Ademhalingsproblemen
'Ernstige vormen van COVID-19 gaan gepaard met serieuze ademhalingsproblemen (ARDS; acute respiratory disease syndrome) en een verhoogd eiwitverlies in de urine (proteïnurie). Lekkende bloedvaten spelen daarbij een belangrijke rol, zowel in de longen als in de nieren', aldus de onderzoekers.
Suikerstructuren
De ‘voering’ van de bloedvaten bestaat uit endotheelcellen. Deze goed op elkaar aangesloten cellen vormen een beschermende binnenlaag die lekkage tegengaat. Ze worden daarbij enorm geholpen door grillig gevormde suikerstructuren die op die endotheelcellen groeien als een dik struikgewas. De structuren staan met hun voeten in de endotheelcellen en deinen met hun kruinen mee op het ritme van de voorbijglijdende bloedstroom. De suikerstructuren op de endotheelcellen bestaan vooral uit heparansulfaat en het geheel aan suikerstructuren wordt glycocalyx genoemd.
Moleculaire schaar
Vaatlekkage treedt op als die glycocalyx beschadigd raakt. Het is bekend dat het eiwit heparanase die rol van vandaal uitstekend kan spelen. Als een moleculaire schaar knipt heparanase de glycocalyx kort en klein, waardoor ook allerlei ontstekingsprocessen worden aangejaagd. Het enige bekende, en al klinisch toegepaste, middel dat deze afbraak weer kan afremmen zijn laagmoleculaire heparines (LMWH).
Snoeien van de glycocalyx
Johan van der Vlag, hoogleraar Immunologie van nierziekten en niertransplantatie in het Radboudumc: 'We vroegen ons af of dit heparanase misschien ook een rol speelt in het ziekteproces van COVID-19. Meer specifiek: draagt het bij aan de lekkage in longen en nieren door het snoeien van de glycocalyx in de bloedvaten? Om die vraag te beantwoorden hebben we de heparanase-activiteit in het bloedplasma van COVID-patiënten onderzocht. Bloedplasma is het vloeibare deel van het bloed, zonder de bloedcellen en bloedplaatjes. In dat bloedplasma kunnen we de hoeveelheid heparanase en afgeknipte stukjes heparansulfaat vaststellen.'
Schaar en afgeknipte stukjes
Bij 48 COVID-19 patiënten (34 op de klinische afdelingen, 14 op de IC) en 10 ziekenhuispatiënten zonder COVID-19 werd het plasma onderzocht. Van der Vlag: 'We vonden inderdaad dat de heparanase activiteit toenam met de ernst van de ziekte. Dat verband werd bevestigd doordat we ook een toenemend aantal heparansulfaat fragmenten in het plasma vonden. Hoe actiever de schaar, hoe meer afgeknipte stukjes we vonden. En hoe groter de schade aan de glycocalyx, hoe meer kans op vaatlekkage. Dit kan deels de vochtophoping in de longblaasjes en het eiwitverlies in de urine bij opgenomen COVID-19 patiënten verklaren.'
Heparine doet meer
Bij COVID-19 patiënten wordt ook een verhoogde kans op bloedstolsels gezien, waardoor een deel van de patiënten preventief heparine als antistolling krijgt toegediend. Het is datzelfde laagmoleculaire heparine dat ook als remmer voor heparanase functioneert. 'Bij een klein aantal COVID-19 patiënten hebben we daardoor kunnen zien wat het met dit heparanase doet. En inderdaad, het dempt de activiteit van de glycocalyx-knipper. Er zijn inmiddels ook enkele studies gepubliceerd die laten zien dat heparine-behandeling van COVID-19 patiënten de kans op overlijden verlaagt', stelt Van der Vlag.
Verklaring gunstige effecten
Het zijn interessante resultaten en de onderzoeksgroep van Van der Vlag heeft intussen ook een mini-review geschreven over de moleculaire mechanismen die de gunstige effecten kunnen verklaren. Het review is ter publicatie aangeboden en zal binnenkort verschijnen. Tegelijkertijd blijft hij voorzichtig. 'Eerst moeten we in grotere, goed opgezette studies laten zien dat heparine – naast de antistolling - inderdaad de gunstige effecten heeft die we ervan verwachten, zoals gebruikelijk in de medische wetenschap', aldus Van der Vlag.