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MMDMagdeburg Molecular Detections

Der Krimi: COVID-19 und das Immunsystem

1

Prof. Dr. habil. Brigitte König

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

22.02.2021



DIE TÄTERBESCHREIBUNG


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



DER TATORT


Eintrittspforten von SARS-CoV-2


ACE2 – das missbrauchte Multitalent

7

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



DER TATHERGANG



9




10




UNSERE ABWEHR

12


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

Immunität gegen Viren im Respirationstrakt



Immunität gegen Viren im Respirationstrakt (BALT)



Immunität gegen Viren im Respirationstrakt


Antikörperantwort bei SARS-CoV-2



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


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


Das Alter als Risikofaktor

20

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


Das Alter als Risikofaktor für schwere COVID-19 Erkrankung


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


Mitochondriale Dysfunktion.

24

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



MEHR ALS NUR ENERGIELIEFERANTDas Mitochondrion:

25


Power SEX SUICIDE

26

B

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


Das Mitochondrion – mehr als nur ein Energielieferant

27

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.


Das Mitochondrion – mehr als nur ein Energielieferant



EINE ALLGEMEINE BEEINTRÄCHTIGUNG DER T-ZELL-FUNKTION

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


30


T-Zellfunktion

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


Bioenergetik als T-Zell-Aktivierungsmarker


Bioenergetik als T-Zell-Aktivierungsmarker

33www.annualreviews.org • T Lymphocyte Metabolism


Mitochondrienfunktion in CD8+ T-Zellen

34

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


T-Zellaktivierungsmarker in der infektiologie



DER BIOENERGETISCHE GESUNDHEITSINDEX (BHI)

ein dynamisches Maß der Mitochondrien-Funktion


zelluläre bioenergetische Stoffwechselwege


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


T-Zellsensitivität in der Infektiologie – functional sensitivity

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"functional sensitvity" von CD8+-T-Zellen

41



42

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


Bioenergetische Echtzeitmessungen als Reaktion auf die Virus-Aktivierung

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

43

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


Bioenergetische Echtzeitmessungen als Reaktion auf die Virus-Aktivierung


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

Tathergang – Teil 2


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.


Manipulation der Mitochondrien



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


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



THERAPIEOPTIONEN

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Dynamik der Mitochondrien-Funktion

OM & Ernährung 2016 | Nr. 156


OZON - Nrf2-Aktivierung

54

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


OZON

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