Educatieplatform voor farmacotherapie en FTO
De aanwezigheid van bepaalde niet uitgerijpte celtypen in bloed geven al vroeg aan dat COVID-19 zich gaat ontwikkelen tot een ernstige ziekte. Dat schrijft een Duits-Nederlands team met onderzoekers van de afdeling Intensive Care (IC) van het Radboudumc in het wetenschapsblad Immunity.
Bij ernstige vormen van COVID-19 spelen niet alleen de klassieke afweercellen een rol. Sterker nog, de uitstroom van onrijpe voorlopercellen uit het beenmerg naar het bloed wijst erop dat de ziekte ernstige vormen gaat aannemen. Mogelijk dragen die cellen ook bij aan optredende complicaties, schrijven de Duits-Nederlandse onderzoekers in Immunity
Biomarker voor ernstig beloop COVID-19
Infecties met het SARS-CoV2 virus leiden tot zeer uiteenlopende ziektebeelden. Veel van de infecties verlopen mild of zelfs zonder klachten, maar ze kunnen – vooral bij ouderen – ook levensbedreigend zijn. In deze ernstige gevallen kunnen, naast de longen, ook hart, nieren en andere organen worden beschadigd. Ontsporende afweerreacties spelen daarbij een belangrijke rol, maar er ontstaan steeds meer bewijs dat schade aan kleine bloedvaten en een verhoogde stollingsneiging ook doorslaggevende factoren zijn voor een ernstig ziektebeloop. Bloedstolsels in de longen is zelfs één van de belangrijkste oorzaken van overlijden aan COVID-19.
Vroege voorspellers?
De onderzoekers wilden weten of bepaalde cellen hierin een belangrijke rol spelen en of die cellen al vroeg in de ontwikkeling van de ziekte te vinden zijn. “In dat geval zouden ze kunnen dienen als biomarker, als vroege voorspeller voor een ernstige COVID-19 infectie”, zegt Professor Philip Rosenstiel, directeur van het Institute for Clinical Molecular Biology (IKMB) van de universiteit Kiel en het Universitair Medisch Centrum Sleeswijk-Holstein (UKSH). Bij 14 patiënten die in Kiel, Bonn, Keulen of Nijmegen waren opgenomen voor COVID-19 werden regelmatig bloedmonsters genomen gedurende de ziekte. Hun bloed werd vergeleken met het bloed van gezonde personen.
Vingerafdruk
Met nieuwe technieken zoals single cell genomics, vonden de onderzoekers enkele zeldzame celtypen bij patiënten met COVID-19. Gecombineerd met laboratoriumgegevens, ontstekingsmediatoren en andere data ontstond een kenmerkend verschil, een ‘vingerafdruk’ van de veranderende functie van die cellen gedurende het ziekteverloop. Twee niet uitgerijpte celtypen blijken erg karakteristiek voor de ontwikkeling van ernstige COVID-19, namelijk megakaryocyten en niet uitgerijpte rode bloedcellen. Dat is opmerkelijk, omdat deze nog niet uitgerijpte cellen normaal niet in de bloedsomloop, maar nog in het beenmerg zitten om daar verder uit te rijpen. Eerder is het verschijnsel eigenlijk alleen gezien bij patiënten met andere ernstige aandoeningen, bijvoorbeeld sepsis (bloedvergiftiging). Het is voor het eerste dat dit proces ook bij patiënten met COVID-19 is vastgesteld.
Bloedstolling
Bijna veertig patiënten die met ernstige COVID-19 werden behandeld op de IC in het Radboudumc vormden een belangrijk onderdeel van het onderzoek. “Bij de patiënten die uiteindelijk aan de ziekte overleden zagen we dat die twee nog niet uitgerijpte celtypen – megakaryocyten en rode bloedcellen - nadrukkelijk aanwezig waren in het bloed”, zegt IC-onderzoeker Matthijs Kox van het Radboudumc. “Megakaryocyten zijn megaproducenten van bloedplaatjes, die stolling kunnen veroorzaken. En we weten dat bloedstolsels een van de belangrijkste overlijdensoorzaken bij COVID-19 zijn. Op onze IC ontwikkelt bijvoorbeeld zeker een derde van de patiënten met COVID-19 bloedstolsels in de longen. Ongeveer dertig procent van hen overlijdt eraan.
Passend bij symptomen
Samen met hoogleraar Intensive Care Peter Pickkers en PhD-er Niklas Bruse was Kox verantwoordelijk voor de Nederlandse bijdrage aan het onderzoek. De gevonden resultaten passen bij de symptomen die artsen in het ziekenhuis zien en bieden ook een mogelijke verklaring. Kox: “Het is denkbaar dat die megakaryocyten in het bloed veel bloedplaatjes aanmaken met een grotere stollingsneiging. Dat moeten we nader onderzoeken. En de duidelijke toename van niet uitgerijpte rode bloedcellen is meestal een indicatie voor zuurstofgebrek. Die toename zien we niet alleen bij COVID-19, maar ook bij andere ernstige longziekten.”
Publicatie in Immunity: Longitudinal multi-omics analyses identify responses of megakaryocytes, erythroid cells and plasmablasts as hallmarks of severe COVID-19 trajectories