Ein Zytokinsturm

Ein Zytokinsturm stellt eine heftige Entzündungsreaktion dar, die außer Kontrolle über unseren Körper gerät. Normalerweise ist die Entzündungsreaktion auf eine Virusinfektion selbstlimitierend, aber bei einigen Menschen ist die Aktivierung des Immunsystems so stark, dass viele Organe geschädigt werden und schließlich sogar sterben können. Jüngste Studien haben gezeigt, dass der Zytokinsturm eine der Haupttodesursachen bei Menschen ist, die an COVID-19 leiden.

Inhaltsverzeichnis:

1. Zytokinsturm - was ist das?
2. Zytokinsturm - der Mechanismus seiner Bildung
3. Zytokinsturm - Ursachen
4. Zytokinsturm - Folgen
5. Zytokinsturm - Symptome
6. Cytokine Sturm - Behandlung
7. Zytokinsturm - COVID-19 und andere Pandemien

Zytokinsturm - was ist das?

Ein Zytokinsturm, auch als Hyperzytokinämie oder Zytokinkaskade bekannt, ist eine übermäßige und unkontrollierte Reaktion des Immunsystems, die massive Mengen entzündungsfördernder Substanzen freisetzt. Unbehandelte Zytokinstürme können zu schwerwiegenden Komplikationen wie Sepsis, Schock, Gewebeschäden und Multiorganversagen mit anschließendem Tod führen.

Zytokinstürme werden nicht als Krankheitsentität klassifiziert, sondern als Komplex von Immunantworten, die im Verlauf verschiedener klinischer Zustände, z. B. Infektionskrankheiten, auftreten können.

Der Begriff "Zytokinsturm" wurde erstmals 1993 verwendet, um die Auswirkungen der Transplantat-gegen-Wirt-Krankheit zu beschreiben, die nach einer Organtransplantation im Körper des Empfängers auftreten können. Im Jahr 2003 wurde auch gezeigt, dass ein Zytokinsturm mit der Reaktion des Körpers auf eine Infektion mit Viren, Bakterien oder Pilzen zusammenhängt.

Der Begriff "Zytokinsturm" scheint erstmals im Zusammenhang mit der Infektion mit dem H5N1-Vogelgrippevirus im Jahr 2005 verwendet zu werden. Dann wurde es in der wissenschaftlichen Literatur immer häufiger verwendet.

Zytokinsturm - der Mechanismus seiner Bildung

Die Auslösung eines Zytokinsturms kann beispielsweise während einer Infektion mit einem Influenzavirus erfolgen. Nach der Infektion gelangt das Virus durch Endozytose in die Epithelzellen der oberen und unteren Atemwege. Dann wird das virale Erbgut vom sogenannten erkannt pathogenbedingte molekulare Muster (kurz PAMP), die wiederum eine Reaktion des Immunsystems auslösen können, einschließlich eines Zytokinsturms.

Während eines Zytokinsturms werden Zellen des Immunsystems schnell aktiviert. Schnelle Teilung von T-Lymphozyten und B-Lymphozyten, Monozyten, Makrophagen, dendritischen Zellen und NK-Zellen und deren Überproduktion von über 150 verschiedenen Zytokinen.

Ein Merkmal des Zytokinsturms ist der Verlust der negativen Rückkopplung durch das Immunsystem, was die übermäßige Produktion entzündungsfördernder Zytokine physiologisch hemmt. Die Freisetzung von Zytokinen induziert die Freisetzung weiterer Zytokine, was eine unaufhaltsame Kettenreaktion auslöst. Es kommt zu einer Art selbstfahrendem Teufelskreis.

Zytokine sind eine vielfältige Gruppe kleiner Moleküle, die hauptsächlich von Zellen im Immunsystem ausgeschieden werden, um miteinander zu kommunizieren. Zu den wichtigsten Funktionen von Zytokinen zählen die Kontrolle der Teilung und Differenzierung von Immunzellen sowie die Regulation der Entzündungsreaktion.

