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Der Krimi: COVID-19 und das Immunsystem

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Prof. Dr. habil. Brigitte König

MMD GmbH & Co. KG, Magdeburg, auf dem Uni-Campus

22.02.2021

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DIE TÄTERBESCHREIBUNG

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DerTäter

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Täter – Familienstammbaum (Phylogenie)

Galipeau Y, Greig M, Liu G, Driedger M, Langlois MA. Humoral Responses and Serological Assays in SARS-CoV-2 Infections. Front Immunol. 2020;11:610688. Published 2020 Dec 18. doi:10.3389/fimmu.2020.610688

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DER TATORT

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Eintrittspforten von SARS-CoV-2

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ACE2 – das missbrauchte Multitalent

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Lukiw, W.J., Pogue, A. & Hill, J.M. SARS-CoV-2 Infectivity and Neurological Targets in the Brain. Cell Mol Neurobiol (2020). https://doi.org/10.1007/s10571-020-00947-7

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DER TATHERGANG

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ACE2 – das missbrauchte Multitalent

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Galipeau Y, Greig M, Liu G, Driedger M, Langlois MA. Humoral Responses and Serological Assays in SARS-CoV-2 Infections. Front Immunol. 2020;11:610688. Published 2020 Dec 18. doi:10.3389/fimmu.2020.610688

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ACE2 – das missbrauchte Multitalent

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Galipeau Y, Greig M, Liu G, Driedger M, Langlois MA. Humoral Responses and Serological Assays in SARS-CoV-2 Infections. Front Immunol. 2020;11:610688. Published 2020 Dec 18. doi:10.3389/fimmu.2020.610688

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ACE2 – das missbrauchte Multitalent

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UNSERE ABWEHR

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Clin Sci (Lond) Volume 131 Issue 14 2017 1737-1762 10.1042/CS20160259

Immunität gegen Viren im Respirationstrakt

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Clin Sci (Lond) Volume 131 Issue 14 2017 1737-1762 10.1042/CS20160259

Immunität gegen Viren im Respirationstrakt (BALT)

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Clin Sci (Lond) Volume 131 Issue 14 2017 1737-1762 10.1042/CS20160259

Immunität gegen Viren im Respirationstrakt

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Antikörperantwort bei SARS-CoV-2

Galipeau Y, Greig M, Liu G, Driedger M, Langlois MA. Humoral Responses and Serological Assays in SARS-CoV-2 Infections. Front Immunol. 2020;11:610688. Published 2020 Dec 18. doi:10.3389/fimmu.2020.610688

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Abwehrmechanismen

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Abwehrmechanismen

Jiang XL, Wang GL, Zhao XN, et al. Lasting antibody and T cell responses to SARS-CoV-2 in COVID-19 patients three months after infection. Nat Commun. 2021;12(1):897. Published 2021 Feb 9. doi:10.1038/s41467-021-21155-x

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Borges L, Pithon-Curi TC, Curi R, Hatanaka E. COVID-19 and Neutrophils: The Relationship between Hyperinflammation and Neutrophil Extracellular Traps. Mediators Inflamm. 2020 Dec 2;2020:8829674. doi: 10.1155/2020/8829674. PMID: 33343232; PMCID: PMC7732408.

Abwehrmechanismen

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Das Alter als Risikofaktor

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Blagosklonny MV. From causes of aging to death from COVID-19. Aging (Albany NY). 2020;12(11):10004-10021. doi:10.18632/aging.103493

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Das Alter als Risikofaktor für schwere COVID-19 Erkrankung

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Das Alter als Risikofaktor für chronische Erkrankungen

Altern ist im Wesentlichen ein Schaden, der sich im Laufe der Zeit ansammelt und das Risiko für Krankheiten, die die meisten Menschen töten, exponentiell erhöht (siehe Abbildung)

MMDMagdeburg Molecular DetectionsKennzeichen des Alterns

Dieser mit dem Altern verbundene „Schaden“ tritt im Wesentlichen in 9 Formen auf, die als Kennzeichen des Alterns bekannt sind:

Genomische Instabilität

Telomerenverkürzung

Epigenetische Veränderungen

Verlust der Proteostase

Deregulierte Nährstoffmessung

Mitochondriale Dysfunktion

Zellalterung (Seneszenz)

Erschöpfung der Stammzellen

Veränderte interzelluläre Kommunikation

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Mitochondriale Dysfunktion.

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López-Otín C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G. The hallmarks of aging. Cell. 2013;153(6):1194-1217. doi:10.1016/j.cell.2013.05.039

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MEHR ALS NUR ENERGIELIEFERANTDas Mitochondrion:

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Power SEX SUICIDE

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B

Power, Sex, Suicide: Mitochondria and the meaning of life – 26. Oktober 2006 von Nick Lane (Professor of Evolutionary Biochemistry, University College London)

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Das Mitochondrion – mehr als nur ein Energielieferant

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Patel J, Baptiste BA, Kim E, Hussain M, Croteau DL, Bohr VA. DNA Damage and Mitochondria in Cancer and Aging. Carcinogenesis. 2020 Nov 4:bgaa114. doi: 10.1093/carcin/bgaa114. Epub ahead of print. PMID: 33146705.

