Analyse von Differentialblutbildern bei Patienten mit COVID-19-Erkrankung

Die COVID-19-Erkrankung, welche durch das neuartige Coronavirus SARS-CoV-2 ausgelöst wird, trat erstmals im Dezember 2019 in Wuhan, der Hauptstadt der Provinz Hubei in der Volksrepublik China, auf und wurde am 11.03.2020 von der Weltgesundheitsorganisation offiziell als Pandemie klassifiziert. Die klinische Präsentation ist sehr variabel und reicht von symptomfreien und milden Krankheitsbildern bis hin zu schweren intensivpflichtigen Krankheitsverläufen, bei denen es zum Vollbild einer interstitiellen Pneumonie und Komplikationen wie dem akuten Lungenversagen kommt. Als systemische Erkrankung betrifft COVID-19 neben den Atemwegen auch extrapulmonale Organsysteme und geht mit Veränderungen der Hämatopoese und Hämostase einher. Patienten mit schweren Krankheitsverläufen zeigen Anzeichen für eine Dysregulation der Immunantwort sowie für eine Hyperkoagulabilität mit einer erhöhten Prävalenz thromboembolischer Ereignisse. Insbesondere die Neutrophilie, die Lymphopenie sowie die Thrombozytopenie zählen zu den charakteristischen hämatologischen Veränderungen der COVID-19-Patienten und korrelieren mit einer ungünstigen Prognose. Vor diesem Hintergrund war es das Ziel dieser Arbeit, die COVID-19-assoziierten Veränderungen in den Differentialblutbildern und Blutausstrichen sowie deren diagnostisches und prognostischen Potential zu analysieren. Die Studienpopulation umfasste die ersten 20 COVID-19-Patienten, die am Universitätsklinikum Marburg im Zeitraum vom 19.03.2020 bis zum 17.06.2020 behandelt wurden und bei denen SARS-CoV-2 mittels Polymerase-Kettenreaktion im respiratorischen Abstrichmaterial nachgewiesen wurde. Die Vergleichspopulation wurde durch 22 Kontrollpatienten gebildet, die sich im gleichen Zeitfenster am Universitätsklinikum mit einer für COVID-19 typischen Symptomatik vorstellten, allerdings negativ auf SARS-CoV-2 getestet wurden. Der Krankheitsverlauf der Patienten, die eine intensivmedizinische Behandlung benötigten, wurde als schwer definiert; Patienten, die ausschließlich auf einer Normalstation behandelt wurden, wiesen definitionsgemäß einen leichten Krankheitsverlauf auf. Die Analyse der automatisierten Differentialblutbilder wurde im Rahmen der klinischen Routineversorgung der Patienten durchgeführt. Zudem wurden aus den EDTA Proben der Studienteilnehmer Blutausstriche für die manuelle mikroskopische Beurteilung angefertigt. Die statistische Auswertung der Parameter der Differentialblutbilder erfolgten mittels Mann-Whitney-Test; die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten morphologischer Auffälligkeiten in den Blutausstrichen wurde mithilfe des Exakten Tests nach Fisher analysiert. Zum Aufnahmezeitpunkt waren Fieber, Dyspnoe und Husten als führende klinische Symptome der COVID-19-Patienten zu verzeichnen. Zudem zeigten alle COVID-19-Patienten in den CT-Thorax-Aufnahmen Anzeichen einer viralen Pneumonie. Die stationäre Aufenthaltsdauer betrug in der Studienpopulation durchschnittlich 31,4 Tage, wobei 15 der 20 COVID-19-Patienten einen schweren Krankheitsverlauf präsentierten und auf einer Intensivstation behandelt wurden. Zu den beobachteten Veränderungen im initialen Differentialblutbild der COVID-19-Patienten gehörten die Anämie sowie die Neutrophilie und Leukozytose. Zudem konnte nachgewiesen werden, dass die Konzentrationen der Monozyten und der nicht-atypischen Lymphozyten der schwer erkrankten COVID-19-Patienten zum Aufnahmezeitpunkt signifikant geringer waren als in der Gruppe der COVID-19-Patienten mit leichtem Krankheitsverlauf. In den Blutausstrichen präsentierten die COVID-19-Patienten ein ausgeprägt leukoerythroblastisches Zellbild sowie eine Vielzahl morphologischer Dysplasiezeichen der neutrophilen Granulozyten. Neben Pseudopelger-Zellen sowie monolobierten und ringförmigen Kernstrukturen konnte eine Hypogranulierung des Zytoplasmas beobachtet werden, welche bei den COVID-19-Patienten signifikant häufiger auftrat als in der Kontrollgruppe. Interessanterweise konnte im longitudinalen Verlauf eine Normalisierung der Granulierung bei über 50% der betroffenen COVID-19-Patienten beobachtet werden. Darüber hinaus wurde das mikroskopische Bild der Blutausstriche durch reaktive atypische Lymphozyten und LGL-Zellen sowie eine ausgeprägte zytoplasmatische Vakuolisierung der Monozyten geprägt. Charakteristische Riesenthrombozyten komplettierten die morphologischen Auffälligkeiten und waren bei den COVID-19-Patienten verglichen mit den Kontrollpatienten signifikant häufiger zu beobachten. In dieser Arbeit konnte bestätigt werden, dass die COVID-19-Erkrankung in Zusammenhang mit charakteristischen Blutbildveränderungen steht. Insbesondere die Monozyten- und Lymphozytekonzentrationen korrelieren mit der Schwere des klinischen Krankheitsverlaufs und ermöglichen eine Risikostratifizierung der COVID-19-Patienten zum Aufnahmezeitpunkt sowie im Verlauf der stationären Behandlung. Die Veränderungen in den Blutausstrichen sind als morphologisches Korrelat eines hämatopoetischen Stresszustandes und einer Beeinträchtigung der Erythropoese, Granulopoese und Thrombozytopoese zu interpretieren. Charakteristischen Dysplasiezeichen, wie die Hypogranulation der neutrophilen Granulozyten sowie das Auftreten von Riesenthrombozyten könnten zudem ergänzend in die Diagnosestellung der COVID-19-Erkrankung einbezogen werden. Die Entstehungsmechanismen der hämatopoetischen und hämatologischen Auffälligkeiten sowie ihre pathogenetischen Bedeutung sollten in weiteren Untersuchungen analysiert werden, um eine Optimierung der Behandlungsstrategien und eine Reduzierung der COVID-19-assoziierten Morbidität und Mortalität zu erreichen

