Virussen en het afweersysteem

COVID-19 houdt de wereld in zijn greep. Veel (actuele) informatie erover is te vinden op de website van het RIVM. Maar wat zijn virussen precies, hoe reageert ons afweersysteem op ziekteverwekkers en kunnen voedingssupplementen met bijvoorbeeld vitamine C het afweersysteem versterken? In dit artikel meer achtergrondinformatie daarover, met natuurlijk ook aandacht voor COVID-19 en hoe sterk het bewijs is dat (hydroxy-) chloroquine daartegen werkt.

Wat zijn virussen?

Virussen behoren tot de obligaat cellulaire parasieten. Dat betekent dat ze zelf geen stofwisseling hebben en een gastheer (cel) nodig hebben om zich te vermenigvuldigen. Dat kunnen planten, archea, bacteriën, dieren en mensen zijn. Ze voldoen dan ook niet aan de definitie van ‘leven’, al zijn ze goed in soorthandhaving. Een virus kan alles wat leeft infecteren en wanneer datgene een bacterie is, heet het virus een bacteriofaag. Er zijn, in willekeurige volgorde, drie theorieën over het ontstaan van virussen [1]:

1. Ze zijn ontstaan vóór de eerste cellen er waren (>3,6 miljard jaar geleden) en hebben bijgedragen aan de structuur van cellen.
2. Ze zijn ontstaan na de eerste cellulaire organismen en kregen het vermogen om zich te repliceren en te verpakken in eiwitmanteltjes.
3. Ze zijn ontstaan uit intracellulaire parasieten en hebben alles verloren behalve de meest essentiële genen die nodig zijn voor replicatie en verspreiding.

Inmiddels zit de wereld zit vol met virussen en veruit de meesten infecteren mensen niet. Alleen al in de oceaan zitten naar schatting meer dan één quintiljoen (1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000) bacteriofagen, die achter elkaar een lengte hebben van 200 miljoen lichtjaren (bij een gemiddelde lengte van 125 nm) [1]. De grootte van een virus varieert meestal van 20-400 nm, oftewel 20-400 miljardste van een meter. Dat is kleiner dan de meeste bacteriën en je hebt meestal een elektronenmicroscoop nodig om ze te kunnen zien (mimivirus is met 750 nm zichtbaar met een lichtmicroscoop). Ook wij dragen virussen met ons mee. Een man van 70 kg heeft ongeveer 30.000.000.000.000 cellen en draagt nagenoeg evenveel zoveel bacteriën met zich mee [3]. Het aantal virussen is naar schatting echter tot 30 keer groter [1].

In principe heeft ieder diersoort, inclusief de mens, zijn eigen virussen die daar blijven circuleren en muteren omdat ze daaraan zijn aangepast. Soms muteert een virus echter op een ‘verkeerde‘ manier, waardoor het van een dier naar een mens kan overspringen. Een (infectie)ziekte die van dier naar mens kan overspringen heet een zoönose. Voorbeelden daarvan zijn het ebolavirus, hantavirus, hiv, influenzavirus, westnijlvirus-, SARS CoV-1- en MERS-CoV. Ook het nieuwe coronavirus (SARS-CoV-2), dat de infectieziekte COVID-19 veroorzaakt, is een zoönose. De naam van de infectieziekte is afkomstig van ‘COrona VIrus Disease 2019‘.

Afbeelding 1: SARS-CoV-2 (oranje aangekleurd) onder een elektronenmicroscoop, geïsoleerd van een patiënt. Bron: NIAID Integrated Research Facility (IRF) in Fort Detrick, Maryland.

Waar komt het nieuwe coronavirus vandaan?

Onderzoek laat zien dat het nieuwe coronavirus sterke gelijkenissen vertoont (96,2%) met een coronavirus in vleermuizen (RaTG13) [5]. Een grotere gelijkenis in ieder geval dan met SARS-CoV-1 en MERS-CoV. Men neemt aan dat daar de oorsprong ligt. Vervolgens zou het via een tussengastheer naar de mens zijn overgebracht. Vleermuizen vormen vaker een reservoir van potentieel gevaarlijke virussen die aan de mens overgedragen kunnen worden (hendravirus, nipahvirus, marburgvirus, rabiës, ebolavirus, SARS-CoV-1).

