05. November 2020

Covid-19

Zytokinsturm: Prädiktive Kriterien im Überblick

Ein beträchtlicher Teil der Covid-19-Patienten entwickelt akut eine starke Überreaktion des Immunsystems, einen Zytokinsturm. Im schlimmsten Fall führt dieser zu Organschädigungen. Forscher haben nun Kriterien identifiziert anhand derer die Entwicklung eines Covid-19-assoziierten Zytokinsturms prognostiziert werden könnte. 1,3

Lesedauer: 3 Minuten

Quelle: Carrichio et al.: „Preliminary predictive criteria for COVID-19 cytokine storm“, in Annals of the Rheumatic Diseases (2020). Redaktion: Dr. Linda Fischer

Kriterien für frühzeitige therapeutische Intervention

Welche der involvierten Faktoren für die Entstehung eines Covid-19-assoziierten Zytokinsturms oder auch Zytokin-Freisetzungssyndrom (CRS) mitverantwortlich sind, ist noch unklar. Berichte von Covid-19-Kohorten und – Autopsien zeigen eine diffuse Inflammation und weitreichende Schädigungen von Nieren-, Herz-, Muskel- und Lungengewebe. Diese Faktoren sind mit einer höheren Mortalität bei Covid-19-Patienten assoziiert und unterstreichen die Notwendigkeit für prädiktive Kriterien für einen Zytokinsturm in Folge einer Covid-19-Erkrankung.

In der vorliegenden Studie, die im Fachmagazin „The BMJ“ veröffentlicht wurde, haben Forscher der Lewis-Katz-Schule für Medizin an der Temple University (LKSOM), Pennsylvania, nun vorläufige Kriterien zur Prognose eines Zytokinsturms bei einer Covid-19-Erkrankung konzipiert. 1,2,3

Genetischer Algorithmus definiert Voraussetzungen für Zytokinsturm

Dafür wurden Labordaten von 513 hospitalisierten Covid-19-Patienten des Temple University Hospitals in Philadelphia analysiert. Voraussetzung für die Studienteilnahme waren:

  • Symptome einer Covid-19-Infektion seit einer Woche vor der Hospitalisierung: Fieber, generalisiertes Unwohlsein, Husten, Atemnot
  • Reverse Transkriptase PCR für SARS-Cov-2-RNA
  • Milchglastrübung bei hochauflösender Computertomographie des Thorax

Zwecks einer Frühdiagnose wurden täglich über 60 Laborparameter aller Patienten während der ersten Woche des Krankenhausaufenthaltes analysiert, darunter Entzündungs- und Marker der Atmungsfunktion. In diesem Zeitraum erhielten alle 512 Studienteilnehmer sowohl Sauerstoff als auch gering dosiertes Prednison (0,5 mg/kg) und Azithromycin. Über einen genetischen Algorithmus leiteten die Wissenschaftler Grenzwerte für jeden Laborparameter ab, um so die Voraussetzungen für einen Zytokinsturm zu definieren. Über mehrere Wiederholungen ergab der Algorithmus Variablen, bei denen die Patienten vermutlich einen Zytokinsturm entwickeln. 1-3

Drei Cluster beurteilen Risiko für Zytokinsturm

Die Analysen ergaben drei Cluster an Laborergebnissen, die mit einer Sensitivität und Spezifität von 0,85 und 0,80 Patienten mit einem längeren Krankenhausaufenthalt und einer höheren Sterblichkeit identifizierten: 1,3

  • Entzündung
  • Zelltod und Gewebeschädigung
  • Elektrolytstörung prärenaler Genese

Erhöhte Entzündungsmarker bei CRS-Patienten

Basierend auf diesen Ergebnissen wurden die Patienten in zwei Gruppen aufgeteilt: Zytokin-Freisetzungssyndrom (CRS, 64 Patienten, Durchschnittsalter 62, 33 Frauen), und Nicht-CRS (449 Patienten, Durchschnittsalter 58, 45 Frauen). Die CRS-Gruppe zeigte Anzeichen einer systemischen Entzündung in Form von erhöhten Ferritin- und Triglycerid-Werten und erhöhten Werten an C‑reaktivem Protein. Vor allem Ferritin scheint mit einer Odd Ratio von 14,7 eine wichtige Rolle für ein CRS zu spielen. Außerdem zeigten Patienten dieser Gruppe einen reduzierten Albuminspiegel.

