Während der COVID-19-Pandemie entwickelten einige Patientinnen und Patienten besonders schwere Entzündungsreaktionen, bei denen das Immunsystem außer Kontrolle geriet. Ein Forschungsteam der Universität des Saarlandes, des Universitätsklinikums des Saarlandes sowie der Universität Münster hat nun einen möglichen biologischen Mechanismus identifiziert, der diese überschießenden Immunreaktionen erklären könnte. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht und könnten auch für andere entzündliche Erkrankungen von großer Bedeutung sein.
Neue Erkenntnisse zur Regulation des Immunsystems
Das menschliche Immunsystem schützt den Körper täglich vor Krankheitserregern wie Viren und Bakterien. In den meisten Fällen verlaufen diese Abwehrprozesse unbemerkt und sorgen dafür, dass Infektionen erfolgreich bekämpft werden, ohne gesundes Gewebe zu schädigen.
Kommt es jedoch zu einer Fehlregulation, kann das Immunsystem übermäßig stark reagieren. Statt ausschließlich Krankheitserreger anzugreifen, lösen die Abwehrmechanismen schwere Entzündungen aus, die Organe schädigen oder langfristig Autoimmunerkrankungen wie Rheuma oder Multiple Sklerose begünstigen können.
Gerade während der Hochphase der Corona-Pandemie wurden solche sogenannten Hyperinflammationen bei einem Teil der schwer an COVID-19 erkrankten Menschen beobachtet.
Die Schlüsselrolle von Interleukin-1 und seinem Gegenspieler
Balance zwischen Entzündung und Schutz
Im Mittelpunkt der aktuellen Untersuchung steht der entzündungsfördernde Botenstoff Interleukin-1 (IL-1). Er aktiviert bei Infektionen unter anderem Fieber und weitere Abwehrreaktionen des Körpers.
Normalerweise wird diese Reaktion durch den Interleukin-1-Rezeptor-Antagonisten (IL-1Ra) kontrolliert. Dieses Protein blockiert die Andockstellen von Interleukin-1 und verhindert dadurch, dass Entzündungen übermäßig stark ausfallen.
Professor Lorenz Thurner und sein Forschungsteam am José Carreras Center für Immun- und Gentherapie der Universität des Saarlandes beschäftigen sich seit Jahren mit diesem empfindlichen Gleichgewicht des Immunsystems.
Bereits frühere Untersuchungen hatten gezeigt, dass manche Betroffene Antikörper gegen IL-1Ra bilden. Diese richten sich gegen den natürlichen Entzündungshemmer und setzen ihn außer Kraft.
Professor Dr. Christoph Kessel von der Universität Münster erklärt, dass dadurch die regulierende Wirkung des Moleküls verloren geht und Interleukin-1 seine entzündungsfördernde Funktion nahezu ungehindert entfalten kann.
Forschende identifizieren bislang unbekannten Mechanismus
Veränderungen am Protein lösen Immunreaktion aus
Lange war unklar, warum das Immunsystem den eigentlich schützenden Interleukin-1-Rezeptor-Antagonisten plötzlich als fremd erkennt.
Nun konnte das interdisziplinäre Forschungsteam diesen Mechanismus anhand von Proben schwer an COVID-19 erkrankter Personen genauer entschlüsseln.
Die Wissenschaftlerinnen Evi Regitz und Natalie Fadle berichten, dass sie an bestimmten Stellen des Proteins IL-1Ra ungewöhnliche biochemische Veränderungen nachweisen konnten. Diese atypischen Veränderungen seien dem Immunsystem unbekannt und könnten dazu führen, dass die körpereigene Toleranz gegenüber IL-1Ra verloren geht.
In der Folge entstehen Antikörper gegen das Protein, wodurch eine Kette von Immunreaktionen ausgelöst wird, die schließlich zu starken Entzündungsprozessen führen kann.
Nach Angaben des Forschungsteams konnten damit erstmals konkrete Angriffspunkte identifiziert werden, die den Beginn dieser fehlgeleiteten Immunantwort erklären.
Offene Fragen bleiben bestehen
Die Forschenden beobachteten außerdem, dass ehemalige Patientinnen und Patienten mit schwerem COVID-19 offenbar bereits bei deutlich geringeren Reizen zu dieser ungewöhnlichen Proteinveränderung neigen als gesunde Menschen.
Noch ungeklärt ist jedoch, ob die SARS-CoV-2-Infektion diese Veränderungen unmittelbar auslöst oder ob eine entsprechende Anfälligkeit bereits vor der Erkrankung bestand.
Ebenso offen bleibt, warum manche Menschen deutlich empfänglicher für diese Immunreaktion sind als andere. Diese Fragen sollen in künftigen Studien untersucht werden.
NAPKON-Daten liefern wichtige Grundlage
Eine zentrale Rolle für die Untersuchung spielte das Nationale Pandemie Kohorten Netz (NAPKON). Dieses bundesweite Forschungsnetzwerk wurde während der Corona-Pandemie aufgebaut, um klinische Daten verschiedener Einrichtungen zusammenzuführen und der medizinischen Forschung zur Verfügung zu stellen.
Nach Einschätzung der Wissenschaftler erwiesen sich diese Daten als besonders wertvoll. Sie zeigten unter anderem, dass die fehlgeleitete Immunreaktion offenbar nicht dauerhaft bestehen bleibt. Im Verlauf der Zeit nimmt die Zahl der Antikörper gegen IL-1Ra bei den betroffenen Personen wieder ab, was auf einen vorübergehenden Prozess hindeutet.
Bedeutung über COVID-19 hinaus
Die neuen Erkenntnisse könnten weit über die Coronavirus-Forschung hinausreichen.
Parallel veröffentlichten Forschende ihre Ergebnisse in einem Kurzbericht der Fachzeitschrift Annals of the Rheumatic Diseases. Dort konnten sie nachweisen, dass vergleichbare Veränderungen an entzündungsrelevanten Botenstoffen auch bei der axialen Spondyloarthritis auftreten. Dabei handelt es sich um eine chronisch-entzündliche rheumatische Erkrankung der Wirbelsäule und der Gelenke.
Die Wissenschaftler sehen darin einen Hinweis darauf, dass der nun identifizierte Mechanismus möglicherweise eine grundlegende Rolle bei verschiedenen entzündlichen Erkrankungen spielt.
Fazit
Die aktuelle Studie liefert neue Einblicke in die Entstehung überschießender Immunreaktionen bei schweren COVID-19-Verläufen. Durch die Identifizierung eines bislang unbekannten Mechanismus am Interleukin-1-Rezeptor-Antagonisten eröffnet die Forschung neue Perspektiven für das Verständnis entzündlicher Erkrankungen. Zugleich könnten die Ergebnisse langfristig dazu beitragen, gezieltere Diagnose- und Behandlungsansätze für verschiedene Autoimmun- und Entzündungskrankheiten zu entwickeln.
Judith Hermann berichtet für Kulturpoebel.de über aktuelle Themen aus Nachrichten, Politik, Wirtschaft, Technologie, Sport, Unterhaltung und Lifestyle. Ihr Schwerpunkt liegt auf klarer Berichterstattung, relevanten Informationen und aktuellen Entwicklungen, die Leserinnen und Leser zuverlässig und verständlich informieren.
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