Er zijn ongeveer 1.400 verschillende soorten vleermuizen beschreven, terwijl er ongeveer 6.4oo verschillende zoogdiersoorten zijn [6]. Dat betekent dat zo’n 20% van alle zoogdiersoorten een vleermuis is. Het zijn bijzondere en sociale dieren, waarvan sommige soorten in extreem grote populaties leven (+300.000). Ze zijn het enige zoogdier dat aanhoudend kan vliegen en een levensverwachting heeft die hoger is dan de meeste andere zoogdieren van dezelfde grootte (tot wel 35 jaar) [1, 7]. Ze vliegen vermoedelijk al zo’n 65 miljoen jaar op aarde rond, lang voordat Homo sapiëns zijn eerste stappen zette (~300.000 jaar geleden).

De tussengastheer van het nieuwe coronavirus is mogelijk een schubdier (pangolin) [8]. Dat is een bedreigde diersoort, maar in Azië worden ze nog regelmatig op markten illegaal verhandeld. Het vlees wordt als culinair gerecht gegeten en van de schubben wordt een poeder of pasta gemaakt, dat gebruikt wordt in de traditionele Chinese geneeswijze tegen onder andere artritis. Het nieuwe coronavirus is vermoedelijk afkomstig van de ‘South China Seafood City‘ vismarkt in Wuhan, de hoofdstad van de Chinese provincie Hubei. Op die vismarkt verkochten ze niet alleen vis, maar ook verschillende soorten levende (wilde) dieren. Met meer dan 1.000 kraamhouders was het één van de grootse vismarkten van China. Van de eerste 41 bevestigde COVID-19-patiënten die van 16 december 2019 t/m 2 januari 2020 in het ‘Wuhan Jin Yin-tan‘ ziekenhuis waren opgenomen, hadden er 27 (66%) een directe link met die vismarkt [9]. Op één januari 2020 werd die vismarkt dan ook gesloten. Er zijn echter nog wel onzekerheden omdat de bewijzen niet 100% sluitend zijn. Van de patiënten had bijvoorbeeld 44% geen directe link met de vismarkt, net als de eerste bevestigde COVID-19-patiënt met klachten die in het ziekenhuis is opgenomen. Bij SARS is het vermoeden dat de tussengastheer een civetkat is geweest en bij MERS een dromedaris.

Doordat we steeds meer over de wereld reizen, de bevolkingsdichtheid toeneemt (met megasteden), dieren minder leefruimte krijgen en het contact met (wilde) dieren intensief is door de toenemende behoefte aan dierlijk eiwit, neemt de kans toe dat de mens besmet raakt met een potentieel gevaarlijke zoönose en dat die verder tussen mensen verspreid wordt. Met name markten waar grote aantallen en verschillende soorten levende dieren worden verhandeld en geslacht vormen een risico. Zowel zoogdieren en gevogelte kun je er aantreffen als vissen, reptielen en amfibieën. En soms ook exotische exemplaren. Het nauwe contact tussen (zieke) dieren onderling kan virussen de gelegenheid geven om zich zo te muteren waardoor ze beter overdraagbaar worden tussen soorten en eventueel naar de mens. Er is al lang discussie om dergelijke markten te verbieden (ook al tijdens de SARS-uitbraak in 2003) en daar is ook wel draagvlak voor. In de praktijk is dat echter lastig te realiseren omdat veel mensen dan zonder inkomen komen te zitten.

Van veruit de meeste virussen om ons heen hebben wij geen last. Ook niet als we ze inademen. Een gevaarlijke virusvariant kan ontstaan door a) een vermenging van twee virusgenomen (bijvoorbeeld twee verschillende influenzavirussen) of b) natuurlijk optredende mutaties. Dat er mutaties optreden in het genetisch materiaal wanneer virussen zich repliceren is volkomen normaal. Over het algemeen zullen die, net als bij ons, geen invloed hebben. Niet ieder virus muteert overigens even snel. Het influenzavirus muteert snel, iets wat bij het nieuwe coronavirus vooralsnog niet echt waargenomen wordt. En mutaties kunnen ook in het nadeel van een virus werken, waardoor die verdwijnen. Dat er virusuitbraken blijven komen die slachtoffers eisen is onvermijdelijk. De vraag is alleen wanneer, waar, wat de impact ervan is en hoe goed we daarop voorbereid zijn.

