Warum trifft Covid-19 ältere Menschen stärker als jüngere?

Unser Lungengewebe wird mit dem Alter steifer. Sars-CoV-2 nützt dies m?glicherweise aus. Eine Hypothese von Caroline Uhler und G. V. Shivashankar.

Caroline Uhler, G. V. Shivashankar

Das neue Coronavirus trifft Jung und Alt. Schwere und lebensbedrohliche Krankheitsverl?ufe sind bei ?lteren Menschen jedoch h?ufiger. Warum dem so ist, ist unklar. Einige Wissenschaftler vermuten, dass dies mit dem im Alter schw?cheren Immunsystem zusammenh?ngen k?nnte. Es ist bekannt, dass Senioren für viele Infektionskrankheiten anf?lliger sind als jüngere Personen.

Allerdings k?nnte es noch eine weitere Erkl?rung geben: Wenn wir Menschen ?lter werden, ver?ndern sich die Struktur, die mechanischen Eigenschaften und die Funktionen unserer K?rperzellen. Es ist denkbar, dass sich das neue Coronavirus genau dies zunutze macht, sich in Zellen ?lterer Menschen besser vermehren kann, und dass dies schwerere Krankheitsverl?ufe begünstigt.1 Unserer Ansicht nach lohnt es sich, diese Hypothese genauer zu untersuchen. Wenn wir wissen, was genau das Virus in Zellen ?lterer Personen anstellt, wissen wir auch, bei welchen Zellfunktionen Medikamente ansetzen sollen. Diese Information ist also entscheidend für die Suche nach Wirkstoffen gegen Covid-19.

Vergr?sserte Ansicht: Coronaviren
Coronaviren vervielf?ltigen sich in einer Zelle. Rechts sind vollst?ndige Viren zu sehen. (Illustration: David S. Goodsell, RCSB Protein Data Bank; doi: 10.2210/rcsb_pdb/goodsell-gallery-023) 

Lungengewebe versteift im Alter

Wenn das neue Coronavirus Menschen infiziert, bef?llt es als erstes die Schleimhautzellen (Epithelzellen) des Atmungstrakts. Im Zellinnern übernimmt das Virus die Kontrolle über die Zelle, um massenhaft neue Viren zu produzieren, welche die Zelle schliesslich freil?sst – bereit, die n?chsten Zellen im selben K?rper zu befallen und über Tr?pfchen beim Husten oder Niesen weitere Menschen zu infizieren. Zwar dringt das neue Coronavirus sowohl bei jungen als auch alten Menschen in K?rperzellen ein. Die Folgen davon k?nnen sich aber unter Umst?nden stark unterscheiden. Wie kommt es dazu?

Es ist bekannt, dass das Gewebe der Lungen und der Atemwege mit zunehmendem Alter an Elastizit?t verliert. Dies hat unter anderem mit den Bindegewebszellen in diesen Organen zu tun, die im Alter vermehrt Proteinfasern im Gewebe ablagern, das Gewebe versteift. Dies wiederum hat einen Einfluss auf die mechanischen Prozesse im Innern der Schleimhautzellen und sogar auf die genetische Steuerung ihrer Zellfunktionen. Diesen Zusammenhang von Mechanik und Zellfunktionen haben wir in den letzten Jahren in unserer gemeinsamen Forschung aufgezeigt.2

?Man sollte bei der Wirkstoffsuche den Fokus erweitern, auf Stoffe, welche die Virusvermehrung hemmen oder die mechanischn Eigenschaften der Zelle beeinflussen.?Caroline Uhler und G. V. Shivashankar

Da Coronaviren um sich zu vermehren auf die Funktionen ihrer Wirtszellen angewiesen sind, und diese Funktionen wiederum von den mechanischen Eigenschaften der Zelle abh?ngen, vermuten wir, dass die unterschiedliche Mechanik und Funktionen von Zellen ?lterer Menschen die Vermehrung des Virus begünstigen k?nnten. Ob dem tats?chlich so ist, k?nnte man zum Beispiel mithilfe von Biopsien oder Zellkulturexperimenten untersuchen.

Nicht nur die Infektion beachten

Unsere ?berlegungen geben auch Hinweise für die Entwicklung von Medikamenten gegen Covid-19. Ein Schwerpunkt der Forschung liegt derzeit auf dem Prozess der unmittelbaren Infektion der Zelle: Wissenschaftler suchen nach Wirkstoffen, die verhindern, dass das Virus Zellen infizieren kann. Diese Infektion scheint allerdings bei allen Patienten ?hnlich abzulaufen – auch bei solchen mit schwachen Symptomen. Wenn man dies bedenkt und unsere Hypothese berücksichtigt, sollte man bei der Wirkstoffsuche den Fokus erweitern, auf Stoffe, welche die Virusvermehrung hemmen oder die mechanischen Eigenschaften der Zelle beeinflussen.

Wir planen, In-vitro-Modelle und Machine-Learning-Methoden zu entwickeln, mit denen man Wirkstoffkandidaten testen kann – sowohl zugelassene Medikamente, die man umwidmen k?nnte, als auch neuentwickelte Wirkstoffe. Denn es ist wichtig, dass wir uns in der Forschung zu Sars-CoV-2 nicht nur auf das Virus selbst konzentrieren, sondern auch untersuchen, wie sich das Virus in den Zellen von jungen und alten Menschen verh?lt. Und dabei sollten wir uns nicht nur mit den genomischen Unterschieden zwischen diesen Zellen befassen, sondern auch mit den mechanischen Unterschieden.

Referenzen

1 Uhler C, Shivashankar GV: Mechano-genomic regulation of coronaviruses and its interplay with ageing. Nature Reviews Molecular Cell Biology 2020, doi: externe Seite10.1038/s41580-020-0242-z

2 Uhler C, Shivashankar GV: Regulation of genome organization and gene expression by nuclear mechanotransduction. Nature Reviews Molecular Cell Biology 2017. 18: 717, doi: externe Seite10.1038/nrm.2017.101

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