheitlichen Herausforderungen führt“, so Weber.

Bei Stress wird aus der Nebennierenrinde das Hormon Kortisol freigesetzt. 

Dieses Stresshormon ist an vielen Stoffwechselprozessen beteiligt. 

Es hat unter anderem Einfluss auf den Blutzucker, den Fettstoffwechsel, den Herzkreislauf und wirkt entzündungshemmend. 

Medizin am Abend Berlin ZusatzFachThema: Kortisol Funktionsteste  

„Da ein erhöhter Kortisolspiegel auch den Blutzucker ansteigen lässt, beeinflusst Stress auch die Stoffwechsellage von Menschen mit Diabetes mellitus und kann so möglicherweise auch zu einer erhöhten Infektanfälligkeit und einem schweren Krankheitsverlauf bei COVID-19 beitragen“, erklärt Weber, Leiter des Schwerpunktes Endokrinologie und Stoffwechselerkrankungen der Universitätsmedizin Mainz.

Dass das Stresshormon Kortisol eine Schlüsselrolle im Infektionsverlauf von COVID-19 spielen könnte, darauf weist auch eine aktuelle britische Kohortenstudie2 mit 535 Patienten hin. Sie zeigte erstmals, dass die Kortisolkonzentration im Blut bei Patienten mit COVID-19-Erkrankung höher ist als bei Patienten ohne SARS-CoV-2 Infektion. „Die Studie stellt auch einen möglichen Zusammenhang zwischen erhöhten Hormonkonzentrationen und Sterblichkeit auf“, resümiert Weber. „Kortisol könnte also als Biomarker für die Infektionsschwere fungieren.“ Weitere Studien müssten dies jedoch noch bestätigen.

„Hormone und Hormonerkrankungen spielen bei Infekten allgemein eine große Rolle und stellen Patienten und Ärzte insbesondere während der Corona-Pandemie vor besondere Herausforderungen“, so Weber. 

•  „Speziell Kortisol kann sowohl in einer Mangelsituation als auch bei Überdosierung zu lebensbedrohlichen Krankheitszuständen führen und hat einen starken Einfluss auf das Überleben bei schweren Infektionen“, führt Weber aus. 

• Daher sei es wichtig, gerade Patienten mit einer Über- oder Unterfunktion des Kortisolstoffwechsels während der Corona-Pandemie besonders gut zu überwachen und vor einer Infektion zu schützen. 

Darunter fallen Menschen mit Nebenniereninsuffizienz wie beim Addison Syndrom, bei dem zu wenig lebensnotwendiges Kortisol gebildet wird, was dann eine Kortisol-Ersatztherapie notwendig macht, oder das Cushing Syndrom, bei dem die Nebenniere wiederum zu viel Kortisol produziert.

Aber auch Patienten, die aufgrund anderer Erkrankungen hochdosierte Kortison-Präparate einnehmen, müssen gut medizinisch begleitet werden.

Gegenstand intensiver medizinischer Forschung ist derzeit, dass Stresshormone auch bei einer COVID-19 Erkrankung therapeutisch eingesetzt werden könnten.

Aktuell wird das Kortisol-Medikament „Dexamethason“ diskutiert, welches bei sehr schweren COVID-19-Verläufen helfen könnte. Die WHO und die Endokrinologen warnen allerdings davor, eine routinemäßige Kortisontherapie bei COVID-19 außerhalb klinischer Studien durchzuführen. „Auch hier müssen noch weitere Untersuchungen folgen, um sowohl positive als auch negative Wirkungen von Kortisol bei Patienten mit COVID-19-Erkrankung darzustellen“, erklärt Weber.

Auf der Online-Konferenz am 30. Juni 2020 erklärt der Endokrinologe, wie Dexamethason und andere Stesshormone wirken und welche Vor- und Nachteile sich die Medizin derzeit davon verspricht.

Außerdem erläutert er, was beispielsweise Patienten mit Nebenniereninsuffizienz bei einer Therapie mit Cortisol-Präparaten während der Corona-Pandemie beachten müssen.

Aber auch auf die Besonderheiten anderer Hormonerkrankungen, welche die Patienten im Zusammenhang mit der Corona-Pandemie in eine bedrohliche Situation bringen können, wird der Hormonspezialist auf der Pressekonferenz eingehen.

