Wie ACE-2 und CD147 die Covid-19-Infektion in den Nieren vermitteln

Als eines der Hauptziele von Covid-19 kann eine Infektion in den Nieren zu erheblichen Komplikationen im Zusammenhang mit Nierenerkrankungen sowie zu Nierenversagen führen. Nierenschäden können auch bei Patienten mit einer leichten Infektion auftreten. Das Erste Installation dieser zweiteiligen Serie identifizierten eine Gruppe unterstützender Zellen in den Nieren, sogenannte Podozyten, die besonders anfällig für Infektionen und nachfolgende Verletzungen im Zusammenhang mit SARS-CoV-2 sind. Um zu beantworten, warum aus Stammzellen gewonnene Podozyten so anfällig für Infektionen sind, müssen wir uns überlegen, wie das Virus diese Wirtszellen binden und in sie eindringen kann. Anstelle von ACE-2-Rezeptoren, Kalejaiye et al. fanden heraus, dass die Bindung an CD147-Rezeptoren auf aus Stammzellen stammenden Nierenpodozyten der bevorzugte Mechanismus ist, durch den SARS-CoV-2 diese Zellen infiziert.

Hier werden wir die bedeutenden Ergebnisse von Kalejaiye et al. weiter diskutieren, die Aufschluss darüber geben könnten, wie nicht nur die Nieren vor Infektionen geschützt werden können, sondern auch andere gefährdete Zellen und Gewebe im ganzen Körper.

Zu Beginn der Pandemie wurde das Angiotensin-Converting-Enzym 2 oder ACE-2 als Schlüsselbindungsstelle für SARS-CoV-2 identifiziert. Jüngste Studien haben jedoch über eine relativ geringe Expression von ACE-2-Rezeptoren in den verschiedenen Geweben und Organen berichtet, die Covid-19 hauptsächlich infiziert, insbesondere die Lunge. Kalejaiye et al. waren überrascht festzustellen, dass Nierenpodozyten sogar noch geringere Mengen an ACE-2-Rezeptoren exprimieren. Im Vergleich zu Lungenzellen ist die ACE-2-Expression in aus Stammzellen gewonnenen Nierenpodozyten 10-mal geringer. Diese Zellen exprimierten auch weniger des TMPRSS2-Enzyms, das normalerweise zusammen mit ACE-2 wirkt, als Lungenepithelzellen.

Angesichts der geringen ACE-2-Expression in vielen dieser Zellen wird CD147, auch bekannt als Basigin oder EMMPRIN, zunehmend als alternativer Mechanismus für Virusinfektionen erkannt. Dieses Transmembran-Glykoprotein ist ein Mitglied der Immunglobulin-Superfamilie, das die Erkennung, Bindung und Adhäsion von extrazellulären Substanzen an der Zelloberfläche fördert. CD147-Rezeptoren spielen eine entscheidende Rolle bei der Erleichterung des Zellstoffwechsels und der Zellkommunikation sowie bei der Regulierung der Reaktionsfähigkeit von Lymphozyten. Studien weisen darauf hin, dass diese Rezeptoren an mehreren Infektionskrankheiten beteiligt sind, einschließlich Hepatitis B- und C-Viren und HIV.

Kalejaiye et al. spekulierten daher, ob CD147-Rezeptoren der primäre Mechanismus sein könnten, durch den Nierenpodozyten infiziert werden. Sie beobachteten eine stärkere Expression dieser Rezeptoren in Nierenpodozyten im Vergleich zu Lungen- und Dickdarmzellen. Der Grad der CD147-Expression in Nierenpodozyten korrelierte auch mit der Schwere der Infektion, gemessen daran, wie viel Virusgehalt in den Zellen nachgewiesen wurde. Die Verwendung von Antikörpern zur Blockierung dieser Rezeptoren reduzierte die Infektionsrate, was darauf hindeutet, dass CD147 ein Schlüsselrezeptor für die Bindung und Infektion von SARS-CoV-2 ist.

Dies bedeutet nicht, dass SARS-CoV-2 bei der Infektion von Nierenpodozyten nicht auch auf ACE-2-Rezeptoren wirkt. Die alleinige Blockierung dieser ACE-2-Rezeptoren verringerte auch die Schwere der Covid-19-Infektion in diesen Zellen. Kalejaiye et al. beobachteten tatsächlich die niedrigsten Infektionsraten, wenn sowohl ACE-2- als auch CD147-Rezeptoren blockiert waren. Daher ist es wahrscheinlich, dass sowohl ACE-2 als auch CD147 an der Covid-19-Infektion von Nierenpodozyten beteiligt sind.

Die SARS-CoV-2-Bindung an ACE-2- und CD147-Rezeptoren kann ebenfalls so koreguliert werden, dass die Aktivität in einem die Expression eines anderen beeinflusst. Kalejaiye et al. fanden heraus, dass die Behandlung von Nierenpodozyten mit ACE-2-Antikörpern die Herunterregulierung von CD147 induzierte, mit einem ähnlichen Effekt, dass CD147-Antikörper die Expression von ACE-2-Rezeptoren verringerten. Dennoch blockierte die Blockierung dieser Rezeptoren die Infektion nicht vollständig, was darauf hindeutet, dass mehr Forschung erforderlich ist, um andere Arten von Rezeptoren zu identifizieren, die die Bindung und den Eintritt von SARS-CoV-2 in die Zelle erleichtern könnten.

Zu verstehen, wie das Virus Zellen infiziert und in sie eindringt, kann ein nützliches Instrument zur Identifizierung antiviraler Ziele für Covid-19 sein. Obwohl ACE-2 weithin als Schlüsselrezeptor für die Bindung von SARS-CoV-2 anerkannt ist, können Medikamente, die diese Rezeptoren blockieren, seine verschiedenen Schutzfunktionen beeinträchtigen, einschließlich der Aufrechterhaltung des Blutdrucks und des Schutzes vor Herz- und Nierenschäden. Andererseits kann die Blockierung von CD147-Proteinen die Virusaufnahme, insbesondere in Nierenpodozyten, mit relativ weniger Nebenwirkungen reduzieren. Wir beginnen jedoch gerade erst, die komplexe Rolle zu verstehen, die CD147 bei Covid-19 spielt. Zukünftige Studien müssen Wege finden, wie Medikamente, die sowohl auf CD147 als auch auf ACE-2 abzielen, eine SARS-CoV-2-Infektion sicher und wirksam verhindern können.

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