Die Zytokine umfassen Proteine ​​wie:

• Interferone (IFNs), die eine wichtige Rolle bei der angeborenen Immunität gegen Viren und andere Mikroben spielen
• Interleukine (IL), die hauptsächlich die Differenzierung und Aktivierung von Immunzellen regulieren. Sie können entzündungsfördernde (Aktivierung der Entzündungsreaktion) oder entzündungshemmende (Hemmung der Entzündungsreaktion) Funktionen haben
• Chemokine wirken als Substanzen, die Zellen des Immunsystems "anziehen" und ihre Bewegung zu Entzündungsherden steuern
• Koloniestimulierende Faktoren (CSFs) steuern die Hämatopoese, den Prozess der Herstellung reifer Immunzellen aus Blutstammzellen
• Der Tumornekrosefaktor (TNF) ist möglicherweise das am besten untersuchte proinflammatorische Zytokin, das eine zentrale Rolle im Zytokinsturm spielt

Zytokinsturm - Ursachen

Faktoren, die zu einem Zytokinsturm führen, sind mit einer Vielzahl von infektiösen und nicht infektiösen Krankheiten verbunden. Die Infektionserreger umfassen:

• Streptokokken der Gruppe A.
• Cytomegalovirus
• Epstein Barr Virus
• Ebola Virus
• Grippevirus
• Pockenvirus
• Coronaviren, z.B. SARS-CoV, MERS-CoV

Die nicht infektiösen Faktoren umfassen:

• Transplantat-gegen-Wirt-Krankheit
• Multiple Sklerose
• juvenile idiopathische Arthritis
• Entzündung der Bauchspeicheldrüse
• Krebsarten, z.B. Lymphome
• biologische Therapien, z.B. Rituximab
• hämophagozytisches Syndrom
• Makrophagenaktivierungssyndrom

Eines der größten Rätsel um einen Zytokinsturm ist, warum manche Menschen besonders anfällig zu sein scheinen und andere gegen die Entwicklung eines Zytokinsturms resistent sind. Dies hängt wahrscheinlich mit der genetischen Variabilität der Immunantwort in der menschlichen Bevölkerung zusammen.

Zytokinsturm - Folgen

Zytokinstürme sind eine wichtige Todesursache bei Patienten, die mit Viren wie Ebola, Marburg, Coronaviren und Grippepandemie infiziert sind. Akute Lungenverletzung (ALI) ist eine häufige Folge eines Zytokinsturms bei lungenbeeinträchtigenden Viren wie SARS-CoV und Influenzavirus.

ALI ist gekennzeichnet durch eine akute Entzündungsreaktion des Lungengewebes, gefolgt von einer chronischen Phase der Ablagerung von Lungenkollagen und Fibrose. Im Laufe der Zeit kann sich ALI zu seiner schwereren Form entwickeln, dem akuten Atemnotsyndrom (ARDS).

Lokale Lungenentzündung kann sich über das Kreislaufsystem auf den Rest des Körpers ausbreiten und andere Organe schädigen. Schließlich kann ein schweres klinisches Syndrom in Form einer Sepsis beobachtet werden.

Menschen mit schwerer infektionsbedingter Sepsis haben charakteristische Blutzytokinprofile, die sich im Laufe der Zeit ändern. Die Zytokine mit akuter Reaktion sind TNF, Interleukin-1 und 8, die früh Minuten oder Stunden nach der Infektion auftreten, gefolgt von einem deutlichen Anstieg der Interleukin-6-Spiegel. Das entzündungshemmende Interleukin-10 tritt etwas später auf, wenn der Körper versucht, die akute systemische Entzündungsreaktion zu kontrollieren.

Neben Lungeninfektionen ist der Zytokinsturm eine Folge schwerer Infektionen des Magen-Darm-Trakts, der Harnwege, des Zentralnervensystems, der Haut und der Gelenkräume.

Zytokinsturm - Symptome

• Fieber
• ermüden
• Appetitverlust
• Schmerzen in Muskeln und Gelenken
• Übelkeit und Erbrechen
• Durchfall
• Blutdruckabfall
• schneller Herzschlag
• Anfälle
• Kopfschmerzen
• Delirium und Halluzinationen
• Verstrickung
• Ausschlag

Labortests zeigen jedoch ein hohes Maß an:

• Stickstoffverbindungen im Blut
• D-Dimere
• Aminotransferasen
• Ferritin
• CRP-Proteine
• Interleukin-6
• Laktatdehydrogenase
• verlängerte Prothrombinzeit
• niedrige Blutplättchenzahl

