Zusammenfassung
Zu den Folgen einer postakuten COVID-19-Erkrankung (Long-COVID) gehören chronischer psychischer Stress, eine Dysregulation des Immunsystems und ein hyperinflammatorischer Zustand, darunter Depressionen und neu auftretender Diabetes.
Wir gehen davon aus, dass sportliche Betätigung den neuropsychiatrischen und endokrinen Folgen von Long-COVID entgegenwirkt, indem sie die Freisetzung zirkulierender Faktoren induziert, die die entzündungshemmende Reaktion vermitteln, die Homöostase des Gehirns unterstützen und die Insulinsensitivität erhöhen.
Schlüsselwörter : Bewegung, COVID-19, psychischer Stress, Immunschwäche, Hyperinflammation
Wichtige Punkte
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Das schwere akute respiratorische Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) ist der Erreger der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) und hat weltweit zu Millionen von Todesfällen beigetragen. In einigen Fällen treten anhaltende Symptome und die Entwicklung von Folgeerscheinungen 4 bis 12 Wochen nach Beginn der akuten COVID-19-Symptome auf (Long-COVID).
Die Antikörperreaktion steht im Einklang mit einer lang anhaltenden Immunität gegen die sekundäre COVID-19-Erkrankung. Allerdings sind SARS-CoV-2-mRNA und -Protein im Dünndarmepithel einiger Menschen fast 6 Monate nach der COVID-19-Diagnose aktiv.
Die zugrunde liegende Pathophysiologie von COVID-19 ist vielfältig und die einzelnen Komponenten scheinen untrennbar miteinander verbunden zu sein. Die Variabilität der klinischen Krankheitsverläufe bei Patienten mit COVID-19 ist durch Unterschiede gekennzeichnet, die über die Gemeinsamkeiten hinausgehen. Daher ist es notwendig, die zellulären Mechanismen zu verstehen und die Konvergenz zwischen Beobachtungen kritisch zu bewerten, um zu einer fundierten Strategie zur Bewältigung des Risikos einer langen COVID-Erkrankung zu gelangen und deren Eskalation zu verhindern.
SARS-CoV-2 bindet an den ACE2-Rezeptor, der auf den β-Zellen der Bauchspeicheldrüse exprimiert wird, und induziert Zellschäden, die einen bereits bestehenden Diabetes verschlimmern oder den Ausbruch von Diabetes beschleunigen können. Die diabetische Ketoazidose, die typischerweise bei Typ-1-Diabetes, einer Autoimmunerkrankung, auftritt, tritt Wochen oder Monate nach Abklingen der COVID-19-Erkrankung bei Patienten auf, bei denen kein bereits bestehender Diabetes diagnostiziert wurde. Zytokine wie Interleukin-6 (IL-6) und Tumornekrosefaktor-α (TNF-α) sind bei Patienten mit schwerer COVID-19-Erkrankung erhöht.
Körperliche Inaktivität ist mit einem höheren Risiko für die Entwicklung von Typ-2-Diabetes und schwereren COVID-19-Verläufen verbunden.
Die Wahrscheinlichkeit, dass eine körperlich inaktive Person schwere Folgen von COVID-19 erleidet, ist höher als bei den meisten chronischen Krankheiten (6). Wir nehmen an, dass Bewegung die Freisetzung zirkulierender Mediatoren fördert, die für die Abschwächung der langfristigen neuroendokrinen Symptome von COVID-19 entscheidend sind.
In dieser Übersicht präsentieren wir biologische Einblicke in die maladaptiven Stressmuster, die Menschen für die für Typ-2-Diabetes charakteristische klinische Depression und Glukose-Dysregulation prädisponieren. Wir werten die Beweise aus, um unsere überprüfbare Hypothese zu stützen, dass Bewegung die langfristigen Folgen von COVID-19 verhindern oder abmildern kann.