The <em>de novo</em> and salvage pathways of GDP-mannose biosynthesis are both sufficient for the growth of bloodstream-form <em>Trypanosoma brucei</em>

The sugar nucleotide GDP-mannose is essential for Trypanosoma brucei. Phosphomannose isomerase occupies a key position on the de novo pathway to GDP-mannose from glucose, just before intersection with the salvage pathway from free mannose. We identified the parasite phosphomannose isomerase gene, confirmed that it encodes phosphomannose isomerase activity and localized the endogenous enzyme to the glycosome. We also created a bloodstream-form conditional null mutant of phosphomannose isomerase to assess the relative roles of the de novo and salvage pathways of GDP-mannose biosynthesis. Phosphomannose isomerase was found to be essential for parasite growth. However, supplementation of the medium with low concentrations of mannose, including that found in human plasma, relieved this dependence. Therefore, we do not consider phosphomannose isomerase to be a viable drug target. We further established culture conditions where we can control glucose and mannose concentrations and perform steady-state [U-(13)C]-d-glucose labelling. Analysis of the isotopic sugar composition of the parasites variant surface glycoprotein synthesized in cells incubated in 5 mM [U-(13)C]-d-glucose in the presence and absence of unlabelled mannose showed that, under physiological conditions, about 80% of GDP-mannose synthesis comes from the de novo pathway and 20% from the salvage pathway