Cytokine Sturm - Behandlung

Derzeit gibt es keine einzige Zytokin-Sturmtherapie und Medikamente, die speziell zur Behandlung entwickelt wurden. Der Hauptansatz bei der Behandlung dieses Syndroms besteht darin, eine Immunsuppression zu induzieren, d. H. Die Reaktionsfähigkeit des Immunsystems zu verringern. Zu diesem Zweck können Medikamente wie:

• Kortikosteroide
• Cytokininhibitoren, z.B. Tocilizumab

Zytokinsturm - COVID-19 und andere Pandemien

Akkumulierende klinische Beweise deuten darauf hin, dass die SARS-CoV-2-Virus-induzierte Untergruppe schwerer COVID-19-Patienten möglicherweise ein Zytokinsturmsyndrom aufweist.

Eine von Ruan et al. Veröffentlichte multizentrische retrospektive Studie, in der 150 bestätigte COVID-19-Fälle analysiert wurden, ergab, dass die COVID-19-Mortalität möglicherweise auf einen virusaktivierten Zytokinsturm zurückzuführen ist. Bei diesen Patienten wurden erhöhte Ferritin- und Interleukin-6-Spiegel im Blut beobachtet. Dies kann wichtige Auswirkungen auf die Behandlung der Krankheit haben, da die derzeitige Behandlung mit COVID-19 unterstützend ist.

Daher wird vorgeschlagen, Patienten mit schwerem COVID-19 auf Zytokinstürme zu untersuchen (z. B. durch Messen der Ferritinspiegel), um eine Untergruppe von Patienten zu identifizieren, bei denen eine immunsuppressive Therapie wirksam wäre. Dieser neue therapeutische Ansatz wird in der Abteilung für Infektionskrankheiten des unabhängigen öffentlichen klinischen Krankenhauses Nr. 1 in Lublin getestet.

Ein Zytokinsturm könnte die Sterblichkeitsrate unter jungen Menschen von COVID-19 erklären, da eine ähnliche Situation 1918 während der spanischen Grippepandemie beobachtet wurde. Zu diesem Zeitpunkt ereignete sich mehr als die Hälfte der Todesfälle bei gesunden Menschen im Alter zwischen 18 und 40 Jahren und wurde durch den Zytokinsturm verursacht, der zum Syndrom der akuten Atemnot führte.

Andererseits erklärt das Phänomen eines Zytokinsturms, warum Kinder durch eine Infektion mit dem SARS-CoV-2-Virus milder werden. Ihr Immunsystem ist einfach weniger entwickelt und reagiert nicht so heftig auf das Vorhandensein des Virus.

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Literatur:

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7. Eine innovative Methode zur Behandlung von Coronaviren, die in Lublin getestet wurde - Online-Zugang

Über den Autor

Karolina Karabin, MD, PhD, Molekularbiologin, Labordiagnostikerin, Cambridge Diagnostics Polska Ausbildung zur Biologin mit Spezialisierung auf Mikrobiologie und Labordiagnostikerin mit über 10 Jahren Erfahrung in der Laborarbeit. Absolvent der School of Molecular Medicine und Mitglied der Polnischen Gesellschaft für Humangenetik. Leiter der Forschungsstipendien am Labor für Molekulare Diagnostik der Abteilung für Hämatologie, Onkologie und innere Krankheiten der Medizinischen Universität Warschau. Sie verteidigte den Titel eines Doktors der medizinischen Wissenschaften auf dem Gebiet der medizinischen Biologie an der 1. Medizinischen Fakultät der Medizinischen Universität Warschau. Autor zahlreicher wissenschaftlicher und populärwissenschaftlicher Arbeiten auf dem Gebiet der Labordiagnostik, Molekularbiologie und Ernährung. Als Spezialist auf dem Gebiet der Labordiagnostik leitet er täglich die inhaltliche Abteilung von Cambridge Diagnostics Polska und arbeitet mit einem Team von Diätassistenten der CD Dietary Clinic zusammen. Er teilt sein praktisches Wissen über Diagnostik und Ernährungstherapie von Krankheiten mit Spezialisten auf Konferenzen, Schulungen sowie in Magazinen und Websites. Ihr besonderes Interesse gilt dem Einfluss des modernen Lebensstils auf molekulare Prozesse im Körper.

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