Literatur:
1 Policy Brief: COVID-19 and the Need for Action on Mental Health: <https://www.un.org/en/coronavirus/mental-health-services-are-essential-part-all-government-responses-covid-19 >

2 Tan T, Khoo B, Association between high serum total cortisol concentrations and mortality from COVID-19, Lancet Diabetes Endocrinol 2020 Published Online June 18, 2020 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7302794/

Our Response to COVID-19 as Endocrinologists and Diabetologists, J Clin Endocrinol Metab, May 2020, 105(5):1–3 https://academic.oup.com/jcem/article/105/5/1299/5814115

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Themen und Referenten der Konferenz:

Hormon- und Stoffwechselerkrankungen im Wechselspiel mit COVID-19 – wie ist der aktuelle Forschungsstand?
Professor Dr. med. Matthias M. Weber
Deutschen Gesellschaft für Endokrinologie e.V. (DGE), Leiter des Schwerpunktes Endokrinologie und Stoffwechselerkrankungen der Universitätsmedizin Mainz

Diabetes-Versorgung in Pandemiezeiten: Über die aktuelle Lage in Klinik und Praxis
Professor Dr. med. Baptist Gallwitz
Deutschen Diabetes Gesellschaft (DDG); Stellvertretender Direktor, Medizinische Klinik IV, Universitätsklinikum Tübingen

Kinder mit Diabetes: Wie steht es in Deutschland um die Versorgung?
Professor Dr. med. Andreas Neu
Vizepräsident der Deutschen Diabetes Gesellschaft (DDG), Komm. Ärztlicher Direktor an der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin am Universitätsklinikum Tübingen

Neue Erkenntnisse über den Einfluss der lokalen Schilddrüsenhormonwirkung auf seltene Erkrankungen und Volkskrankheiten
Professor Dr. med. Dagmar Führer
Sprecherin der Sektion Schilddrüse der DGE, Direktorin, Klinik für Endokrinologie, Diabetologie und Stoffwechsel, Zentrallabor – Bereich Forschung und Lehre, Universitätsklinikum Essen, Universität Duisburg-Essen


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CAVE-Untersucher: Aufnahmescreening für Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA)

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Neuer MRSA-Stamm wird von manchen Tests nicht erkannt

Zwei in der Diagnostik und Krankenhaushygiene verwendeten Schnelltests können einen neuen Stamm von Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) nicht detektieren. 

Dies haben InfectoGnostics-Forscher des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) jetzt mit internationalen Partnern in einer Studie im Fachjournal Eurosurveillance belegt.

• Der neue Bakterienstamm ist in Europa zunehmend verbreitet und wird wegen einer Veränderung in seinem Genom durch diese molekularen Tests nicht mehr korrekt als MRSA erkannt. 

Die falsch-negativen Resultate könnten zu Fehlentscheidungen bei der Antibiotika-Therapie führen und Maßnahmen zur Infektionsprävention in Kliniken verzögern. 

Medizin am Abend Berlin ZusatzFachLink: MRSA  
 
Molekulare Testmethoden haben in den vergangenen Jahren die Infektionsprävention in vielen Ländern entscheidend verbessert:

• Kommerzielle Testsysteme auf Basis der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ermöglichen beispielsweise für MRSA ein systematisches Testen, um genauer zu bestimmen, welche Patienten isoliert untergebracht werden müssen, damit sich ein Erreger nicht weiter im Krankenhaus verbreitet („Aufnahmescreening“´). 

• Zudem werden solche Tests auch zu diagnostischen Zwecken – zum Beispiel an Blutkulturen von Sepsis-Patienten – eingesetzt, um eine erste Entscheidungsbasis für eine schnelle und wirksame Antibiotikagabe zu erhalten.

• Ein sich derzeit in Europa ausbreitender MRSA-Stamm mit dem Namen „European CC1-MRSA-IV“ könnte jedoch ein großes Problem für bislang zuverlässige Screenings darstellen. 

InfectoGnostics-Wissenschaftler des Leibniz-IPHT konnten gemeinsam mit einem internationalen Forscherteam nachweisen, dass einige der marktführenden PCR-Tests den neuen MRSA-Erreger nicht erkennen.

Sowohl der „BD Max StaphSR“-Assay des Herstellers Becton Dickinson als auch der „GeneXpert MRSA/SA BC“ von Cepheid scheiterten daran, die positive Probe eines Indexpatienten aus Graz korrekt als MRSA zu identifizieren.

Kontrollen mit Isolaten dieses Stamms aus Deutschland, Rumänien und Irland zeigten für den „BD Max“ ebenfalls falsch-negative Resultate. Weitere Kontrollen mit dem Test von Cepheid konnten aufgrund der Covid19-Krise jedoch noch nicht durchgeführt werden.

