Beeinflusst der Vitamin-D-Mangel den Verlauf eines akuten Atemnotsyndroms?

Das akute Atemnotsyndrom (ARDS – acute respiratory distress syndrome oder SARS – severe acute respiratory distress syndrome) entwickelt sich in der Folge akuter entzündlicher Insulte der Atemwege und hat zuletzt vor allem angesichts der in vielen Fällen dramatisch verlaufenden COVID-19-Erkrankungen an Aufmerksamkeit gewonnen. Die bisherigen Daten lassen vermuten, dass ältere Menschen und solche mit einer genetischen Anfälligkeit besonders häufig von schweren Krankheitsverläufen betroffen sind. Auffällig ist allerdings, dass nur ein Teil der Risikopersonen ein ARDS entwickelt. Vitamin D-Mangel scheint allgemein mit einem erhöhten bakteriellen und viralen Infektionsrisiko verbunden zu sein und wird mit einer erhöhten Mortalität in der Intensivpflege verbunden. Für das ARDS liegen Beobachtungen, aber keine belastbaren Daten zu einem möglichen Zusammenhang mit einem Vitamin D-Mangel vor. Die Autoren haben deshalb jetzt im klinischen Umfeld untersucht, ob Vitamin-D-Mangel mit einem höheren ARDS-Risiko assoziiert ist. Sie haben gleichzeitig geprüft, ob ein Vitamin-D-Mangel auch im Tiermodell den Verlauf und den Schweregrad eines ARDS beeinflussen kann. Hierzu wurde erstens der klinische Verlauf ösophagektomierter Patienten verfolgt, die auf Grund der Schwere des Eingriffs ein besonders hohes ARDS-Risiko aufweisen. Zweitens haben die Autoren am Mausmodell den Einfluss des Vitamin D-Mangels auf die Entzündung und Epithelschädigung der Atemwege nach Belastung mit entzündungsauslösenden Lipopolysacchariden (LPS) untersucht. Dabei wurde auch das in vitro Verhalten humaner und muriner Alveolarepithelzellen untersucht.

Insgesamt 55 (96%) von 57 nicht supplementierten Ösophagektomie-Patienten wiesen präoperativ einen Vitamin D-Mangel (25(OH)D-Plasmaspiegel <50 nmol/L = <20 ng/ml) auf. Ihre Vitamin D-Spiegel waren jedoch höher als die der ARDS-Patienten. Die Vitamin D-Spiegel beider Gruppen (Risiko-Patienten und ARDS-Patienten) waren niedriger als die der Kontroll-Patienten. Ösophagektomie-Patienten mit einem schweren Vitamin D-Mangel (Plasma 25(OH)D3 <20 nmol/L) wiesen eine 37,5%ige Risiko-Erhöhung, Patienten mit einem leichteren Vitamin D-Mangel (Vitamin D Serumspiegel >20nmol/L und < 50nmol/L) eine 15%ige Risiko-Erhöhung für eine postoperative Einschränkung der Lungenfunktion auf. Der Wahrscheinlichkeitsquotient (OR-Odds Ratio) für die Entwicklung eines ARDS war bei Patienten mit Vitamin D-Spiegeln <20 nmol/L im Vergleich zu Patienten mit Werten ≥20 nmol/L um das 3,5fache erhöht. Die Autoren maßen zusätzlich perioperativ in vivo die Veränderungen der Integrität und Permeabilität der alveo-kapillären Barriere über die Akkumulation extravaskulärer Flüssigkeit (EVLWI – extravascular lung water index). Ein schwerer Vitamin D-Mangel (<20 nmol/L) war mit einem erhöhten EVLWI-Wert verbunden. Die präoperative Erhöhung des Vitamin D-Status reduzierte die beobachteten Funktionsstörungen der alveo-kapillären Barriere, die bei den Vitamin D-defizienten Patienten durch die in-vivo-Messungen nachgewiesen werden konnten. Im Mausmodell zeigte sich bei Mäusen mit Vitamin D-Mangel nach der LPS-Belastung eine Erhöhung der inflammatorischen Zytokine, eine Schädigung des respiratorischen Epithels und eine verringerte Sauerstoffsättigung, im Vergleich zu Vitamin D suffizienten Mäusen. In vitro Untersuchungen zeigten einen relevanten Einfluss von Vitamin D auf Wachstum, Reparatur- und Schutzfunktionen und Apoptose.

