Een COVID-19 ziekte en vaccinatie kan direct effect hebben op het hart

Sinds begin januari 2020 is de wereld in de ban van een variant van het coronavirus: SARS-CoV-2. Dit virus heeft zijn naam gekregen omdat hij severe acute respiratory syndrome (SARS) kan veroorzaken. Dit ziektebeeld wordt ook wel COVID-19 genoemd.

Gelukkig ontwikkelen de meeste mensen milde klachten na een SARS-CoV-2 infectie. De huidige omicron variant van het virus geeft vooral verkoudheidsklachten. Echter, in met name oudere mensen en mensen met onderliggende ziekten kan een SARS-CoV-2 infectie een ernstige vorm van longontsteking veroorzaken. Met name mensen met hartproblemen blijken een minder gunstige uitkomst te hebben vergeleken met gezonde leeftijdsgenoten.

Uit onderzoek blijkt dat COVID-19 gerelateerd is aan het ontstaan van verschillende hartziekten, waaronder hartritmestoornissen, myocarditis en het myocardinfarct. Dit heeft geleid tot vragen over de werkingsmechanismen van het SARS-CoV-2 virus op het hart.

In de wetenschappelijke literatuur zijn er ook diverse studies die melding maken van hartontstekingen, maar ook boezemfibrilleren na vaccinatie tegen COVID-19. Daarnaast hebben patiënten via het AFIP forum en enquête laten weten dat een COVID-19 infectie en het vaccin een effect kan hebben op boezemfibrilleren. Dit levert vragen op over de veiligheid en de werkingsmechanismen van de vaccinaties.

Om antwoord te kunnen geven op deze vragen heeft Stijn Bakker, derdejaars geneeskunde student AmsterdamUMC locatie VUmc onder begeleiding van Prof. Bianca Brundel, een literatuurstudie gedaan, waarvan de belangrijkste bevindingen hieronder zijn samengevat.

Wat is tot nu toe bekend over rol van COVID-19 infectie en vaccinatie op hartspiercellen?

De infectie van hartcellen

Het coronavirus heeft zogenaamde ‘spike-eiwitten’ nodig om cellen te kunnen infecteren. Deze spike-eiwitten, die zich bevinden op het oppervlak van het virus, gebruikt het virus om te binden aan cellen van het menselijk lichaam. Het spike-eiwit bindt goed aan de menselijke ACE-II receptor, die op veel verschillende cellen in het lichaam voorkomt. De volgende stap die nodig is voor de infectie, is het activeren van het spike-eiwit. Hiervoor gebruikt het virus knip-eiwitten die aanwezig zijn in de menselijke cellen. Als het spike-eiwit eenmaal geactiveerd is, kan het virus door middel van membraanfusie de cel binnentreden en zichzelf vermeerderen en ook schade berokkenen.

Kan SARS-CoV-2 hartspiercellen direct infecteren?

Er zijn verschillende verklaringen voor het ontstaan van hartziekten na een COVID-19 infectie. Een verklaring is dat het hart harder moet werken bij algemeen ziek zijn, waardoor schade aan het hart kan optreden.

Verschillende studies uitgevoerd in hartspiercellen laten echter zien dat deze cellen ook direct geïnfecteerd kunnen worden door SARS-CoV-2. Hartspiercellen brengen namelijk de ACE-II receptor tot expressie, en het virus gebruikt juist deze receptor om de hartspiercellen binnen te komen.

Wat zijn de gevolgen van een infectie van de hartspiercel op hart functie?

De belangrijkste gevolgen van COVID-19 infectie op de hartspiercel komen voort uit veranderingen in de genexpressie veroorzaakt door het virus. Zo brengen geïnfecteerde cardiomyocyten minder ACE-II tot expressie, wordt het metabolisme van de cel verminderd en worden er minder eiwitten geproduceerd die nodig zijn voor de contractie (samentrekken) van de hartspiercellen (figuur 1).

Bovendien kan een infectie zorgen voor afbraak van contractiële eenheden, zogenaamde sarcomeren, gevonden. Hierdoor kunnen geïnfecteerde hartspiercellen significant minder goed contraheren (samentrekken).

Tegelijkertijd produceren hartspiercellen na infectie meer stofjes die ontstekingen veroorzaken en gaat een mechanisme van celdood (apoptose) aan. Apoptose is een gecontroleerde celdood van cellen om virusverspreiding te voorkomen.

Al deze factoren samen vormen mogelijk een verklaring voor de gevonden pathologie in COVID-19 patiënten. Echter, deze studies zijn slechts in laboratoria uitgevoerd, wat niet geheel te vergelijken is met de klinische situatie. Hierdoor is de klinische betekenis van deze bevindingen nog niet geheel duidelijk.

Wat maakt patienten met onderliggende hartproblemen kwetsbaar?

Uit onderzoek in hartspiercellen van patiënten met hartfalen blijkt dat er verschillende veranderingen in deze cellen optreden die het hart meer kwetsbaar maakt voor SARS-CoV-2 infectie.

Zo laat onderzoek een toename in ACE-II zien in patiënten met hartfalen daarnaast zijn spike-activatie eiwitten verhoogd, waardoor een infectie van deze hartspiercellen makkelijker gaat.

Daarnaast werden genen die gerelateerd zijn aan het afweersysteem juist geremd, wat de cellen kwetsbaarder maakt voor infectie. Deze bevindingen samen vormen een mogelijke verklaring voor de kwetsbaarheid van falende harten voor een SARS-CoV-2 infectie.

Wat is de invloed van COVID-19 vaccinaties op het hart?

Ondanks dat er diverse studies zijn die een effect van COVID-19 vaccinatie op het hart laten zien, zijn er helaas nog geen specifieke studies uitgebracht over het moleculaire mechanisme van COVID-19 vaccinaties op het hart.

COVID-19 vaccinaties zijn gebaseerd op het SARS-CoV-2 spike-eiwit. De mechanismen van vaccinatie en infectie zijn daardoor mogelijk goed vergelijkbaar. Echter, hoeveel spike-eiwit er na vaccinatie precies bij/in de hartspiercellen terecht komt, is niet bekend, maar effecten op de hartspiercellen zijn wel beschreven in mensen met hartproblemen, inclusief boezemfibrilleren na vaccinatie (studie 1, studie 2, en studie 3). Mogelijk kan het antwoord op deze vraag gegeven worden met dierproeven.

Wetende wat voor gevolgen het SARS-CoV-2 spike eiwit kan veroorzaken in hartspiercellen, is het belangrijk om gevallen van klachten na vaccinatie serieus te nemen en goed te onderzoeken.

DNA-schade en boezemfibrilleren

Het exacte mechanisme tussen COVID-19 en het ontstaan van boezemfibrilleren is niet geheel opgehelderd. Uit onderzoek blijkt echter dat SARS-CoV-2 voor DNA schade kan zorgen en dat DNA herstelmechanismen worden onderdrukt.

Een eerdere studie van de groep van Prof. Bianca Brundel, toonde een verband aan tussen DNA schade en het ontstaan van boezemfibrilleren. Of SARS-CoV-2 ook echt via dit mechanisme voor boezemfibrilleren kan zorgen, moet verder worden onderzocht.

De hiervoor beschreven mechanismen staan schematisch weergegeven in figuur 1.

Figuur 1: COVID-19 en hart mechanismen