Warum sind die Nieren bei COVID-19 gefährdet? Die Rolle von ACE2 erklärt
Wenn wir an COVID-19 denken, fällt uns als Erstes die Lungenschädigung ein. Aber wussten Sie, dass das Virus auch Ihre Nieren schädigen kann? Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass das 2019-Novel Coronavirus (2019-nCoV) nicht nur die Lunge angreift – es kann auch Nierenprobleme verursachen. Dies wirft eine wichtige Frage auf: Warum sind die Nieren anfällig für dieses Virus? Die Antwort liegt in einem Protein namens ACE2 (Angiotensin-Converting Enzyme 2). Lassen Sie uns in die Wissenschaft dahinter eintauchen und verstehen, wie ACE2 eine Schlüsselrolle bei Nierenschäden während COVID-19 spielt.
Was ist ACE2, und warum ist es wichtig?
ACE2 ist ein Protein, das auf der Oberfläche vieler Zellen im Körper vorkommt. Es wirkt wie eine Tür, die bestimmten Viren, einschließlich 2019-nCoV, den Eintritt in die Zellen ermöglicht. Stellen Sie es sich als ein Schloss vor, und das Virus als einen Schlüssel, der perfekt passt. Sobald das Virus eintritt, kann es die Zelle schädigen und normale Funktionen stören. Während ACE2 meist im Zusammenhang mit Lungeninfektionen diskutiert wird, ist es auch in anderen Organen, einschließlich der Nieren, vorhanden. Das bedeutet, dass die Nieren ein Ziel für das Virus sein könnten.
Frühe Anzeichen von Nierenproblemen bei COVID-19-Patienten
Schon in den frühen Tagen der Pandemie bemerkten Ärzte, dass einige COVID-19-Patienten Nierenprobleme hatten. Beispielsweise fand eine Studie von Huang et al. heraus, dass 7 % von 41 Patienten ein akutes Nierenversagen (AKI) hatten, einen plötzlichen Verlust der Nierenfunktion. Bei kritisch kranken Patienten stieg diese Zahl auf 31 %. Andere Studien berichteten von erhöhten Kreatininwerten, einem Abfallprodukt, das normalerweise von den Nieren gefiltert wird, bei vielen Patienten. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Nierenschäden eine ernste Komplikation von COVID-19 sind, insbesondere in schweren Fällen.
Wie gelangt das Virus in die Nierenzellen?
Damit das Virus Nierenzellen infizieren kann, werden zwei Dinge benötigt: ACE2 und ein weiteres Protein namens TMPRSS2 (Transmembrane Protease Serine 2). ACE2 fungiert als Eintrittspunkt, während TMPRSS2 dem Virus hilft, sich mit der Zellmembran zu verbinden. Zusammen schaffen sie einen Weg für das Virus, in die Nierenzellen einzudringen und sie zu schädigen. Diesen Prozess zu verstehen, ist entscheidend, da er erklärt, warum die Nieren während einer COVID-19-Infektion gefährdet sind.
Was sagt die Einzelzell-RNA-Sequenzierung aus?
Um herauszufinden, wo ACE2 und TMPRSS2 in den Nieren exprimiert werden, wandten sich Wissenschaftler einer leistungsstarken Methode zu: der Einzelzell-RNA-Sequenzierung. Diese Technik ermöglicht es Forschern, die genetische Aktivität einzelner Zellen zu analysieren. Durch die Untersuchung von Nierenproben gesunder Spender, Krebspatienten und sogar Föten entdeckten sie, dass ACE2 hauptsächlich in einer bestimmten Art von Nierenzellen, den proximalen Tubuli, vorkommt. Diese Zellen spielen eine Schlüsselrolle bei der Filterung von Abfallstoffen aus dem Blut, was sie zu einem kritischen Ziel für das Virus macht.
Ergebnisse von gesunden Nierenproben
Studien an gesunden Nierenproben zeigten, dass ACE2 in den proximalen Tubuli stark konzentriert ist. Das bedeutet, dass diese Zellen besonders anfällig für den Viruseintritt sind. Wenn das Virus diese Zellen infiziert, kann es ihre Fähigkeit, Abfallstoffe zu filtern, stören, was zu Nierenschäden führt.
Erkenntnisse aus fetalen Nierenproben
Sogar in sich entwickelnden Nieren ist ACE2 in tubulären Vorläuferzellen, den frühen Formen von Nierenzellen, vorhanden. Dies deutet darauf hin, dass ACE2 für die Nierenentwicklung wichtig ist und während des gesamten Lebens aktiv bleibt. Seine Anwesenheit in fetalen Nieren unterstreicht auch das Potenzial für langfristige Auswirkungen, wenn das Virus diese Zellen frühzeitig beeinträchtigt.