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Das Mitochondrion – mehr als nur ein Energielieferant

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EINE ALLGEMEINE BEEINTRÄCHTIGUNG DER T-ZELL-FUNKTION

trägt zu einer verminderten antiviralen T-Zell-Immunität während COVID-19 bei

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T-Zellfunktion

Immunological Memory and Protective Immunity: Understanding Their Relation Rafi Ahmed* and David Gray SCIENCE * VOL. 272 * 5 APRIL 1996

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Bioenergetik als T-Zell-Aktivierungsmarker

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Bioenergetik als T-Zell-Aktivierungsmarker

33www.annualreviews.org • T Lymphocyte Metabolism

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Mitochondrienfunktion in CD8+ T-Zellen

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Schurich et al., 2016, Cell Reports 16, 1243–1252 August 2, 2016 ª 2016 The Author(s).http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2016.06.078

Unterschiedliche Stoffwechselanforderungen an virusspezifische CD8-T-Zellen

Nature Reviews Immunology | Published online 25 Aug 2016; doi:10.1038/nri.2016.98

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T-Zellaktivierungsmarker in der infektiologie

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DER BIOENERGETISCHE GESUNDHEITSINDEX (BHI)

ein dynamisches Maß der Mitochondrien-Funktion

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zelluläre bioenergetische Stoffwechselwege

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Dynamik der Mitochondrien-Funktion

OM & Ernährung 2016 | Nr. 156

MMDMagdeburg Molecular DetectionsBioenergetischer Gesundheitsindex (BHI) – CD8+ T-Zellen

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Glykolytischer Grundzustand Aerober Grundzustand

0

50

100

2 15 28 41 55 68Zeit [min]

OC

R (

pm

ol/

min

)

ATP-Produktion

maximaleAtmung

nicht-mitochondriale Atmung

Reserveatmungs-kapazität

Basalat-mung

0

50

100

150

200

2 15 28 41 55 68

Zeit [min]

OC

R (

pm

ol/

min

)ATP-Produktion

maximaleAtmung

nicht-mitochondriale Atmung

Reserveatmungs-kapazität

Basalat-mung

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T-Zellsensitivität in der Infektiologie – functional sensitivity

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"functional sensitvity" von CD8+-T-Zellen

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"functional sensitvity" von CD8+-T-Zellen

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In vivo binden Antigen-präsentierende Zellen an CD3 (T-Zell-Rezeptor) und CD28 auf der Oberfläche ruhender T-Zellen, aktivieren sie und lösen eine Immunantwort aus.

In-vitro

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Bioenergetische Echtzeitmessungen als Reaktion auf die Virus-Aktivierung

"functional sensitvity" von CD8+-T-Zellen Metabolischer Phänotyp

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0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

2 8 15 21 28 35 41

PP

R [

pm

ol/

min

]

Zeit [min]]

CD3/CD28

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Bioenergetische Echtzeitmessungen als Reaktion auf die Virus-Aktivierung

"functional sensitvity" von CD8+-T-Zellen

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MITOCHONDRIEN: IM KREUZFEUER VON SARS-COV-2 UND IMMUNITÄT

Tathergang – Teil 2

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Manipulation der Mitochondrien

Burtscher J, Cappellano G, Omori A, Koshiba T, Millet GP. Mitochondria: In the Cross Fire ofSARS-CoV-2 and Immunity. iScience. 2020 Oct23;23(10):101631. doi: 10.1016/j.isci.2020.101631. Epub 2020 Sep 29. PMID: 33015593; PMCID: PMC7524535.

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Manipulation der Mitochondrien

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ZUSAMMENFASSUNG

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Das Alter als Risikofaktor

Moreno Fernández-Ayala DJ, Navas P, López-Lluch G. Age-related mitochondrial dysfunction as a key factor in COVID-19 disease. Exp Gerontol. 2020;142:111147. doi:10.1016/j.exger.2020.111147

Die Reaktionen des Wirts gegen Virusinfektionen hängen von den Mitochondrienfunktionen ab

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Manipulation von Mitochondrien durch SARS-CoV-2

Gatti P, Ilamathi HS, Todkar K, Germain M. Mitochondria Targeted Viral Replication and Survival Strategies-Prospective on SARS-CoV-2. Front Pharmacol. 2020;11:578599. Published 2020 Aug 28. doi:10.3389/fphar.2020.578599

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THERAPIEOPTIONEN

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Dynamik der Mitochondrien-Funktion

OM & Ernährung 2016 | Nr. 156

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OZON - Nrf2-Aktivierung

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Nrf2: nuclear factor erythroid 2-related factor

Galiè M, Covi V, Tabaracci G, Malatesta M. The Role of Nrf2 in the Antioxidant CellularResponse to Medical Ozone Exposure. Int J Mol Sci. 2019;20(16):4009. Published 2019 Aug 17. doi:10.3390/ijms20164009

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OZON

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OZON

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