Hoe COVID-19 kan leiden tot diabetes

Naast de longontsteking, bloedstolsels en andere ernstige gezondheidsproblemen veroorzaakt door SARS-CoV-2 (het COVID-19-virus), hebben sommige onderzoeken ook een ander verontrustend verband aangetoond. Sommige mensen kunnen diabetes ontwikkelen na een acute COVID-19-infectie.

Hoe kan het coronavirus diabetes veroorzaken? Twee nieuwe onderzoeken, ondersteund door National Institutes of Health in de VS, helpen deze belangrijke vraag te beantwoorden en bevestigen dat SARS-CoV-2 zich kan richten op de insulineproducerende cellen van het lichaam en deze kan aantasten. De bevindingen zijn gepubliceerd als pre-proofs in het tijdschrift Cell Metabolism [1,2].

Type 1-diabetes treedt op wanneer bètacellen in de pancreas niet genoeg insuline afscheiden om het lichaam in staat te stellen voedsel na een maaltijd optimaal te metaboliseren. Als gevolg van deze insuline-insufficiëntie stijgen de bloedsuikerspiegels, wat het kenmerk is van diabetes.

Eerdere laboratoriumstudies hadden gesuggereerd dat SARS-CoV-2 menselijke bètacellen kan infecteren [3]. De onderzoeken toonden ook aan dat dit gevaarlijke virus zich kan vermenigvuldigen in deze insulineproducerende bètacellen, om meer kopieën van zichzelf te maken en zich naar andere cellen te verspreiden. [4].

Deze laatste onderzoeken bouwen voort op deze eerdere onderzoeken om meer te ontdekken over het verband tussen COVID-19 en diabetes. De onderzoeken zijn uitgevoerd door twee onafhankelijke teams. Eén team werd geleid door Peter Jackson van de Stanford University School of Medicine, Palo Alto, Californië; en het andere team werd geleid door Shuibing Chen van Weill Cornell Medicine, New York.

Beide onderzoeken bevestigden infectie van bètacellen van de alvleesklier in autopsiemonsters van mensen die stierven aan COVID-19. Aanvullende studies door het Jackson-team suggereren dat het coronavirus bij voorkeur de insulineproducerende bètacellen kan infecteren.

Deze bevindingen zijn biologisch logisch. Bètacellen en andere celtypen in de pancreas brengen het ACE2-receptoreiwit, het TMPRSS2-enzymeiwit en neuropiline 1 (NRP1) tot expressie. SARS-CoV-2 is afhankelijk van deze eiwitten om menselijke cellen binnen te dringen en te infecteren. Inderdaad, het Chen-team zag tekenen van het coronavirus in zowel insulineproducerende bètacellen als verschillende andere pancreasceltypes in de studies van autopsie van pancreasweefsel.

De nieuwe bevindingen tonen ook aan dat de coronavirusinfectie de functie van eilandjesweefsel verandert – het pancreasweefsel dat bètacellen bevat. Beide teams rapporteren bewijs dat infectie met SARS-CoV-2 leidt tot verminderde productie en afgifte van insuline door eilandjesweefsel van de pancreas. Het Jackson-team ontdekte ook dat de infectie rechtstreeks leidt tot de dood van enkele van die uiterst belangrijke bètacellen. En ze toonden aan dat dit proces kon worden vermeden door NRP1 te blokkeren.

Naast het verlies van bètacellen, kan de infectie ook het lot van de overlevende cellen veranderen. Chen’s team voerde eencellige analyse uit om nauwkeurig te kijken naar veranderingen in de genactiviteit in pancreascellen na SARS-CoV-2-infectie. Deze studies toonden aan dat bètacellen een proces van transdifferentiatie doormaken, waarbij ze opnieuw geprogrammeerd leken te worden.

In dit proces beginnen de cellen minder insuline en meer glucagon te produceren. Glucagon is een hormoon dat ervoor zorgt dat glycogeen in de lever wordt afgebroken tot glucose. De cellen begonnen ook hogere niveaus van een spijsverteringsenzym genaamd trypsine 1 te produceren. Belangrijk is dat de onderzoeken ook aantoonden dat dit transdifferentiatieproces kan worden omgekeerd door een chemische stof (trans-ISRIB genaamd) waarvan bekend is dat deze een belangrijke cellulaire respons op stress vermindert.

De gevolgen van deze transdifferentiatie van bètacellen zijn nog niet duidelijk, maar er wordt voorspeld dat het insulinetekort zal verergeren en de bloedsuikerspiegel zal verhogen. Er is meer onderzoek nodig om te begrijpen hoe SARS-CoV-2 de alvleesklier bereikt en welke rol het immuunsysteem kan spelen bij de schade. Bovenal herinneren deze onderzoeken er nog eens aan hoe belangrijk het is om uzelf, uw familieleden en uw gemeenschap te beschermen tegen COVID-19 door u te laten vaccineren als u dat nog niet heeft gedaan – en uw dierbaren aan te moedigen hetzelfde te doen.

Referentie:

[1] SARS-CoV-2-infectie induceert transdifferentiatie van bètacellen. Tang et al. Celmetab 2021 19 mei; S1550-4131 (21) 00232-1.

[2] SARS-CoV-2 infecteert menselijke bètacellen in de pancreas en veroorzaakt bètacelbeschadiging. Wu et al. Cel Metab. 2021 mei 18;S1550-4131(21)00230-8.

[3] Een op menselijke pluripotent stamcelgebaseerd platform om SARS-CoV-2-tropisme te bestuderen en virusinfectie in menselijke cellen en organoïden te modelleren. Yang L, Han Y, Nilsson-Payant BE, Evans T, Schwartz RE, Chen S, et al. Cel Stamcel. 2 juli 2020;27(1):125-136.e7.

[4] SARS-CoV-2 infecteert en repliceert in cellen van de menselijke endocriene en exocriene pancreas. Müller JA, Groß R, Conzelmann C, Münch J, Heller S, Kleger A, et al. Nat Metab. 2021 februari;3(2):149-165.