• Epidemiologische curve van COVID-19 van 8 december 2019 t/m 11 februari 2020.
• Up-to-date statistieken COVID-19 afkomstig van ‘Center for Systems Science and Engineering’ (CSSE), Johns Hopkins University (JHU).

Is besmetting met SARS-CoV-2 via oppervlakken mogelijk?

Een virus kan enige tijd buiten een gastheer intact blijven. Hoe lang dat is, is afhankelijk van onder andere het soort virus, de omgevingstemperatuur en de luchtvochtigheidsgraad. Onderzoekers hebben gekeken naar de stabiliteit van het SARS-CoV-1 en het nieuwe coronavirus (SARS-CoV-2) in aerosolen (<5 µm) en op verschillende oppervlakken (koper, karton, roestvrij staal, plastic) [10]. Dit hebben ze gedaan bij een omgevingstemperatuur van 21-23 °C en een relatieve luchtvochtigheid van 40% (hoeveelheid waterdamp in de lucht is 40% van wat het maximaal kan bevatten). De gevonden waarden zijn gemiddelden van drie herhalingen.

Het experiment met de aerosolen duurde drie uur en toen werden beide virussen nog gedetecteerd. In aerosolen waren beide virussen dus langer dan drie uur detecteerbaar. En wanneer de daling lineair blijft gaan wel zes uur (zie figuur). Op koper, karton, roestvrij staal en plastic bleef het nieuwe coronavirus gemiddeld respectievelijk 8, 24, 48, 72 uur stabiel (zie figuur 1B). Deze verschillen tussen oppervlakken zijn ook te zien in de halfwaardetijd. In aerosolen was die gemiddeld zo’n 65 minuten. Op koper, karton, roestvrij staal en plastic waren de gemiddelde halfwaardetijden van het nieuwe coronavirus respectievelijk 46, 208, 338 en 408 minuten (zie figuur 1C). De resultaten waren voor SARS-CoV-1 vergelijkbaar. Onder andere omstandigheden kunnen en zullen de resultaten anders zijn. In hoeverre de aanwezigheid van het virus op de geteste manieren mensen kan besmetten en infecteren en in welke mate dit in de praktijk gebeurt is onduidelijk.

Figuur 1: Stabiliteit (B) en halfwaardetijden (C) van het nieuwe coronavirus (SARS-CoV-2) en SARS-CoV-1 in aerosolen en op verschillende oppervlakken [10]. Klik op de figuur voor een vergroting.

De bouw van een virus

Figuur 2: Doorsnede van een Bètacoronavirus.

Een virus is niet meer dan erfelijk materiaal dat bestaat uit DNA of RNA, verpakt in een eiwitmantel. Dat DNA of RNA kan enkelstrengs (ss = single-stranded)  of dubbelstrengs (ds = double-stranded) zijn. De meesten zijn het er over eens dat de eerste virussen RNA hadden. Dat maakt virussen uniek omdat niks anders RNA als genetisch materiaal heeft. Later zouden er ook DNA-virussen zijn ontstaan, waardoor de genomen veel groter en stabieler konden worden. RNA is namelijk gevoelig voor mutaties en minder stabiel dan DNA. De leesrichting van enkelstrengs RNA wordt aangegeven met positief (+) of negatief (-). Positief betekent dat de leesrichting dezelfde is als bij mRNA (5′ → 3′). Negatief betekent dat de leesrichting de andere kant op is, waardoor er nog aanpassingen nodig zijn om afgelezen te kunnen worden. Het nieuwe coronavirus bestaat net als SARS-CoV-1 en MERS-CoV uit +ssRNA.

Het erfelijk materiaal van bètacoronavirussen codeert voor (zie figuur 3):

• Vier belangrijke structuureiwitten: 1) spike (S), 2) enveloppe (E), 3) membraan (M), 4) nucleocapside (N).
• Ongeveer 16 niet-structurele eiwitten.
• 5-8 ondersteunende-eiwitten.

