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Wie verändert eine COVID-19-Infektion die Blutzellen langfristig

Mit der Echtzeit-Deformationszytometrie konnten Forscher des Max-Planck-Zentrums für Physik und Medizin in Erlangen zeigen: Covid-19 verändert die Größe und Steifheit der roten und weißen Blutkörperchen dramatisch – manchmal über einen Zeitraum von Monaten. Diese Ergebnisse könnten helfen zu erklären, warum einige Infizierte noch lange nach der Infektion über Symptome klagen (Long-Covid).

Kurzatmigkeit, Müdigkeit und Kopfschmerzen: Bei einigen Patienten treten die Langzeitfolgen einer schweren SARS-CoV-2-Infektion noch nach sechs Monaten oder länger auf. Das Post-Covid-19-Syndrom, auch Coronavirus-Langlebigkeit genannt, ist noch wenig verstanden. Klar ist, dass im Krankheitsverlauf oft die Durchblutung gestört ist, gefährliche Verstopfungen in den Blutgefäßen auftreten können und der Sauerstofftransport in ihnen eingeschränkt ist. All dies sind Phänomene, bei denen Blutzellen und ihre physikalischen Eigenschaften eine große Rolle spielen.

Um diesen Aspekt zu untersuchen, hat ein Team von Wissenschaftlern um Markéta Kubánková, Jochen Guck und Martin Kräter vom Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin, dem Max-Planck-Institut für die Wissenschaft des Lichts (MPL) und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen . -Nürnberg und das Deutsche Zentrum für Immuntherapie haben den mechanischen Zustand der roten und weißen Blutkörperchen gemessen. „Wir konnten deutliche und lang anhaltende Veränderungen in Zellen nachweisen – sowohl während einer akuten Infektion als auch danach“, sagt Professor Jock, derzeit Geschäftsführer des MPL. Die Forschungsgruppe hat ihre Ergebnisse jetzt in der renommierten Fachzeitschrift veröffentlicht Biophysikalisches Journal.

Zur Analyse von Blutzellen nutzten sie eine selbst entwickelte Methode namens Real-Time Distortion Measurement (RT-DC), die kürzlich mit dem renommierten Medical Valley Award ausgezeichnet wurde. Bei dieser Methode schicken Forscher Blutzellen mit hoher Geschwindigkeit durch einen engen Kanal. Dabei werden Leukozyten und Erythrozyten gestreckt. Eine Hochgeschwindigkeitskamera zeichnet jede einzelne durch ein Mikroskop auf, und eine kundenspezifische Software identifiziert die vorhandenen Zelltypen und wie groß und verzerrt sie sind. Bis zu 1.000 Blutzellen können pro Sekunde analysiert werden. Der Vorteil der Methode: Die Markierung der Zellen ist schnell und ohne langwierige Prozedur.

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Diese Methode kann als Frühwarnsystem dienen, um zukünftige Epidemien durch unbekannte Viren zu erkennen فيروس

Biophysiker aus Erlangen untersuchten als Vergleichsgruppe mehr als vier Millionen Blutzellen von 17 akut erkrankten Patienten mit Covid-19, von 14 Genesenen und 24 Gesunden. Sie fanden zum Beispiel heraus, dass die Größe und Deformation der roten Blutkörperchen bei Patienten mit dieser Krankheit stark von denen gesunder Menschen abweicht. Dies weist auf eine Schädigung dieser Zellen hin und könnte das erhöhte Risiko einer Blutgefäßverstopfung und Embolie in der Lunge erklären. Außerdem kann die Sauerstoffversorgung, eine der Hauptfunktionen der Erythrozyten, bei Betroffenen beeinträchtigt sein. Lymphozyten (eine Art von weißen Blutkörperchen, die für die erworbene Immunabwehr verantwortlich sind) wiederum waren bei COVID-19-Patienten deutlich weicher, was in der Regel auf eine starke Immunreaktion hindeutet. Die Forscher machten ähnliche Beobachtungen an neutrophilen Granulozyten, einer anderen Gruppe von weißen Blutkörperchen, die an der angeborenen Immunantwort beteiligt sind. Selbst diese Zellen blieben sieben Monate nach der akuten Infektion drastisch verändert. „Wir vermuten, dass das Zytoskelett von Immunzellen, das maßgeblich für die Zellfunktion verantwortlich ist, verändert wurde“, erklärt Markita Kubankova, Erstautorin des Forschungsartikels. Aus ihrer Sicht hat die Echtzeit-Deformationszytometrie das Potenzial, routinemäßig bei der Diagnose von Covid-19 eingesetzt zu werden – und sogar als Frühwarnsystem gegen zukünftige Pandemien durch bisher unbekannte Viren zu dienen.

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Originalbeitrag

Marketa Kobankova, Bettina Huberger, Jacob Hofmanns, Julia Forrest, Martin Hermann, Jochen Jock, Martin Crater

Der physische Phänotyp der Blutzellen ist bei COVID-19 verändert

Biophysikalisches Journal, 2021, ISSN 0006-3495

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