Die Entwicklung einer Hyperglykämie aufgrund einer Störung der immunmetabolischen Homöostase bei COVID-19. Hohe Glukosespiegel, die durch psychischen Stress, anhaltende Entzündungen und Funktionsstörungen der β-Zellen hervorgerufen werden, können zur Aktivierung des NLRP3-Inflammasoms in den β-Zellen der Bauchspeicheldrüse führen. Dadurch wird Pro-IL-1β zu biologisch aktivem IL-1β verarbeitet. Aus β-Zellen freigesetztes IL-1β führt zur Rekrutierung und Aktivierung von Makrophagen, was zur Freisetzung von mehr IL-1β führt. Hohe lokale Konzentrationen von IL-1β in der Mikroumgebung der β-Zellen können die Insulinsekretion hemmen und eine Funktionsstörung und Apoptose der β-Zellen auslösen. Dies führt zu einem weiteren Anstieg des Glukosespiegels, was zu einer Autostimulation von IL-1β führt und einen Teufelskreis in Gang setzt. Sport induziert die Freisetzung zirkulierender Faktoren, die die entzündungshemmende Reaktion vermitteln, die Homöostase des Gehirns unterstützen und die Insulinsensitivität erhöhen. Der Nettoeffekt ist die Senkung des Glukosespiegels und könnte als Remissionsinduktionstherapie konzipiert werden, um den Nachwirkungen von COVID-19 entgegenzuwirken (Grafikprogramm: Biorender). IL-1β, Interleukin-1β; NLRP3, NOD-, LRR- und Pyrindomänen enthaltendes Protein 3.
Neuropathologie von COVID-19
Ungefähr 30 % bis 40 % der Patienten leiden nach einer COVID-19-Infektion unter klinisch signifikanten Angstzuständen und Depressionen, die mit früheren schweren Coronavirus-Infektionen übereinstimmen. Die Wahrscheinlichkeit einer neuen psychiatrischen Erkrankung wie Angst- und Stimmungsstörungen innerhalb von 90 Tagen nach der Diagnose von COVID-19 lag in einer Analyse von 62.354 Patienten bei erstaunlichen 5,8 %.
Autopsieergebnisse zeigen, dass COVID-19 mehrere Arten pathologischer Läsionen hervorruft, die zu neurologischen Manifestationen bei Patienten mit COVID-19 beitragen können. Parainfektiöse Erkrankungen wie postvirale Autoimmunerkrankungen wurden im Zusammenhang mit einer Vielzahl von Viren, einschließlich Coronaviren, beschrieben. Parainfektiöse neuropathologische Prozesse treten meist nach einer Latenzzeit nach einer Infektionserkrankung auf.
Ein sich schnell entwickelndes Gebiet mit übereinstimmenden Beweisen deutet darauf hin, dass COVID-19 bei prädisponierten Personen eine Autoimmunität auslösen kann.
Ob Autoantikörper die β-Zellen der Bauchspeicheldrüse beeinflussen, wird wahrscheinlich durch die laufende Forschung zu Viren und Autoimmunität beantwortet. Wichtig ist, dass Depressionen die durch Komorbiditäten wie Diabetes verursachte Behinderung verstärken, indem sie die körperliche Inaktivität und die schlechte Einhaltung gemeinsam verordneter Therapien verschlimmern. Diese Wechselwirkung veranschaulicht, was bei anderen medizinischen Begleiterkrankungen einer Depression auftritt. Körperliche Aktivität kann dazu beitragen, die Abwärtsspirale umzukehren, indem sie Entzündungen reduziert und die Symptome von Stress und Insulinresistenz verbessert.
Modulation der allostatischen Last
Das Konzept der Allostase beschreibt die Fähigkeit eines Organismus, lebenswichtige homöostatische Systeme angesichts von Umweltveränderungen und Stressherausforderungen aufrechtzuerhalten, indem er sich aktiv an vorhersehbare und unvorhersehbare Ereignisse anpasst. Die allostatische Belastung stellt die kumulative Auswirkung physiologischer Abnutzung dar, die durch chronische Stressbelastung entsteht und Menschen für Krankheiten prädisponiert. Zu den biologischen Systemen, die an der physiologischen Anpassung an Veränderungen und Stressereignisse beteiligt sind, gehören die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (HPA), das autonome Nervensystem und das Immunsystem.
