Wie Coronaviren unsere Zellen altern lassen – und was sich dagegen tun lässt

Wenn Zellen von Viren befallen werden, ist dies mit tiefgreifenden biologischen Veränderungen verbunden. Unter anderem werden die infizierten Zellen in einen Zustand zellulärer Seneszenz versetzt – sie altern vorzeitig. Dieser Zustand geht mit einem sogenannten Seneszenz-assoziierten sekretorischen Phänotyp (SASP) einher, der unter anderem durch die Freisetzung proinflammatorischer Zytokine, extrazellulärer matrixaktiver Faktoren und prokoagulatorischer Mediatoren charakterisiert ist.

Mit diesem Phänomen beschäftigten sich Wissenschaftler an der Berliner Charité, die die Ergebnisse ihrer Studien jetzt im Fachjournal »Nature« publiziert haben. Sie überprüften die Hypothese, dass eine Zellalterung mit einem massiven SASP bei Covid-19-Patienten eine Rolle spielt und entscheidend Organschäden und einen schweren Covid-19-Verlauf mit beeinflusst.

Die Wissenschaftler zeigen, dass SARS-CoV-2, wie auch andere Viren, tatsächlich in infizierten Zellen zelluläre Seneszenz als primäre Stressreaktion hervorruft (virusinduzierte Seneszenz , VIS). So ließen sich bei Covid-19-Patienten bekannte Seneszenzmarker in situ in der Atemwegsschleimhaut nachweisen, die bei Nicht-Covid-19-Kontrollen nicht gefunden wurden. Diese durch Infektion gealterten Zellen leiten eine lawinenartige Entzündungsreaktion ein, an deren Ende die Covid-19-typische Lungenentzündung steht.

VIS-Zellen in den oberen Atemwegen setzen eine Reihe von Zytokinen frei, die Makrophagen anlocken und aktivieren. Diese Immunzellen werden ebenfalls in einen seneszenten Zustand versetzt und schütten in SASP-ähnlicher Form Entzündungsstoffe aus. In der Folge wird in weiteren Zellarten, etwa den Endothelzellen der Blutgefäße der Lunge, eine sekundäre Seneszenz angestoßen.

Ferner ließ sich die Bildung neutrophiler extrazellulären Fallen (NET), also Netzwerke extrazellulärer Fasern, die hauptsächlich aus DNA von Neutrophilen bestehen, sowie die Aktivierung von Thrombozyten und Gerinnungsfaktoren nachweisen. Zusammen wirkt dies systemisch und lokal prokoagulatorisch, was unter anderem das Risiko von Mikrothromben in der Lunge erhöht – ein charakteristisches Zeichen von Covid-19. »Offenbar ist das zelluläre Stressprogramm der Seneszenz ein sehr wichtiger Treiber eines Entzündungssturms, der eine Vielzahl charakteristischer Merkmale der Covid-19-Lungenentzündung, wie Gefäßschädigungen oder Mikrothrombosen, maßgeblich verursacht«, erklärt Dr. Soyoung Lee von der Charité, Erstautorin der Studie, in einer Mitteilung.