zondag 22-maart-2020

Het nieuwe Coronavirus, aanvankelijk 2019-nCoV genoemd en inmiddels omgedoopt tot SARS-CoV-2 (of ook wel kortweg SARS2), kan na besmetting leiden tot de ziekte COVID-19 en het ontstaan van een longontsteking die behoorlijk wat schade aanricht en dodelijk kan zijn. Het nieuwe virus lijkt op het SARS-virus (SARS-CoV) maar is besmettelijker, waardoor het erin geslaagd is zich in 3 maanden tijd over de hele wereld te verspreiden. Hoe het virus erin slaagt zich in zo’n verschroeiend tempo te vermenigvuldigen wordt intussen steeds duidelijker. Daarmee worden ook nieuwe alternatieven voor behandeling duidelijk.

Spike proteïnen

Het geheime wapen van SARS-CoV-2 is een eiwit, een zogenaamd “spike proteïne”, aan het oppervlak van het virus waarmee het zich aan onze lichaamscellen bindt. Dit spike proteïne lijkt te kunnen worden geactiveerd door het enzym furine via een furinebindingsplaats. Furine bevindt zich op zo goed als alle celmembranen van menselijke cellen en met name die van de longen, lever en dunne darm. SARS-CoV-2 kan zich op die manier niet alleen makkelijk binden via zijn spike proteïnen, maar kan bij binding ook direct worden geactiveerd, waardoor het in staat is om gemakkelijk in allerhande menselijke weefsels actief te worden. Een andere oorzaak waardoor het virus zich snel zou kunnen verspreiden is dat het er op lijkt dat het virus zich met hoge affiniteit (tien keer sterker dan SARS-CoV) bindt aan de ACE2 (angiotensin-converting enzyme 2) receptor op lichaamscellen. Het virus lijkt dus meerdere manieren te hebben waarop het zich snel kan verspreiden.

NLRP3 inflammasoom

Een geactiveerd SARS-CoV-2 virus kan daardoor een heftige immuunreactie uitlokken. Het kan het NLRP3 inflammasoom activeren, waardoor er een hevige immuunreactie kan ontstaan met een mogelijk dodelijke ‘cytokinestorm’. Inflammasomen zijn een deel van ons aangeboren immuunsysteem: het zijn multiproteïne-oligomeren die ontstekingsreacties mediëren. Het NLRP3 inflammasoom wordt gereguleerd door het NLRP3 -gen. Dit gen kan middels Pattern Recognition Receptors (PRRs), zoals bijvoorbeeld Toll-like Receptors (TLRs), moleculaire patronen waarnemen die gelinkt zijn aan mogelijk gevaar, de zogenaamde Danger Associated Molecular Patterns (DAMPs) of Pathogen Associated Molecular Patterns (PAMPs). DAMPs en PAMPs kunnen het NLRP3 -gen en daarop het inflammasoom activeren. De activatie van zo’n inflammasoom zorgt voor een vrijgave van grote hoeveelheden pro-inflammatoire interleukinen, die een ontsteking uitlokken om de binnendringer te lijf te gaan. In het geval van SARS-CoV-2 wordt voornamelijk interleukine 1β (IL-1β) geproduceerd, één van onze meest pro-inflammatoire cytokines. Het NLRP3 inflammasoom kan zorgen voor het ontstaan van hevige luchtwegklachten: Acute Distress respiratory syndrome (ADRS) en Acute Lung Injury (ALI), met als mogelijk gevolg een (ernstige) longontsteking.

Kinderen vs ouderen

Opmerkelijk in de epidemiologie van het SARS-CoV-2-virus is dat het virus kinderen jonger dan 9 jaar niet lijkt te treffen. Bij oudere kinderen lijkt de infectie eigenlijk vrijwel altijd mild te verlopen. Ouderen lijken juist kwetsbaarder voor het virus en bij hen zijn ook de gevolgen van besmetting ernstiger. De vraag die dat oproept is natuurlijk: is dit verklaarbaar?

Een interessante invalshoek als hypothese voor het feit dat kinderen vrijwel niet en ouderen juist ernstiger worden getroffen door het virus kan het verschil in melatonineproductie tussen deze twee groepen zijn. Melatonine speelt een rol in het remmen van het NLRP3 inflammasoom. Het grijpt direct in op de Toll-like receptor 2 (TLR2), waarmee het NLRP3-inflammasoom wordt geactiveerd, en remt daardoor een overmatige immuunreactie. Dit kan ernstigere luchtwegschade die kan ontstaan als gevolg van infectie met het nieuwe Coronavirus, voorkomen. Een andere weg via welke melatonine een rol speelt in remming van het SARS-CoV-2-virus is via het remmen van de expressie van ACE2-receptoren op celmembranen van cellen. Melatonine is een remmer van calmoduline en remmers van calmoduline staan erom bekend dat ze er voor zorgen dat ACE2 van de cel wordt afgescheiden.  Minder ACE2 op de celmembraan betekent minder bindingsmogelijkheden voor SARS-CoV-2. Medicijnen zoals ibuprofen (een NSAID) kunnen juist tot gevolg hebben dat de expressie van ACE2 op celmembranen wordt verhoogd.