Aktivierung der HPA-Achse
Die HPA-Achse wird als Reaktion auf physiologische oder psychologische Stressfaktoren aktiviert und löst die Freisetzung des Glukokortikoidhormons Cortisol aus der Nebenniere aus. Die Stimulation des sympathischen Nervensystems geht mit der Aktivierung der HPA-Achse einher, was zu einem plötzlichen Anstieg der Zytokine, einschließlich Katecholaminen und IL-6, führt.
Die Cortisolausschüttung übersteigt die typischen Werte, um eine vorübergehende Kampf-oder-Flucht-Reaktion zu koordinieren und eine mögliche Übertreibung der Immunantwort auszugleichen. Die Lösung des Stressereignisses beendet die Reaktion durch eine negative Rückkopplungsschleife. Die Cortisolsekretion folgt einem Tagesrhythmus, der dabei hilft, den Glukosestoffwechsel und die Immunantwort zu regulieren.
Chronischer Stress kann die Normalisierung dieser Hormonsysteme beeinträchtigen und zu einem Anstieg von Cortisol, Katecholaminen und Entzündungsmarkern führen.
Psychischer Stress, Depressionen und Typ-2-Diabetes
Chronischer psychischer Stress entsteht, wenn man den Eindruck hat, dass die Reaktion auf Umweltanforderungen die Anpassungsfähigkeit einer Person übersteigt.
Depression stellt einen Zustand größerer geistiger Erschöpfung dar als chronischer psychischer Stress, der ein Risikofaktor und Bestandteil einer klinischen Depression ist . Das Risiko, an Typ-2-Diabetes zu erkranken, steigt mit zunehmender psychischer Belastung. Obwohl Belege für einen Zusammenhang zwischen allgemeinem chronischem psychischem Stress und dem Diabetesrisiko auf einen positiven Zusammenhang schließen lassen, sind die Ergebnisse aufgrund unterschiedlicher Studiendesigns und -schwerpunkte nicht ganz konsistent.
Allerdings prädisponiert eine Depression die Entstehung und das Fortschreiten von Typ-2-Diabetes. Schätzungen zufolge leiden mindestens 10 bis 15 % der Menschen mit Typ-2-Diabetes an Depressionen. Darüber hinaus ist die Wahrscheinlichkeit einer Depression bei Menschen mit Typ-2-Diabetes doppelt so hoch wie bei Menschen ohne Typ-2-Diabetes, und Menschen mit Depressionen haben ein 1,5-mal höheres Risiko, an Typ-2-Diabetes zu erkranken.
Eine chronische Exposition gegenüber erhöhten Cortisolspiegeln beeinträchtigt die Struktur und Funktion von Glukokortikoidrezeptoren und Gehirnregionen, die für die Verarbeitung emotionaler und kognitiver Funktionen notwendig sind. Der biologische Zusammenhang zwischen Depression und Typ-2-Diabetes scheint mit einer fehlregulierten Hyperkortisolämie zusammenzuhängen, die mit einer überaktiven HPA-Achse einhergeht, die viszerale Adipositas fördert und zu Defiziten bei der Insulinsensitivität und -sekretion führt.
Die Blutzuckerkontrolle und die damit verbundenen gesundheitlichen Folgen wie Gewichtszunahme, Einhaltung von Therapieplänen und Gefäßkomplikationen verschlechtern sich, wenn Typ-2-Diabetes mit einer Depression einhergeht. Typ-2-Diabetes und depressive Symptome prädisponieren einander, was auf einen bidirektionalen Zusammenhang schließen lässt.