Nicht betroffen von dem Problem ist hingegen ein anderer Cepheid-Test für MRSA-Haut- und Gewebeinfektionen (GeneXpert MRSA/SA SSTI).

--- Falsch-negative Tests könnten Menschenleben kosten ---

Der Grund für das Scheitern der Tests ist nach Einschätzung der Forscher eine spezielle Veränderung im Erbgut des neuen Stamms: 

„Die Tests detektieren einen bestimmten Abschnitt im Genom des Bakteriums, an dem sich eine mobile Genkassette mit MRSA-typische Resistenzgenen befindet. 

• Genau in diesem Bereich hat der neue Stamm eine lange, zusätzliche Gensequenz, die wohl gemeinsam mit der kompletten Genkassette einer anderen Staphylokokken-Art transferiert wurde.  
• Der Bereich, den die Tests erkennen sollten, ist deshalb so verändert, dass der Nachweis nicht mehr funktioniert. 
• Deshalb bleibt das Testergebnis negativ, obwohl ein MRSA vorliegt.“ erläutert Dr. Stefan Monecke.

Ursprung des neuen Stamms ist vermutlich Südost-Europa:

schon 2014 konnten ihn die Forscher in Rumänien nachweisen (doi: 10.1371/journal.pone.0097833).

Aber auch in Irland, Italien, Deutschland und Österreich wurde der MRSA-Stamm nachgewiesen. 

In Bayern scheint er häufig zu sein, aus Nordrhein-Westfalen wurde zumindest von einem Ausbruch berichtet und auch in Sachsen wurden einzelne Fälle beobachtet.

In einigen Isolaten des Stammes aus Irland kommt zudem ein zusätzliches Gen vor, das ihn resistent gegen Wirkstoffe macht, die häufig vor chirurgischen Eingriffen gegen die Besiedlungen mit MRSA eingesetzt werden (darunter auch Mupirocin; doi: 10.1016/j.meegid.2019.01.021).

• „Bei einer solch weiten Verbreitung des Stammes können falsch-negative Tests schnell zu Fehlentscheidungen bei der Isolation von Patienten oder zur Gabe des falschen Antibiotikums führen – das kann Menschenleben kosten. 

Für die klinische Praxis ist es deshalb besonders wichtig, dass Ärzte zunächst konventionelle Antibiogramme einsetzen und die Hersteller schnellstmöglich aktualisierte molekulare Tests auf den Markt bringen“, bewertet Stefan Monecke die Lage.

Stefan Monecke ist habilitierter Facharzt für Mikrobiologie und gehört der IPHT-Abteilung für „Optisch-molekulare Diagnostik und Systemtechnologie“ an.

Die Gruppe unter Leitung von Prof. Dr. Ralf Ehricht nutzt Mikroarray-Technologien und Sequenzierungsverfahren, um die Detektion und das Verständnis von Antibiotikaresistenzen zu verbessern.

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InfectoGnostics Forschungscampus Jena

Der InfectoGnostics Forschungscampus Jena beschreitet als öffentlich-private Partnerschaft neue Wege in der Diagnostik von Infektionen und Erregern, wie z.B. Viren, Bakterien und Pilzen. InfectoGnostics wird durch das BMBF im Rahmen der Förderinitiative „Forschungscampus – öffentlich-private Partnerschaft für Innovationen“ mit zusätzlicher Unterstützung durch das Land Thüringen gefördert. Etwa die Hälfte des benötigten Etats finanzieren die beteiligten Partner.

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Originalpublikation:

Monecke Stefan, König Elisabeth, Earls Megan R, Leitner Eva, Müller Elke, Wagner Gabriel E , Poitz David M, Jatzwauk Lutz, Vremerǎ Teodora, Dorneanu Olivia S, Simbeck Alexandra, Ambrosch Andreas, Zollner-Schwetz Ines, Krause Robert, Ruppitsch Werner, Schneider-Brachert Wulf, Coleman David C, Steinmetz Ivo, Ehricht Ralf.
An epidemic CC1-MRSA-IV clone yields false-negative test results in molecular MRSA identification assays: a note of caution, Austria, Germany, Ireland, 2020. Euro Surveill. 2020;25(25):pii=2000929.
https://doi.org/10.2807/1560-7917.ES.2020.25.25.2000929

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Christian Döring InfectoGnostics - Forschungscampus Jena e.V.

