Wie COVID-19 zu Diabetes führen kann

Neben der Lungenentzündung, Blutgerinnseln und anderen schwerwiegenden Gesundheitszuständen, die durch SARS-CoV-2 (das COVID-19-Virus) verursacht werden, haben einige Studien auch einen anderen beunruhigenden Zusammenhang identifiziert. Manche Menschen können nach einer akuten COVID-19-Infektion Diabetes entwickeln.

Wie kann das Coronavirus Diabetes verursachen? Zwei neue Studien, die von den National Institutes of Health in den USA unterstützt werden, helfen, diese wichtige Frage zu beantworten und bestätigen, dass SARS-CoV-2 die insulinproduzierenden Zellen des Körpers angreifen und beeinträchtigen kann. Die Ergebnisse werden als Pre-Proofs in der Fachzeitschrift Cell Metabolism . veröffentlicht [1,2].

Typ-1-Diabetes tritt auf, wenn Betazellen in der Bauchspeicheldrüse nicht genügend Insulin absondern, um dem Körper zu ermöglichen, Nahrung nach einer Mahlzeit optimal zu verstoffwechseln. Als Folge dieses Insulinmangels steigt der Blutzuckerspiegel an, was das Kennzeichen von Diabetes ist.

Frühere Laborstudien hatten darauf hingewiesen, dass SARS-CoV-2 menschliche Betazellen infizieren kann [3]. Die Studien zeigten auch, dass sich dieses gefährliche Virus in diesen insulinproduzierenden Betazellen replizieren kann, um mehr Kopien von sich selbst zu machen und sich auf andere Zellen auszubreiten [4].

Diese neuesten Studien bauen auf diesen früheren Studien auf, um mehr über den Zusammenhang zwischen COVID-19 und Diabetes zu erfahren. Die Studien wurden von zwei unabhängigen Teams durchgeführt. Ein Team wurde von Peter Jackson von der Stanford University School of Medicine, Palo Alto, Kalifornien, geleitet; und das andere Team wurde von Shuibing Chen von Weill Cornell Medicine, New York, geleitet.

Beide Studien bestätigten eine Infektion von Pankreas-Beta-Zellen in Autopsieproben von Menschen, die an COVID-19 gestorben sind. Weitere Studien des Jackson-Teams deuten darauf hin, dass das Coronavirus bevorzugt die insulinproduzierenden Betazellen infiziert.

Dieser Befund ist biologisch sinnvoll. Betazellen und andere Zelltypen in der Bauchspeicheldrüse exprimieren das ACE2-Rezeptorprotein, das TMPRSS2-Enzymprotein und Neuropilin 1 (NRP1). SARS-CoV-2 hängt von diesen Proteinen ab, um in menschliche Zellen einzudringen und diese zu infizieren. Tatsächlich sah das Chen-Team in den Studien an obduziertem Bauchspeicheldrüsengewebe Anzeichen des Coronavirus sowohl in insulinproduzierenden Betazellen als auch in mehreren anderen Zelltypen der Bauchspeicheldrüse.

Die neuen Ergebnisse zeigen auch, dass die Coronavirus-Infektion die Funktion des Inselgewebes verändert – des Pankreasgewebes, das Beta-Zellen enthält. Beide Teams berichten von Beweisen, dass eine Infektion mit SARS-CoV-2 zu einer reduzierten Produktion und Freisetzung von Insulin aus dem Inselgewebe der Bauchspeicheldrüse führt. Das Jackson-Team fand auch heraus, dass die Infektion direkt zum Tod einiger dieser überaus wichtigen Betazellen führt. Und sie zeigten, dass dieser Prozess durch Blockieren von NRP1 vermieden werden könnte.

Neben dem Verlust von Betazellen kann die Infektion auch das Schicksal der überlebenden Zellen verändern. Chens Team führte eine Einzelzellanalyse durch, um die Veränderungen der Genaktivität in Pankreaszellen nach einer SARS-CoV-2-Infektion sorgfältig zu untersuchen. Diese Studien zeigten, dass Betazellen einen Prozess der Transdifferenzierung durchlaufen, bei dem sie anscheinend umprogrammiert werden.

Dabei produzieren die Zellen weniger Insulin und mehr Glucagon. Glucagon ist ein Hormon, das den Abbau von Glykogen in der Leber in Glukose fördert. Die Zellen begannen auch, höhere Mengen eines Verdauungsenzyms namens Trypsin 1 zu produzieren. Wichtig ist, dass die Studien auch zeigten, dass dieser Transdifferenzierungsprozess durch eine Chemikalie (genannt trans-ISRIB) rückgängig gemacht werden kann, von der bekannt ist, dass sie eine wichtige zelluläre Reaktion auf Stress reduziert.

Die Folgen dieser Transdifferenzierung von Betazellen sind noch nicht klar, aber es wird vorhergesagt, dass sie den Insulinmangel verschlimmern und den Blutzuckerspiegel erhöhen. Weitere Studien sind erforderlich, um zu verstehen, wie SARS-CoV-2 die Bauchspeicheldrüse erreicht und welche Rolle das Immunsystem bei dem Schaden spielen könnte. Vor allem sind diese Studien eine weitere Erinnerung daran, wie wichtig es ist, sich selbst, Ihre Familienmitglieder und Ihre Gemeinschaft vor COVID-19 zu schützen, indem Sie sich impfen lassen, wenn Sie dies noch nicht getan haben – und Ihre Lieben dazu ermutigen, dasselbe zu tun.

Referenz:

[1] SARS-CoV-2-Infektion induziert Betazelltransdifferenzierung. Tanget al. Cell Metab 2021 19. Mai; S1550-4131(21)00232-1.

[2] SARS-CoV-2 infiziert menschliche Betazellen der Bauchspeicheldrüse und löst Betazellschädigungen aus. Wuet al. Zellmetab. 18. Mai 2021;S1550-4131(21)00230-8.

[3] Eine auf menschlichen pluripotenten Stammzellen basierende Plattform zur Untersuchung des SARS-CoV-2-Tropismus und zur Modellierung einer Virusinfektion in menschlichen Zellen und Organoiden. Yang L, Han Y, Nilsson-Payant BE, Evans T, Schwartz RE, Chen S, et al. Zellstammzelle. 02.07.2020;27(1):125-136.e7.

[4] SARS-CoV-2 infiziert und repliziert in Zellen der menschlichen endokrinen und exokrinen Bauchspeicheldrüse. Müller JA, Groß R, Conzelmann C, Münch J, Heller S, Kleger A, et al. Nat Metab. Februar 2021;3(2):149-165.