Bestätigung der Ergebnisse durch Immunhistochemie
Um die RNA-Sequenzierungsergebnisse zu überprüfen, verwendeten Wissenschaftler eine Technik namens Immunhistochemie. Diese Methode beinhaltet die Färbung von Geweben, um zu sehen, wo sich bestimmte Proteine befinden. Die Ergebnisse bestätigten, dass ACE2 in den Nieren, insbesondere in den proximalen Tubuli, stark exprimiert wird. Interessanterweise wurde ACE2 auch in anderen Organen wie dem Darm und der Gallenblase gefunden, aber seine Präsenz in den Nieren war besonders ausgeprägt.
Warum sind die proximalen Tubuli so anfällig?
Die proximalen Tubuli sind wie die Arbeitstiere der Nieren. Sie resorbieren essentielle Nährstoffe und filtern Abfallprodukte aus. Wenn diese Zellen durch das Virus geschädigt werden, können die Nieren ihre Arbeit nicht mehr richtig verrichten. Dies kann zu einer Ansammlung von Giftstoffen im Körper führen, was Symptome wie Müdigkeit, Schwellungen und Verwirrung verursacht. Die hohe Expression von ACE2 in diesen Zellen macht sie zu einem primären Ziel für das Virus, was erklärt, warum Nierenschäden eine häufige Komplikation bei schweren COVID-19-Fällen sind.
Vergleich von COVID-19 mit anderen Coronaviren
COVID-19 ist nicht das erste Coronavirus, das die Nieren beeinträchtigt. Frühere Ausbrüche wie SARS (Schweres Akutes Respiratorisches Syndrom) und MERS (Middle East Respiratory Syndrome) verursachten bei einigen Patienten ebenfalls Nierenprobleme. Beispielsweise entwickelten 6,7 % der SARS-Patienten ein AKI, und die Sterblichkeitsrate unter diesen Patienten lag bei bis zu 91,7 %. Ebenso war MERS bei 26,7 % der Fälle mit AKI verbunden. Diese Ähnlichkeiten deuten darauf hin, dass Coronaviren eine Vorliebe dafür haben, die Nieren anzugreifen, wahrscheinlich aufgrund der Anwesenheit von ACE2 und anderen Rezeptoren in Nierenzellen.
Können wir die Nieren während COVID-19 schützen?
Während es keine garantierte Methode gibt, um Nierenschäden bei COVID-19-Patienten zu verhindern, öffnet das Verständnis der Rolle von ACE2 die Tür zu potenziellen Behandlungen. Beispielsweise erforschen Wissenschaftler Medikamente, die ACE2 oder TMPRSS2 blockieren, um zu verhindern, dass das Virus in die Zellen eindringt. Frühe Interventionen wie Dialyse oder andere Nierenunterstützungstherapien können auch Patienten mit schweren Nierenschäden helfen. Die Überwachung der Nierenfunktion durch Blut- und Urintests ist entscheidend, um Probleme frühzeitig zu erkennen und Maßnahmen zu ergreifen.
Die Bedeutung der Überwachung der Nierengesundheit
Für COVID-19-Patienten, insbesondere solche mit schweren Symptomen, ist es entscheidend, die Nierenfunktion im Auge zu behalten. Einfache Tests wie die Messung der Kreatininwerte oder die Überprüfung auf Protein im Urin können frühe Warnzeichen für Nierenschäden liefern. Wenn sie früh erkannt werden, können Ärzte Schritte unternehmen, um die Nieren zu schützen und weitere Komplikationen zu verhindern.
Fazit: Was bedeutet das für COVID-19-Patienten?
Die Entdeckung der Rolle von ACE2 bei Nierenschäden beleuchtet, warum einige COVID-19-Patienten Nierenprobleme haben. Indem das Virus die proximalen Tubuli angreift, kann es die Nierenfunktion stören und zu ernsten Komplikationen führen. Dieses Verständnis unterstreicht die Notwendigkeit gezielter Behandlungen und einer sorgfältigen Überwachung der Nierengesundheit bei COVID-19-Patienten. Während es noch viel zu lernen gibt, bringt uns diese Forschung einen Schritt näher daran, Patienten vor den gesamten Auswirkungen von COVID-19 zu schützen.
Nur zu Bildungszwecken.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000000783