Übung bei postakutem COVID-19
Die Übung zielt auf die neuropsychiatrischen und endokrinen Folgen von Long-COVID ab, die durch eine erhöhte allostatische Belastung aufgrund chronischen psychischen Stresses, einer Fehlregulation des Immunsystems und der Stimulierung eines hyperinflammatorischen Zustands ausgelöst werden. Eine unbehandelte Störung der Allostase führt zu einer Glukose-Dysregulation und der Entwicklung von Diabetes, der aufgrund seiner bidirektionalen Beziehung den Ausschlag für eine klinische Depression geben kann.
Lenze et al. zeigten, dass das Antidepressivum Fluvoxamin, das eine hohe Affinität am Sigma-1-Rezeptor aufweist, das Fortschreiten einer schweren Erkrankung nach einer SARS-CoV-2-Infektion verhindert. Sigma-1-Rezeptoren spielen eine Schlüsselrolle bei der Virusreplikation, und der daraus resultierende Stress des endoplasmatischen Retikulums (ER) kann die Entzündungskaskade durch seine Wechselwirkung mit dem ER-Stress-responsiven Protein, dem Inositol-erfordernden Enzym 1, (IRE1) α, fördern. Sigma-1-Rezeptorliganden dämpfen die Entzündungsreaktion.
Daher wurde Fluvoxamin, ein starker Sigma-1-Rezeptor-Agonist, aufgrund seiner Wirkung auf die Regulierung der Produktion von entzündlichen Zytokinen ausgewählt und seine vorteilhaften Wirkungen wurden in einer randomisierten, placebokontrollierten Studie mit Erwachsenen im ambulanten Bereich nachgewiesen.
Wie Fluvoxamin hat Bewegung eine antidepressive und immunmodulatorische Wirkung, die sie hervorragend für die selektive Prävention geeignet macht, indem sie die Kaskade von Ereignissen verlangsamt, die durch chronischen psychischen Stress entstehen und zu Depressionen und Typ-2-Diabetes führen. Wichtig ist, dass körperliche Betätigung die periphere Insulinsensitivität bei Glukoseintoleranz und Typ-2-Diabetes erhöht, gemessen mit dem Goldstandard-Hyperinsulinämie-Euglykämie-Clamp-Test.
Bei Patienten mit vorbestehendem Typ-2-Diabetes war eine Blutzuckerkonzentration von 6,4 mmol·L−1 im Vergleich zu einem Blutzuckerspiegel von 10,9 mmol·L−1 mit einem geringeren Risiko für Gesamtmortalität und unerwünschte COVID-19-Ergebnisse verbunden. Daher scheint die Aufrechterhaltung der Blutzuckerkontrolle eine sinnvolle Empfehlung zu sein, um die Schwere einer SARS-CoV-2-Infektion und ihre postakuten Folgen zu verringern. Durch die Modulation von psychischem Stress, anhaltender Entzündung und Insulinsensitivität stellt Bewegung eine plausible Intervention dar, um die langfristigen endokrinen Auswirkungen von COVID-19 zu verhindern oder abzuschwächen.
Fehlregulation der physiologischen Anpassung an Veränderungen und die modulierenden Wirkungen von körperlicher Betätigung. Der psychische Stress, der bei COVID-19 auftreten kann, aktiviert die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (HPA), das autonome Nervensystem und das Immunsystem. Eine fehlregulierte und hyperaktive HPA-Achse fördert die Aktivierung des sympathischen Nervensystems und eine übertriebene Immunantwort, die Insulinresistenz und β-Zell-Dysfunktion fördert. Sport hilft, die Immunüberwachung zu verbessern und Entzündungen zu reduzieren, um die psychische Gesundheit und die Blutzuckerkontrolle zu verbessern (Grafikprogramm: Biorender).
Kommentare
Obwohl es keine medizinisch anerkannte Behandlung für Long-COVID gibt, kann Bewegung den Teufelskreis der Entzündung durchbrechen, der Monate nach der Genesung des Virus zur Entwicklung von Diabetes und Depressionen führen kann.
