Da die COvID-19-Pandemie weltweit unvermindert anhält, fällt es Wissenschaftlern schwer, die vielen rätselhaften Aspekte zu lösen, wie das Virus, das die tödliche Krankheit verursacht, die Lunge und andere Körperteile angreift. Eines der größten und lebensbedrohlichsten Rätsel ist, wie das Virus eine „stille Hypoxie“ verursacht, eine Erkrankung, bei der der Sauerstoffgehalt im Körper ungewöhnlich niedrig ist. Dies führt im Laufe der Zeit zu irreparablen Schäden an lebenswichtigen Organen. Dank Computermodellen und Vergleichen mit realen Patientendaten haben die biomedizinischen Ingenieure und Mitarbeiter der University of Vermont der Boston University nun begonnen, das Rätsel zu lösen. Lesen Sie auch – Delhi Gesundheitspersonal leidet nach dem COVID-19-Impfstoff unter einer leichten Reaktion: Was Sie erwarten sollten
Ein gefährlicher Zustand, der sich lautlos einschleicht
Trotz des gefährlich niedrigen Sauerstoffgehalts zeigen viele Menschen, die mit schweren Fällen von COVID-19 infiziert sind, manchmal keine Symptome von Atemnot oder Atembeschwerden. Die Fähigkeit von Hypoxia, leise Schaden zuzufügen, ist der Grund, warum es als „still“ bezeichnet wurde. Bei Coronavirus-Patienten wird angenommen, dass die Infektion zuerst die Lunge schädigt und Teile von ihnen funktionsunfähig macht. Diese Gewebe verlieren Sauerstoff und hören auf zu arbeiten. Sie infundieren den Blutkreislauf nicht mehr mit Sauerstoff und verursachen eine stille Hypoxie. Wie genau dieser Dominoeffekt auftritt, war bisher nicht klar. Lesen Sie auch – Schneller Bluttest sagt COVID-19-Patienten mit hohem Risiko für schwere Erkrankungen voraus: Studie
Das Fehlen von Symptomen erschwert die Diagnose
Anfangs waren sich die Forscher nicht sicher, wie dies geschieht. Einige Coronavirus-Patienten haben erlebt, was einige Experten als Blutsauerstoffwerte beschrieben haben, die „mit dem Leben unvereinbar“ sind. Beunruhigenderweise zeigten viele dieser Patienten bei Lungenscans kaum oder gar keine Anzeichen von Anomalien. Um den Ursachen einer stillen Hypoxie auf den Grund zu gehen, testeten die biomedizinischen Ingenieure von BU mithilfe von Computermodellen drei verschiedene Szenarien, um zu erklären, wie und warum die Lunge den Blutkreislauf nicht mehr mit Sauerstoff versorgt. Ihre Forschung, die in veröffentlicht wurde Naturkommunikationzeigt, dass eine stille Hypoxie wahrscheinlich durch eine Kombination von biologischen Mechanismen verursacht wird, die gleichzeitig in der Lunge von COVID-19-Patienten auftreten können. Lesen Sie auch – “Ansteckender” britischer Stamm könnte bis März 2021 zur dominanten COVID-19-Variante werden, warnt CDC
Blutgefäße verengen sich in Bereichen der Lunge ohne Sauerstoff
Normalerweise erfüllen die Lungen die lebenserhaltende Aufgabe des Gasaustauschs, indem sie beim Einatmen jeder Zelle im Körper Sauerstoff zuführen und uns bei jedem Ausatmen von Kohlendioxid befreien. Gesunde Lungen halten den Sauerstoffgehalt des Blutes auf einem Niveau zwischen 95 und 100 Prozent. Wenn es unter 92 Prozent sinkt, gibt dies Anlass zur Sorge, und ein Arzt könnte beschließen, mit zusätzlichem Sauerstoff einzugreifen. Die Forscher untersuchten zunächst, wie sich COVID-19 auf die Fähigkeit der Lunge auswirkt, zu regulieren, wohin das Blut geleitet wird. Normalerweise verengen sich die Blutgefäße in diesen Bereichen, wenn Bereiche der Lunge aufgrund von Infektionsschäden nicht viel Sauerstoff sammeln. Dies ist eigentlich eine gute Sache, zu der sich unsere Lungen entwickelt haben, da sie das Blut dazu zwingt, stattdessen durch mit Sauerstoff gefülltes Lungengewebe zu fließen, das dann im Rest des Körpers zirkuliert.