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Daniel Siegesmund
Telefon: 03641 / 206 - 024
Fax: 03641 / 206 - 044
E-Mail-Adresse: daniel.siegesmund@leibniz-ipht.de


Christin Weber
Telefon: 03641 / 948303
Fax: 03641 / 948302
E-Mail-Adresse: christin.weber@uni-jena.de

 

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Der Verjüngungseffekt - Das Herzgewebe - Infarkt und chronische Herzschwäche

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Neue Studie eröffnet Perspektiven für die Herz-Kreislauf-Behandlung

Blutplasma wirkt sich positiv auf Zellteilung und Regenerationsfähigkeit von menschlichen Herzstammzellen aus 
 



Ostwestfälische Forschungskooperation: (v.l.) Prof. Dr. Barbara Kaltschmidt, Prof. Dr. Cornelius Knabbe, Anna Höving und Prof. Dr. Christian Kaltschmidt (Foto: Marcel Mompour).

• Wissenschaftler aus Bad Oeynhausen und Bielefeld haben jetzt erstmals einen Verjüngungseffekt von Blutplasma auf isolierte menschliche Herzstammzellen nachgewiesen. 

Die in Zusammenarbeit von Prof. Dr. Cornelius Knabbe, Institut für Laboratoriums- und Transfusionsmedizin am Herz- und Diabeteszentrum NRW (HDZ NRW), Bad Oeynhausen, Prof. Dr. Barbara Kaltschmidt und Prof. Dr. Christian Kaltschmidt, Lehrstuhl für Zellbiologie, Universität Bielefeld, mit Prof. Dr. Jan Gummert, Klinik für Thorax- und Kardiovaskularchirurgie (HDZ NRW) durchgeführte Studie untersucht erstmals die Wirkung von Blutplasma auf menschliche Stammzellen, die aus Herzgewebe isoliert wurden.

• Ein wesentliches Kennzeichen des Zellalterungsprozesses ist, dass die Zellen in verschiedenen Geweben meist nach einer bestimmten Anzahl von Zellteilungen ihr Wachstum einstellen. 

• Dieser Prozess wird begleitet von einer nachlassenden Regenerationsfähigkeit ruhender Stammzellen und führt allgemein zu einer Verschlechterung der Organfunktion.

Die Biologin Anna Höving hat Herzstammzellen aus menschlichem Herzgewebe isoliert und untersucht, welche biologischen Faktoren das Zellwachstum anregen bzw. die Zelldegeneration (Seneszenz) hemmen könnten.

„Von menschlichen Bindegewebszellen zum Beispiel weiß man, dass sie sich unbegrenzt vermehren können, wenn ihnen ein bestimmtes Gen zugeführt wird“, erläutert die Doktorandin von Prof. Knabbe und Prof. Kaltschmidt.

Ausgehend von ihren Arbeiten am Institut für Laboratoriums- und Transfusionsmedizin und der Klinik für Thorax- und Kardiovaskularchirurgie am HDZ NRW, Bad Oeynhausen, entdeckte Höving im Rahmen ihrer Dissertationsarbeit am Lehrstuhl für Zellbiologie der Universität Bielefeld, dass von Spendern gewonnenes Blutplasma einen solchen Effekt bei Herzstammzellen auszulösen scheint.

Die molekulare Analyse von Zehntausenden von Signalmolekülen und Botenstoffen ergab eine Aktivierung des MAP-Kinase Signalweges (p38 MAP Kinase) durch Inhaltstoffe von Blutplasma, die insbesondere bei jungen Plasmaspenderinnen gefunden wurden.

Da Stammzellen in Herzmuskelzellen und andere Zellen verwandelt und somit als quasi „unsterbliche“ Zelllinie vermehrt werden könnten, eröffnet dieser Ansatz neue Therapiemöglichkeiten für Patienten mit Herz- Kreislauferkrankungen, insbesondere hinsichtlich des Regenerationspotentials von Herzgewebe nach einem Infarkt oder bei chronischer Herzschwäche. 

Die Forschungsarbeit wurde begründet durch eine Anschubfinanzierung aus dem Forschungsfond OWL, den die Universitäten Bielefeld und Bochum auf Initiative des Landes NRW 2016 zur Förderung transdisziplinärer, medizinrelevanter Kooperationen in der Region Ostwestfalen-Lippe eingerichtet haben.

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Univ.-Prof. Dr. med. Cornelius Knabbe
Institut für Laboratoriums- und Transfusionsmedizin
Herz- und Diabeteszentrum NRW, Bad Oeynhausen
Universitätsklinik der Ruhr-Universität Bochum

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Originalpublikation:

Cells 2020, 9, 1472

TOP-CAVE-Untersucher: Lokalen Ionenbilanz Natrium/Calcium

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Wie Makrophagen Natrium schmecken

Regensburger Forscher finden heraus, wie Zellen des Immunsystems Natrium erkennen, um sich für die Abwehr zu stärken 
 

• Makrophagen spielen als Zellen des angeborenen Immunsystems in der Pathogen-Erkennung und Infektionsabwehr eine entscheidende Rolle. 

