Covid-19: Ein Interferon würde Kindern helfen, schwere Formen zu vermeiden
In Arbeiten, die an im Labor rekonstruierten Schleimhäuten der Atemwege durchgeführt wurden, wurden die Dynamik der SARS-CoV-2-Infektion bei Kindern und Erwachsenen sowie die damit verbundenen Immunantworten untersucht. Ein Unterschied in der Geschwindigkeit der Freisetzung eines Mediators der angeborenen antiviralen Immunität, Interferon III, könnte den geringeren Schweregrad von Covid-19 bei jüngeren Menschen erklären.
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Bereits zu Beginn der Pandemie zeigte sich, dass Covid-19 bei Erwachsenen schwerer verlief als bei Kindern, ohne dass es dafür eine eindeutige Erklärung gab. Daher schlossen sich gleich nach der ersten Eindämmung drei Forscherteams zusammen, um sich mit dieser Frage zu befassen. "Infektionen mit SARS-CoV-2 beginnen in den oberen Luftwegen (Nase, Rachen, ...). Schwere Formen treten auf, nachdem sich das Virus in den unteren Luftwegen (in der Lunge) ausgebreitet hat", erklärt Harald Wodrich, einer der Wissenschaftler, die an dieser Arbeit beteiligt waren. Wir sind daher davon ausgegangen, dass bei Erwachsenen und Kindern frühzeitig unterschiedliche Phänomene auftreten." Durch die Zusammenführung ihrer Fachkenntnisse in den Bereichen Virologie, Bildgebung und Pneumologie konnten die Wissenschaftler mehrere Besonderheiten bei Kindern feststellen.
Um die Dynamik der Infektion und der Immunantwort in den ersten Tagen nach dem Kontakt mit dem Virus zu untersuchen, verwendeten die Forscher Proben von respiratorischen Epithelien (die Schleimhäute, die die Oberfläche der Atemwege bedecken), die sie von Erwachsenen oder Kindern entnommen hatten. Sie verwendeten diese Proben, um funktionelle Epithelien zu rekonstruieren, die in Halterungen platziert wurden, die die physiologischen Bedingungen an der Schnittstelle zwischen einem (flüssigen) Kulturmedium und der Außenluft nachahmen. Diese Epithelien wurden dann mit SARS-CoV-2 infiziert.
"Bei Erwachsenen beobachteten wir eine schnellere Infektionskinetik der Zellen als bei Kindern. Noch wichtiger war, dass wir feststellten, dass nach 3 bis 4 Tagen die Zellen, die die Außenseite des Epithels säumen (Epithelzellen), mit tiefer liegenden Zellen (Basalzellen) zu großen Klumpen verschmelzen, die viele Kopien des Virus enthalten. Diese Klumpen, die als "Synzytien" bezeichnet werden, können sich vom Epithel ablösen. Sie können dann bis in die unteren Atemwege wandern. Sie wurden auch in der Lunge von Patienten gefunden, die an Covid-19 gestorben sind. Diese kompakte Freisetzung des Virus könnte also zum Schweregrad der Krankheit beitragen", erklärt der Forscher.
Eine Schlüsselrolle von Interferon III
Gleichzeitig beobachteten die Wissenschaftler, dass einige Epithelien, die aus Proben von Kindern gewonnen wurden, widerstandsfähiger gegen die Infektion waren, eine abgeschwächte Entzündungsreaktion aufwiesen und schneller Interferon III (IFN-III) ausschütteten als bei Erwachsenen. Auch die Bildung von Synzytien schien weniger häufig zu sein, was wahrscheinlich auf die langsamere Infektionszeit zurückzuführen ist. Um die Rolle von IFN-III bei der Reaktion auf eine Infektion besser zu verstehen, führten die Forscher eine weitere Reihe von Experimenten durch: "Wir haben festgestellt, dass die Abgabe dieses Interferons auf der Ebene eines erwachsenen Epithels die Virusreplikation reduziert und dass umgekehrt die Unterdrückung des Gens, das für IFN-III kodiert, die Ausbreitung des Virus und die Bildung von Synzytien begünstigt." All diese Beobachtungen könnten die altersbedingten Unterschiede in der Anfälligkeit für eine SARS-CoV-2-Infektion erklären, auch wenn einige Erwachsene eine Reaktion zeigen, die der von Kindern ähnelt, und umgekehrt.
"Unser Ansatz war originell, denn durch die Kombination von Mikroskopie und Molekularbiologie konnten wir die Unterschiede in der Ausbreitung der Infektion je nach Herkunft der Epithelien (Kinder oder Erwachsene) sichtbar machen und diese Beobachtungen mit der Entzündungsreaktion und der viralen Kinetik korrelieren", betont Harald Wodrich.
Der Forscher möchte diese Arbeit fortsetzen, um herauszufinden, ob diese Phänomene spezifisch für die SARS-CoV-2-Infektion sind oder ob sie auch bei anderen respiratorischen Viren zu finden sind. Mit seinem Labor und seinen Partnern führt er derzeit dieselben Tests mit Adenoviren und Rhinoviren durch, Viren, die in der Regel harmlose Atemwegsinfektionen (Erkältung, Rhinopharyngitis...) verursachen. "Die Tatsache, dass jedes der von uns verwendeten Epithelien von einem einzigen Patienten (Erwachsener oder Kind) stammt, im Gegensatz zu den meisten handelsüblichen Epithelien, wird es uns ermöglichen, herauszufinden, ob die Unterschiede in der Reaktion durch die Art der Viren oder durch die Eigenschaften des "Epithelienspenders", wie z. B. sein Alter, bestimmt werden."
Was den Kampf gegen Covid-19 betrifft, so bieten diese Ergebnisse bereits jetzt ein besseres Verständnis der Phänomene, die der Schwere der Krankheit zugrunde liegen. Sie könnten Klinikern bei der Optimierung von Behandlungen helfen, die zur Bekämpfung schwerer Formen entwickelt wurden.
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