Figuur 3: Indeling van het erfelijk materiaal van SARS-CoV-1, MERS-CoV en SARS-CoV-2 [7]. UTR = untranslated region, ORF = open reading frame, S = spike-eiwit, E = enveloppe, M = membraaneiwit, N = nucleocapside, groene box = niet-structurele eiwitten, blauwe box = structurele eiwitten, blanke box = ondersteunende eiwitten. Rode stippellijntjes = belangrijke verschillen tussen SARS-CoV-1 en SARS-CoV-2. Afbeelding overgenomen van Shereen MA, et al [11].

Het erfelijk materiaal zit verpakt in een symetrische eiwitmantel (capside), die uit verschillende subeenheden is opgebouwd (capsomeren). Die eiwitmantel voorkomt dat enzymen het DNA of RNA afbreken. Het erfelijk materiaal, samen met de eiwitmantel heet het nucleocapside. De vorm van de eiwitmantel wordt bepaald door de rangschikking van de capsomeren (zie figuur 4).

Figuur 4: Overzicht van verschillende virusvormen: 1) icosahedral, naakt, b) icosahedral met enveloppe, c) helical, naakt, d) helical met enveloppe, e) complex (bacteriofaag, combinatie van icosahedral en helical). Afbeeldingen overgenomen van Wikimedia Commens, user Nossedotti.

Overzicht van de verschillende soorten virussen

Figuur 5: Overzicht van de verschillende soorten virussen en hun eigenschappen.

Het aantonen van het nieuwe coronavirus met rtPCR

Om te testen of iemand het nieuwe coronavirus met zich meedraagt wordt er met een swab (wattenstaafje) een monster afgenomen. Dat gebeurt voornamelijk op twee plaatsen:

• Diep achter in de neus, tegen de achterwand (nasofarynx)
• Zo diep mogelijk achter in de keel (orofarynx)

Alleen bij bindvliesontsteking van het oog (conjunctivitis) kan met een swab ook voorzichtig over het naar beneden getrokken onderste ooglid gewreven worden. Na afname van het monster wordt de swab verpakt en naar het laboratorium gestuurd. In het laboratorium wordt het monster geanalyseerd met rtPCR (reverse transcription Polymerase Chain Reaction). Hierbij wordt het eerst voorbewerkt waardoor alleen een specifiek stukje RNA (sequentie) via een aantal chemische reacties vermeerderd wordt. In het geval van het nieuwe coronavirus wordt er gekeken naar het ‘E-gen‘ en ‘RdRP-gen‘ of alleen het ‘E-gen‘. In het buitenland ook soms het ‘N-gen‘. Dat zijn specifieke stukjes RNA die kenmerkend zijn voor het nieuwe coronavirus. Het ‘E-gen‘ codeert voor de enveloppe, het ‘RdRP gen‘ voor het enzym ‘RNA-dependent RNA polymerase‘ dat nodig is voor de replicatie van het virale RNA en het ‘N-gen‘ voor het nucleocapside-eiwit (zie figuur 6). Op deze manier kan een miniem stukje viraal RNA dat normaal niet detecteerbaar is, vermeerderd worden waardoor het wel detecteerbaar wordt. De kopieën bevatten namelijk een fluoriserende kleurstof wat de computer per cyclus kan detecteren en kan afbeelden in de vorm van een curve (zie afbeelding). Deze methode heet ‘reverse transcription‘ omdat van het viraal RNA eerst DNA moet worden gemaakt om de reacties te kunnen doorlopen.

 

Figuur 6: Plaatsen van de verschillende genen bij SARS-CoV-1 (onder) en SARS-CoV-2 (boven). Figuur overgenomen van Corman VM, et al [12]. Orf = open reading frame. De nummers onderaan geven de genoomposities aan volgens de SARS-CoV, GenBank NC_004718.

 

Het kopiëren van dat specifieke stukje RNA gaat in cycli met temperatuurwisselingen waardoor de benodigde reacties optreden. Het apparaat wordt daarom ook wel een ‘thermocycler‘ genoemd. Bij iedere cyclus wordt het genetisch materiaal verdubbeld. Na de eerste cyclus zijn er dus twee kopieën, na de tweede cyclus vier, na de derde acht en na de 35ste zijn er 34.359.738.368 kopiën gemaakt (op voorwaarde dat de reacties 100% verlopen).