Bei allen Studienteilnehmern, die ein ARDS entwickelt hatten, konnte ein Vitamin-D-Mangel nachgewiesen werden. Der Vitamin D-Mangel scheint, nach einer Ösophagektomie zur Entwicklung eines ARDS beizutragen.

Kommentar:

Die Welt ist im Griff der COVID-19-Pandemie. Nach zwei vorangegangenen, lokal begrenzten Coronavirus-Epidemien (SARS-CoV 2002 und MERS-CoV 2012) trifft COVID-19 weltweit auf eine immunologisch naive Weltbevölkerung. Wissenschaftler suchen fieberhaft nach Möglichkeiten, das Infektionsrisiko präventiv über einen Impfstoff oder medikamentös über eine Therapie zu beeinflussen. Eine weitere Möglichkeit, einen möglicherweise schweren Krankheitsverlauf abzuschwächen, mag darin bestehen, die natürliche Immunregulation zu stärken und einen zum ARDS führenden Zytokinsturm zu verhindern. Die efsa (European Food Safety Authority) kommt bei der Prüfung der Vitamin D Health Claims zu dem Schluss, dass ein „Ursache-Wirkungszusammenhang zwischen der diätetischen Einnahme von Vitamin D und dem Beitrag zu einer normalen Funktion des Immunsystems, einer gesunden Entzündungsantwort und der Aufrechterhaltung normaler Muskelfunktionen besteht“. In den letzten Jahren konnte mit mehreren observationalen und kontrollierten Studien gezeigt werden, dass Vitamin D das allgemeine Infektionsrisiko senkt. Dabei schützt Vitamin D auf mehreren Wegen auch vor Atemwegsinfekten. Zu den schützenden Faktoren gehören die antimikrobiellen Peptide Cathelicidine (LL-37) und ß-Defensine, die zu einer Verringerung viraler Replikationsraten führen, und die immunregulatorischen Lymphozyten (Treg-Zellen), die über ihre Zytokine einen anti-inflammatorischen Einfluss ausüben und möglicherweise vor einem Zytokinsturm schützen. Ein Vitamin D-Mangel kann bei den meisten Intensivpflege-Patienten mit einem akuten Atemnotsyndrom (ARDS - acute respiratory distress syndrome) nachgewiesen werden. Vitamin D-Mangel scheint, eine überschießende und ungebremste entzündliche Reaktion nicht nur an der alveo-kapillären Membran, sondern im gesamten Organismus zu begünstigen. Für andere SARS-Erkrankungen wurde bereits über T-Zellen führende schwere Lungenentzündung nachgewiesen. Die von Dancer et al. erhobenen Daten belegen einen plausiblen Zusammenhang zwischen Vitamin D-Mangel und ARDS-Risiko nach einer Ösophagektomie, der durch in vivo Untersuchungen an der alveo-kapillären Barrierefunktion bestätigt werden konnte. Die alveolären Epithelzellen des Respirationstraktes konvertieren inaktives in aktives Vitamin D, was in vitro nachgewiesen wurde, und Auswirkungen auf die Regulation der lokalen Immunantwort besitzen dürfte. Die Ergebnisse von Dancer et al. zeigen, dass Vitamin D-Mangel die Entstehung eines ARDS nach einer Ösophagektomie begünstigt. Dies konnte tierexperimentell bestätigt werden. Es ist nicht geklärt, ob diese an ösophagektomierten Patienten erzielten Ergebnisse auch auf Covid-19 Erkrankungen und auf das damit verbundene ARDS-Risiko übertragen werden können. Beobachtungen zeigen, dass die meisten Intensivpflege-bedürftige COVID-19 Patienten einen Vitamin D-Mangel aufweisen. Wenn auch der positive Einfluss von Vitamin D auf den Verlauf einer COVID-19 Infektion mit der Studie von Dancer et al. nicht bewiesen werden kann, darf vermutet werden, dass ein ausreichender Vitamin D-Status bei einer COVID-19-Infektion eher nützen als schaden kann.

Text: Dr. med. Jürgen Hower, Facharzt für Kinder- und Jugendmedizin
Quellen: Dancer RC et al. Vitamin D deficiency contributes directly to the acute respiratory distress syndrome (ARDS). Thorax 2015 Jul; 70(7): 617-624
Efsa. European Food Safety Authority. Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to vitamin D and normal function of the immune system and inflammatory response (ID 154, 159), maintenance of normal muscle function (ID 155) and maintenance of normal cardiovascular function (ID 159) pursuant to Article 13(1) of Regulation (EC) No 1924/2006. Efsa Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA). EFSA J 2010; 8(2):1468
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