COVID-Patienten verlieren die Fähigkeit, den Blutfluss auf beschädigtes Lungengewebe zu beschränken
Vorläufige klinische Daten deuten jedoch darauf hin, dass die Lunge einiger COVID-19-Patienten die Fähigkeit verloren hatte, den Blutfluss auf bereits beschädigtes Gewebe zu beschränken, und im Gegensatz dazu diese Blutgefäße möglicherweise noch mehr öffnete – etwas, das schwer zu sehen oder zu messen ist auf einem CT-Scan.
- Mithilfe eines rechnergestützten Lungenmodells testeten die Forscher diese Theorie und stellten fest, dass der Blutfluss in Bereichen der Lunge, die sich nicht mehr sammeln können, tatsächlich viel höher sein muss als normal, damit der Blutsauerstoffgehalt auf die bei COVID-19-Patienten beobachteten Werte sinkt Sauerstoff – trägt zu einem niedrigen Sauerstoffgehalt im gesamten Körper bei.
- Als nächstes untersuchten sie, wie sich die Blutgerinnung auf den Blutfluss in verschiedenen Regionen der Lunge auswirken kann. Wenn sich die Auskleidung von Blutgefäßen durch eine COVID-19-Infektion entzündet, können sich in der Lunge winzige Blutgerinnsel bilden, die zu klein sind, um auf medizinischen Scans gesehen zu werden. Mithilfe der Computermodellierung der Lunge stellten sie fest, dass dies zu einer stillen Hypoxie führen kann, aber allein reicht es wahrscheinlich nicht aus, um den Sauerstoffgehalt so niedrig wie in den Patientendaten zu senken.
- Zuletzt verwendeten die Forscher ihr Computermodell, um herauszufinden, ob COVID-19 das normale Verhältnis von Luft zu Blutfluss stört, das die Lunge benötigt, um normal zu funktionieren. Diese Art von nicht übereinstimmendem Luft-Blut-Fluss-Verhältnis tritt bei vielen Atemwegserkrankungen auf, beispielsweise bei Asthmapatienten, und kann möglicherweise zu der schweren, stillen Hypoxie beitragen, die bei COVID-19-Patienten beobachtet wurde. Ihre Modelle legen nahe, dass die Fehlpaarung in Teilen der Lunge auftreten muss, die bei Lungenscans nicht verletzt oder abnormal erscheinen, damit dies eine Ursache für eine stille Hypoxie ist.
Abschließend
Die Ergebnisse legen nahe, dass eine Kombination aller drei Faktoren wahrscheinlich für die schweren Fälle von niedrigem Sauerstoffgehalt bei einigen COVID-19-Patienten verantwortlich ist. Durch ein besseres Verständnis dieser zugrunde liegenden Mechanismen und wie die Kombinationen von Patient zu Patient variieren können, können Ärzte fundiertere Entscheidungen über die Behandlung von Patienten treffen, indem sie Maßnahmen wie Beatmung und zusätzlichen Sauerstoff anwenden. Derzeit wird eine Reihe von Interventionen untersucht, darunter eine Low-Tech-Intervention, die als Bauchlage bezeichnet wird und die Patienten auf den Magen kippt, damit der hintere Teil der Lunge mehr Sauerstoff ansaugen und das nicht übereinstimmende Luft-Blut-Verhältnis ausgleichen kann . Da verschiedene Menschen so unterschiedlich auf dieses Virus reagieren, ist es wichtig, alle möglichen Gründe zu verstehen, warum der Blutsauerstoffgehalt eines Patienten niedrig sein kann, damit eine geeignete Behandlungsform, einschließlich Medikamente, die helfen können, Blutgefäße zu verengen, Blutgerinnsel zu zerstören oder Korrektur eines nicht übereinstimmenden Luft-Blut-Verhältnisses, kann entschieden werden.
(Mit Eingaben von Agenturen)
Veröffentlicht: 21. November 2020, 21:55 Uhr
