Herzschädigung durch COVID-19: Autopsiestudie gibt Hinweise auf Pathomechanismus

Ein Forschungsteam der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) zeigt anhand der postmortalen Untersuchung der Herzen von 24 Menschen mit schwerem COVID-19-Verlauf erstmals auf, dass es durch die virusbedingte Entzündung zu Veränderungen in den kleinsten Herzgefäßen kommt.

Schwere Krankheitsverläufe einer COVID-19-Infektion beeinträchtigen nicht nur die Lungenfunktion, sondern können auch lebensbedrohliche Folgen für das Herz hervorrufen. Das Spektrum reicht von einer akuten Myokarditis bis zu einer chronischen Einschränkung der Pumpfunktion des Herzens. Die grundlegenden Schädigungsmuster konnten bis zum heutigen Tag nicht gänzlich nachgewiesen werden.

Ein interdisziplinäres Forschungsteam unter Leitung von Prof. Danny Jonigk, Christopher Werlein und PD Dr. Mark Kühnel vom Institut für Pathologie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) hat jetzt mit Hilfe innovativer molekularer Verfahren und hochauflösender Mikroskopie gezeigt, wie die andauernde Entzündung bei COVID-19 das Herzgewebe angreift und langfristig die kleinsten Herzkranzgefäße umbaut, indem spezielle Vorläuferzellen des Immunsystems aus dem Blut in das Herz gelotst werden. „Wir kommen zu dem Schluss, dass es sich bei der Herzbeteiligung bei COVID-19 um einen angiozentrischen, von Makrophagen gesteuerten Entzündungsprozess handelt, der sich von den klassischen antiviralen Entzündungsreaktionen unterscheidet und durch konventionelle histopathologische Analysen erheblich unterschätzt wird“, so das Fazit der in „Angiogenesis“ publizierten Studie. 

Um die Mechanismen der durch COVID-19 ausgelösten Herzmuskelschädigung aufzuklären, haben die Forschenden Herzgewebe von 24 verstorbenen Patientinnen und Patienten mit schweren COVID-19-Verläufen untersucht und diese mit Gewebeproben nach schweren Grippe-Infektionen durch das Influenzavirus (n=16) sowie nach schweren, durch andere Viren verursachte Herzmuskelentzündungen (n=8) und nichtentzündlichem Herzgewebe (n=9) verglichen. Obwohl bei der COVID-19-Herzschädigung – anders als bei den Vergleichsproben – histopathologisch keine klassische Entzündung des Herzgewebes festzustellen war, fand das Forschungsteam jedoch eine große Ansammlung von fehlaktivierten Entzündungszellen, nämlich Makrophagen und Monozyten. „Diese Monozyten haben eine herausragende Bedeutung als Vorläuferzellen der Blutgefäßneubildung und können in kürzester Zeit das Blutgefäßsystem umbauen“, erklärt der Erstautor der Studie Werlein.

Ausgelöst durch die Infektion mit SARS-CoV-2 sammeln sich in den nur wenige Millimeter dicken Herzgefäßen kleine Thromben an. „Diese Ultrathromben verändern den Blutstrom erheblich und damit auch die Sauerstoffversorgung“, betont Kühnel. Das ruft die Monozyten auf den Plan, die sich an die inneren Gefäßwände heften und dort den Gefäßumbau – auch intussuszeptive Angiogenese genannt – in Gang setzen. Diesen Prozess hat das Team bereits zuvor in anderen Organen von COVID-19-Betroffenen als charakteristisches Schädigungsmuster beschrieben.

Was möglicherweise als kurzfristige Rettungsreaktion des Körpers gedacht ist, um den verminderten Blutfluss und die Unterversorgung mit Sauerstoff auszugleichen, könnte zur chronischen Schädigung des Herzens und zu Long-COVID führen, vermuten die Forschenden. „Auf jeden Fall bestätigen die neuesten Untersuchungen unsere frühere Annahme, dass SARS-CoV-2 systemisch alle Gefäße im Körper angreift und diese langfristig umbaut“, betont Jonigk.

Die Arbeit ist in Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Lungenforschung (DZL) am Standort Hannover BREATH, der Universitätsklinik Aachen, der Universitätsmedizin Mainz und der Georg-August-Universität Göttingen entstanden.

(ah)