„Wir wissen, dass langes COVID Depressionen verursacht und wir wissen, dass es den Blutzuckerspiegel so weit ansteigen lassen kann, dass Menschen eine diabetische Ketoazidose entwickeln, eine lebensbedrohliche Erkrankung, die häufig bei Menschen mit Typ-1-Diabetes auftritt“, sagte Candida Rebello, Ph.D. , Forschungswissenschaftler am Pennington Biomedical Research Center. „Sport kann helfen. „Sport wirkt der Entzündung entgegen, die zu einem erhöhten Blutzucker und der Entwicklung und dem Fortschreiten von Diabetes und klinischer Depression führt.“
Es ist unklar, wie viele Menschen an Long COVID leiden. Schätzungen zufolge sind jedoch 15 bis 80 Prozent der Menschen infiziert. Basierend auf diesen Zahlen könnten bis zu 1 Million Einwohner Louisianas an Long COVID leiden.
Langes COVID verursacht, was die Centers for Disease Control als „eine Konstellation anderer schwächender Symptome“ beschreiben, darunter Gehirnnebel, Muskelschmerzen und Müdigkeit, die Monate anhalten können, nachdem sich eine Person von der Erstinfektion erholt hat.
„Zum Beispiel kann es sein, dass eine Person nicht ernsthaft an COVID-19 erkrankt, aber sechs Monate später, lange nachdem der Husten oder das Fieber verschwunden ist, entwickelt sie Diabetes“, sagte Dr. Rebello.
Eine Lösung ist Bewegung. Dr. Rebello und ihre Co-Autoren beschreiben ihre Hypothese in „ Übungen als Moderator anhaltender neuroendokriner Symptome von COVID-19 “, veröffentlicht in der Zeitschrift Exercise and Sport Sciences Reviews.
„Man muss nicht eine Meile schnell laufen oder gehen“, sagte Dr. Rebello. „Langsames Gehen ist auch eine Übung. Idealerweise sollten Sie eine 30-minütige Trainingseinheit absolvieren. Wenn Sie jedoch jeweils nur 15 Minuten schaffen, versuchen Sie es mit zwei 15-minütigen Sitzungen. Wenn Sie nur einmal am Tag 15 Minuten laufen können, tun Sie es. Das Wichtigste ist, es zu versuchen. Es spielt keine Rolle, wo Sie anfangen. Sie können schrittweise bis zum empfohlenen Trainingsniveau steigern.“
„Wir wissen, dass körperliche Aktivität eine Schlüsselkomponente für ein gesundes Leben ist. „Diese Forschung zeigt, dass Bewegung genutzt werden kann, um die Kettenreaktion von Entzündungen zu unterbrechen, die zu hohen Blutzuckerspiegeln und dann zur Entwicklung oder zum Fortschreiten von Typ-2-Diabetes führt“, sagte John Kirwan, Ph.D., CEO von Pennington Biomedical, der ebenfalls tätig ist ein Co-Autor des Artikels.
Schlussfolgerungen Das Risiko einer schweren SARS-CoV-2-Infektion und Mortalität gehört zu den höchsten bei Patienten mit vorbestehendem Typ-2-Diabetes. Die Modulation der allostatischen Belastung infolge von COVID-19, wie anhand neuropsychiatrischer Folgen gezeigt wird, ist an der Pathogenese von Typ-2-Diabetes beteiligt, während diabetische Ketoazidose das Ergebnis einer unkontrollierten Glykämie ist. Sport moduliert wichtige anhaltende Merkmale einer SARS-CoV-2-Infektion, die einen Anstieg der Blutzuckerkonzentration fördern, einschließlich Entzündungen und Stress. Durch die Modulation der Blutzuckerkonzentration kann körperliche Betätigung genutzt werden, um den Teufelskreis der β-Zell-Entzündung, die zu Hyperglykämie führt, zu durchbrechen und so die Entwicklung oder das Fortschreiten von Typ-2-Diabetes zu verhindern. |
