Stammzellen

Covid-19 – Darum sind Raucher besonders gefährdet

Robert Klatt

Rauchen hemmt die Bildung und Reifung von Atemwegs-Stammzellen. Dies erhöht das Risiko eines schweren Covid-19-Verlaufs stark.

Los Angeles (U.S.A.). Studien lieferten bereits zu Beginn der Covid-19-Pandemie erste Indizien dafür, dass Rauchen das Risiko für einen schweren Krankheitsverlauf signifikant erhöht. Als wahrscheinlichen Grund dafür sah die Wissenschaft, dass die im Zigarettenrauch enthaltenen Substanzen die Anzahl der ACE2-Rezeptoren in der Lunge erhöhen. Diese werden von SARS-CoV-2 als Andockstellen genutzt. Bestätigt werden konnte diese These bisher aber nicht.

Wissenschaftler der University of California in Los Angeles (UCLA) haben nun mithilfe von sogenannten Air-Liquid-Interface-Kulturen untersucht, wieso Rauchen das Risiko eines schweren Covid-19-Verlaufs erhöht. Bei der dazu benutzten Zellkulturmethode haben die menschlichen Schleimhautzellen wie in den Atemorganen unmittelbaren Kontakt mit der Luft.

Nachbildung der oberen Atemwege

Laut der im Fachmagazin Cell Stem Cell publizierten Studie bildet das Modell so die oberen Atemwege nach, also den ersten Ort, den SARS-CoV-2 beim Menschen angreift. Wie Brigitte Gomperts erklärt „ist dies der Bereich, der der Schleim produziert, um Viren, Bakterien und Toxine abzufangen, und der Zellen mit fingerähnlichen Zilien enthält, die den Schleim dann abtransportieren.“ Um die Auswirkungen des Zigarettenrauchs zu untersuchen, wurde ein Teil der Kulturen einmal täglich für einen kurzen Zeitraum bedampft. Nach vier Tagen wurden die Zellkulturen mit SARS-CoV-2 infiziert.

Rauchbelastung fördert Ausbreitung des Virus

In der späteren Untersuchung zeigt sich, dass die Rauchbelastung der Zellkulturen die Vermehrung des Coronavirus im Vergleich zur Kontrollgruppe stark erhöht hat. Laut Studienleiterin Arunima Purkayastha „war die Virenlast in den Kulturen, die zuvor dem Tabakrauch ausgesetzt zwei bis dreimal höher als bei den Kontrollen.“ Überdies waren in den Zellkulturen mit Rauchbelastung deutlich mehr Schleimhautzellen von Viren befallen und die Anzahl der zellulären Selbstmord abgestorbenen Zellen lag ebenfalls signifikant höher.

Purkayastha konstatiert, „dass dies demonstriert, dass schon eine relativ kurzfristige Belastung der Atemwege mit Tabakrauch die Infektion verschlimmert, denn alle Zellen stammten ursprünglich von gesunden Nichtrauchern.“

Immunreaktion der Atemwegszellen gehemmt

Als möglichen Grund für die deutlich höhere Anfälligkeit nennen die Wissenschaftler, dass Zigarettenrauch die Bildung und Reifung vom Atemwegs-Stammzellen hemmt. Diese sind entscheidend für die Reparatur der Schleimhaut. Gomperts erklärt, dass „wenn man sich die Atemwege als die Mauern einer Burg vorstellt, bricht das Rauchen Löcher in diese Schutzmauern.“ Covid-19 tötet im Vergleich zu Nichtrauchern bei Rauchern deshalb vermehrt Schleimhautzellen ab, die nicht vollständig ersetzt werden können.

Außerdem führt der Tabakrauch zu einer Immunreaktion in den Atemwegszellen. Dies liegt laut Experimenten daran, dass durch den Rauch die Produktion des Immunbotenstoffs Interferon reduziert wird. Laut Purkayastha „verhindert die Rauchexposition dadurch eine effektive, Interferon-basierte Immunantwort der Zellen auf SARS-CoV-2 und führt zu einer aktiveren Infektion.“ Rauchen schwächt also die natürlichen Verteidigungsmechanismen und erleichtert dem Virus damit das Angreifen der Zellen.

Weitere Studien sollen nun untersuchen, ob auch Passivraucher eine höhere Anfälligkeit haben und ob die Anzahl der täglichen Zigaretten die Anfälligkeit bei Rauchern beeinflusst. Außerdem wird untersucht, ob die Anfälligkeit auch bei ehemaligen Rauchern noch erhöht ist.

Cell Stem Cell, doi: 10.1016/j.stem.2020.11.010

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