Darüber hinaus war der Interleukin-6-Spiegel bei der CRS-Gruppe signifikant erhöht im Vergleich zum Normwert (<5 versus 96 pg/ml). Erhöhte Werte wurden auch in der Anzahl an Leukozyten, insbesondere an Neutrophilen (1,8-7,8 versus 8,0 K/mm3) und Monozyten (0‑0,8 versus 0,6 K/mm3) in der CRS-Gruppe nachgewiesen, was auf einen Einfluss der angeborenen Immunantwort auf das CRS hindeutet. Dahingegen waren die Lymphozyten fast um die Hälfte der unteren Normwerte reduziert (20-40% versus 11%), was die Autoren auf eine funktionelle Erschöpfung der adaptiven Immunität schließen lässt. 1,3

Schwere Gewebeschäden bei CRS-Patienten

Im Vergleich zu den Normwerten zeigten beide Gruppen erhöhte Marker für Gewebeschäden. Zwischen Normwert und den Werten der CRS-Gruppe ergaben sich signifikante Unterschiede:

  • Doppelt so hohe Leberenzym-Werte deuten auf Leberschäden hin (Alanin- und Aspartat-Aminotransferase: 16-61 versus 65 U/L und 15-37 versus 79 U/L)
  • Über sechsmal höherer D-Dimer-Wert weist auf Endothelschäden hin (0-500 versus 6933 ng/mL)
  • Erhöhte Laktatdehydrogenase deutet auf ablaufende Apoptose-Prozesse hin (84-246 versus 456 U/L)
  • Erhöhter Troponin-I-Spiegel spricht für eine Schädigung des Herz-Kreislauf-Systems (0,045-0,1 versus 0,6 ng/mL)

Die Parameter Kreatinin, Harnstoff/Blutharnstoff-Stickstoff und ihr Verhältnis zueinander charakterisieren den Elektrolytstoffwechsel und waren im Vergleich zu der oberen Normgrenze in der CRS-Gruppe erhöht und deuten auf ein prerenales Ungleichgewicht und Nierenschäden hin. 1,3

Validierung der Ergebnisse in einer zweiten Kohorte

Der Wert der erhaltenen Ergebnisse wurde an 258 weiteren Teilnehmern (Durchschnittsalter 59 Jahre, 128 Frauen) eruiert. In dieser Kohorte wurden fast 70% der Patienten korrekt mit hoher Spezifität und Sensitivität (0,73; CI: 0,69 bis 0,78 und 0,69; CI: 0,58 bis 0,81) für das Risiko eines CRS eingeschätzt. Wie in der ersten Kohorte waren die CRS-Patienten mit einem signifikant längeren Krankenhausaufenthalt und einer höheren Mortalität assoziiert. 1,3

Studie liefert Vorschlag zur frühen CRS-Prognose in Covid-19-Patienten

Die frühe Prognose eines Zytokinsturms bei Covid-19-Patienten über die in der Studie dargelegten Kriterien kann leicht in der klinischen Praxis umgesetzt werden. So kann früh abgeschätzt werden, ob Bedarf an entsprechenden Therapieplänen besteht und ob eine Überreaktion des Immunsystems verhindert werden muss. Das kann letztendlich viele Leben retten. 1

  1. Corona: Welche Patienten entwickeln Zytokinsturm? Von Dr. Isabelle Viktoria Maucher; Gelbe Liste, 22.10.2020
  2. EurekAlert: “Criteria to predict cytokine storm in COVID-19 patients identified by Temple Researchers” 19.10.2020
  3. Carrichio et al.: „Preliminary predictive criteria for COVID-19 cytokine stormin Annals of the Rheumatic Diseases (2020) doi: 10.1136/annrheumdis-2020-218323

Bildquelle: © Getty Images / Zenobillis

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