Melatonine

Een optimale melatonineproductie lijkt dus bescherming te kunnen bieden tegen de ernstige gevolgen die besmetting met SARS-CoV-2 met zich mee kan brengen. Geng-Chin Wu et al. (2020) toonden zelfs aan dat het gebruik van een melatoninereceptor-agonist de schade veroorzaakt door de kunstmatige beademing tijdens SARS-CoV-2 besmetting, kan verminderen of voorkomen. In vergelijking met volwassenen produceren jonge kinderen veel meer melatonine: tot wel 10 keer meer. Melatonineproductie neemt af met leeftijd. Dit gegeven zou kunnen verklaren waarom bij ouderen het NLRP3 inflammasoom, en dus de immuunreactie tegen het Coronavirus, vele malen sterker is dan bij kinderen, met alle hevige gevolgen van dien.

Kennis in de Praktijk

In het licht van bovenstaande zouden preventieve leefstijlmaatregelen om de lichaamseigen productie van melatonine te bevorderen, effectief kunnen zijn in het verminderen van de ernst van de gevolgen van besmetting met het Coronavirus. Denk aan het eten van tryptofaan- en melatoninerijke voedingsmiddelen zoals (rijpe) tomaten, bananen, kalkoen en kip, niet te laat en te stevig avondeten, niet sporten ‘s avonds, voldoende ontspanning in de twee uur voor het slapengaan, dimmen van lichten en beperken van gebruik van beeldschermen in de avond en tot slot zorgen voor een frisse slaapkamer. Ook het aanvullen van lichaamseigen melatonine middels suppletie zou een optie kunnen zijn. Het gebruik van melatoninesuppletie is veilig. Doseringen kunnen variëren van 0,2 tot 0,5 mg bij preventief gebruik tot zelfs 50 mg bij curatief (kortdurend) gebruik (Loh, D. (2020)). Doseringen van tientallen milligrammen kunnen zonder problemen kortdurend worden ingenomen. 

Referenties

1. Favero, Gaia, Lorenzo Franceschetti, Francesca Bonomini, Luigi Fabrizio Rodella, en Rita Rezzani. “Melatonin as an Anti-Inflammatory Agent Modulating Inflammasome Activation”. Review Article. International Journal of Endocrinology, 2017. https://doi.org/10.1155/2017/1835195.
2. Lambert, Daniel W., Nicola E. Clarke, Nigel M. Hooper, en Anthony J. Turner. “Calmodulin Interacts with Angiotensin-Converting Enzyme-2 (ACE2) and Inhibits Shedding of Its Ectodomain”. FEBS Letters 582, nr. 2 (2008): 385–90. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2007.11.085.
3. Loh, D. (2020) Covid-19, pneumonia & inflammasomes – The melatonin connection. Hier worden ook concrete doseringsadviezen gegeven, preventief en bij acute corona-infectie https://www.evolutamente.it/covid-19-pneumonia-inflammasomes-the-melatonin-connection/
4. Lu, Roujian, Xiang Zhao, Juan Li, Peihua Niu, Bo Yang, Honglong Wu, Wenling Wang, e.a. “Genomic Characterisation and Epidemiology of 2019 Novel Coronavirus: Implications for Virus Origins and Receptor Binding”. The Lancet 395, nr. 10224 (februari 2020): 565–74. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30251-8.
5. Meeusen Joost – Melatonine in voeding. Leef Nu. 2006;29(29):17–8.
6. Río, Beatriz del, Juana M. García Pedrero, Carlos Martínez-Campa, Pedro Zuazua, Pedro S. Lazo, en Sofía Ramos. “Melatonin, an Endogenous-Specific Inhibitor of Estrogen Receptor Alpha via Calmodulin”. The Journal of Biological Chemistry 279, nr. 37 (10 september 2004): 38294–302. https://doi.org/10.1074/jbc.M403140200.
7. Walls, Alexandra C., Young-Jun Park, M. Alejandra Tortorici, Abigail Wall, Andrew T. McGuire, en David Veesler. “Structure, Function, and Antigenicity of the SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein”. Cell, 9 maart 2020. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.058.
8. Wu, Geng-Chin, Chung-Kan Peng, Wen-I Liao, Hsin-Ping Pao, Kun-Lun Huang, en Shi-Jye Chu. “Melatonin Receptor Agonist Protects against Acute Lung Injury Induced by Ventilator through Up-Regulation of IL-10 Production”. Respiratory Research 21, nr. 1 (6 maart 2020): 65. https://doi.org/10.1186/s12931-020-1325-2.
9. Wu Hui-Mei, Zhao Cui-Cui, Xie Qiu-Meng, Xu Juan, Fei Guang-He, TLR2-Melatonin Feedback Loop Regulates the Activation of NLRP3 Inflammasome in Murine Allergic Airway Inflammation, Frontiers in Immunology 11, 2020, 172, DOI=10.3389/fimmu.2020.00172

MET DANK AAN NATURA FOUNDATION WAARVAN DIT ARTIKEL VOLLEDIG IS OVERGENOMEN