Het is nog steeds een raadsel voor medische professionals waarom COVID-19 patiënten vaak lijden aan een ernstig tot levensbedreigend zuurstoftekort – met arteriële zuurstofniveaus die zelfs lager zijn dan 50 mmHg – maar dit tekort niet opmerken. Ze ervaren geen kortademigheid en vertonen ook geen significante versnelling van de ademhaling. Als gevolg daarvan wordt een longontsteking ook vaak te laat ontdekt, wat dan kan leiden tot een snelle verslechtering van hun toestand en zelfs de dood. Onderzoekers van de Universiteit van Sevilla hebben nu een mogelijke trigger voor dit fenomeen gevonden.
Alarm defect bij infectie
Tot nu toe namen medische deskundigen altijd aan dat een infectie van de longen en de luchtwegen door het SARS-CoV-2-virus het ernstige verloop van COVID-19 triggert. Recente autopsiestudies hebben nu een andere oorzaak aan het licht gebracht: het virus infecteert blijkbaar de sensoren die de bloedzuurstofniveaus meten en alarm slaan als er een tekort is. Mensen ademen sneller om het gebrek aan zuurstof te compenseren.
Deze sensoren bevinden zich onder andere in de halsslagader, en bij sommige mensen zijn ze uitgerust met talrijke ACE2-receptoren. De receptoren waar SARS-CoV-2 aandokt en dus de cellen binnendringt. Als deze sensoren uitgeschakeld zijn, gaat het alarm niet af en merkt de persoon het gebrek niet op. Maar als deze ‘stille hypoxemie’ leidt tot een plotselinge, kritische onbalans, kan het resultaat fataal zijn.
“Daarom zou remming van het reactievermogen van het halsslagaderlichaam op hypoxie een plausibele verklaring kunnen zijn voor de verminderde ademhalingsaandrijving en verminderde dyspneu die de ‘stille hypoxemie’ kenmerken die bij COVID-19 patiënten wordt waargenomen”, schrijven Javier Villadiego en zijn collega’s van de Universiteit van Sevilla in hun in het tijdschrift Function.
Om het alarmsysteem te laten werken, moeten verschillende systemen in het lichaam samenwerken. Onder hen is het renin-angiotensine systeem en zijn belangrijkste componenten, die het angiotensine-converterende enzym 2 (ACE2) omvat.
Onderzoeken in autopsies
Bij autopsies hebben de wetenschappers met behulp van speciale kleuring van weefselmonsters onderzocht in hoeverre ACE2-receptoren aanwezig waren op glomus caroticumcellen. “Zoals verwacht, verschenen er ACE2-vlekken in de bloedvaten,” leggen de artsen uit. “Maar de sterke ACE2-kleuring was ook duidelijk te zien in de kleine haarvaten van de halsslagsensoren […], wat suggereert dat het werd geproduceerd door glomuscellen.”
Daarnaast onderzochten ze ook monsters van achttien gezonde personen, waarbij ze ook mRNA van de ACE2-receptor in de sensorcellen detecteerden. Dat duidde ook op de productie van het enzym, zeiden ze.
Op basis van hun bevindingen veronderstellen Villadiego en zijn collega’s dat het virus in het begin van de infectie de mitochondriale functie in deze cellen zodanig aantast dat ze niet meer goed functioneren. “De uitdrukking van ACE2 in deze haarvaten suggereert dat zuurstofgevoelige glomuscellen potentiële doelwitten kunnen zijn voor SARS-CoV-2-infectie.”
Maar waarom doen deze problemen zich voor bij sommige getroffen personen en bij andere niet? Ook daar vonden de onderzoekers een mogelijke verklaring voor. “Onze gegevens tonen een hoge individuele variabiliteit in ACE2-expressie in menselijk CB-weefsel. Dit zou kunnen verklaren waarom ‘stille hypoxemie’ willekeurig lijkt voor te komen bij COVID-19 patiënten.”
Nadere onderzoek nodig
Nadere onderzoek zouden moeten worden gedaan voordat de gestelde hypothesen als feiten worden bewezen. Zowel bij COVID-19 patiënten als in het laboratorium op muismodellen, benadrukken de wetenschappers. “Als onze hypothese wordt bevestigd, zou dit het gebruik van CB-activatoren als ademhalingsstimulerende middelen bij COVID-19-patiënten rechtvaardigen”, schrijven ze ter afsluiting. “Deze medicijnen werken stroomafwaarts van de mitochondriale zuurstofsensor door directe blokkering van K+-kanalen in de glomuscellen.”