• Zusätzlich tragen sie zur Geweberegeneration bei und übernehmen homöostatische ‚Hausmeister‘-Funktionen in verschiedenen Organen. 

Dazu beproben Makrophagen kontinuierlich ihre Umgebung und reagieren auf verschiedene Arten von Umgebungsfaktoren.

• Zur Entschlüsselung des Mikromilieus dienen ihnen verschiedene Rezeptoren, die Lipide, Proteine, Zucker und Nukleinsäuren erkennen können. 

Aktivierung dieser Rezeptoren erzeugt definierte Signalkaskaden, die es den Makrophagen ermöglichen, sich an die jeweilig vorgefundene Situation anzupassen.

Das Gewebemikromilieu wird aber nicht nur durch die Verfügbarkeit organischer Substanzen bestimmt.

• So können Entzündungen und Infektionen eine lokale Anhäufung von Natrium im Gewebe hervorrufen, die sowohl die inflammatorische Aktivität als auch die antimikrobielle Schlagkraft von Makrophagen steigern kann. 

Wie jedoch nehmen Makrophagen Veränderungen in der lokalen Ionenbilanz und insbesondere erhöhte Natrium-Verfügbarkeit in ihrer Umgebung wahr?

Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Jonathan Jantsch am Institut für Klinische Mikrobiologie und Hygiene des Universitätsklinikums Regensburg ist in Zusammenarbeit mit weiteren Forschergruppen um Prof. Dr. Stefan Wagner (Klinik und Poliklinik für Innere Medizin II, Universitätsklinikum Regensburg) und Prof. Dr. Karl Kunzelmann (Institut für Physiologie, Universität Regensburg) des DFG-Sonderforschungsbereichs 1350 (Sprecher: Prof. Dr. Richard Warth) sowie weiteren Gruppen aus Deutschland, Singapur und Australien dieser Frage nachgegangen. Die Ergebnisse sind vor Kurzem in der renommierten Fachzeitschrift PLOS Biology erschienen.

• Das Team beobachtete, dass es nach einer Erhöhung extrazellulärer Natrium-Verfügbarkeit zu einem raschen Einstrom von Natrium in Makrophagen gekommen ist, der von einem Calcium-Ausstrom begleitet war. 

• Dies deutete darauf hin, dass Natrium/Calcium-Austauschprozesse eine wichtige Rolle in der Natrium-Wahrnehmung der Makrophagen spielen. 

Eine Blockade des in Makrophagen exprimierten Natrium/Calcium-Austauschers (NCX) störte nicht nur den Natrium-Einstrom unter Hochsalzbedingungen, sondern hemmte auch die sonst nach erhöhter Natrium-Exposition beobachtete gesteigerte entzündliche und antimikrobielle Makrophagen-Aktivität.

Bisher war unbekannt, über welche Mechanismen Makrophagen Natrium erkennen.

Diese Arbeit entschlüsselt eine wichtige Komponente des Natrium-Detektionsapparats der Makrophagen und weist dem NCX dabei eine zentrale Rolle zu.

Dies eröffnet vollständig neue Möglichkeiten, die Makrophagen-Funktion zu beeinflussen.

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Prof. Dr. Jonathan Jantsch
Institut für Klinische Mikrobiologie und Hygiene
Universität Regensburg
Telefon: 0941 9433-16406
E-Mail: jonathan.jantsch@ukr.de

Universitätsstr. 31
93053 Regensburg
Deutschland
Bayern


Christina Glaser
E-Mail-Adresse: christina.glaser@ur.de

Originalpublikation:

P. Neubert, A. Homann, D. Wendelborn, A. Bär, L. Krampert, M. Trum, A. Schröder, S. Ebner, A. Weichselbaum, V. Schatz, P. Linz, R. Veelken, J. Schulte-Schrepping, A. C. Aschenbrenner, T. Quast, C. Kurts, S. Geisberger, K. Kunzelmann, K. Hammer, K. J. Binger, J. Titze, D. N. Müller, W. Kolanus, J. L. Schultze, S. Wagner, J. Jantsch, „NCX1 represents an ionic Na+ sensing mechanism in macrophages“, PLOS Biology (2020).
DOI: 10.1371/journal.pbio.3000722
https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3000722