Het aantal cycli dat nodig is om de de drempelwaarde te bereiken wordt uitgedrukt in Ct-waarde (Cycle threshold) en ligt over het algemeen tussen de 20-40. Bij een lage Ct-waarde is er een hoge ‘virale load‘. Een monster kan ook negatief worden beoordeeld wanneer na een afgesproken aantal cycli (bijvoorbeeld 35 Ct) geen virus gedetecteerd is. Dat is overgens geen garantie dat iemand het virus niet met zich meedraagt. Het virus kan ook dieper in de longen zitten waar je met een swam niet bij kunt. Daarnaast is er een kleine kans dat een uitslag door contaminatie fout-positief uitvalt. Dus dat je ten onrechte de uitslag krijgt dat het nieuwe coronavirus bij je is aanegtroffen.

Bij virussen die bij dieren en mensen voorkomen kan om de nucleocapside een enveloppe heen zitten, bestaande uit een dubbele lipidenmembraan die afkomstig is van de gastheercel [1]. Dat kan het celmembraan zijn, maar kan ook afkomstig zijn van andere membranen. In de enveloppe zitten eiwitten die kunnen zorgen voor binding aan de receptor van de gastheercel en voor herkenning door het afweersysteem.

In het griepvirus (influenza) zijn dat de eiwitten hemagglutinine en het neuraminidase (een enzym). Hemagglutinine zorgt voor de binding aan de cel en neuraminidase zorgt ervoor dat het virus na reproductie kan loskoppelen van de cel en zich kan verspreiden. Er zijn zestien subtypen hemagglutinine en negen subtypen neuraminidase. De combinatie van die twee eiwitten bepalen de eigenschappen van een griepvirus en de ziekteverschijnselen.  De Spaanse griep uit 1918, die naar schatting zo’n 50 miljoen doden eiste, was bijvoorbeeld een H1N1 griepvirus.

Het nieuwe coronavirus heeft positief enkelstrengs RNA (+ssRNA) met een enveloppe. De uitstekende spike-eiwitten in de enveloppe binden aan de receptor van de gastheercel. In het virus kunnen verder nog enzymen zitten die nodig zijn voor de replicatie en verspreiding en waar de gastheercel zelf niet over beschikt. Bijvoorbeeld ‘RNA-dependent RNA polymerase‘ in het influenzavirus en protease in het herpes-, en hiv-virus [1]. In het erfelijk materiaal van het virus kunnen verder ook nog genen zitten die coderen voor de productie van de noodzakelijke enzymen.

Virussen zonder enveloppe noemt men ‘naakte’ virussen. De enveloppe dient voor [1]:

• Het beschermen van het erfelijk materiaal (genoom).
• Het binden aan receptoren van de gastheercel.
• Het vrijlaten van het genoom in het cytoplasma van de gastheercel.
• Het fuseren met het celmembraan.
• Het transport van het virus naar de juiste plaats in de cel.

Een voordeel van een virus met een enveloppe is dat het lipidenmembraan gevoelig is voor zeep en daardoor relatief eenvoudig daarmee afgebroken kan worden. Vandaar ook het advies om regelmatig de handen goed met zeep te wassen om te voorkomen dat je jezelf en anderen met het nieuwe coronavirus infecteert.

Hoe ontstaat een virusinfectie?

Virussen zijn alleen maar op aarde om zichzelf te repliceren. Aangezien ze dat niet zelfstandig kunnen, hebben ze daarvoor een gastheercel nodig. Wanneer ze daar naar binnen zijn gedrongen, nemen ze verschillende celprocessen over om zichzelf te repliceren en verspreiden. Dit gaat ten koste van de celprocessen en dus het functioneren van de gastheercel zelf.

Een virus kan bij mensen alleen de cel binnendringen wanneer het gebonden is aan een passende receptor op het celoppervlak. Wanneer een virus geen passende receptor vindt, kan het virus nergens aan binden. We hebben dan geen last van het virus. Daarom komen sommige virusinfecties ook alleen bij dieren voor en niet bij mensen. Of hebben bepaalde virussen alleen maar hun uitwerking op bepaalde organen of weefsels die voor een bepaald virus over een passende receptor beschikken. Het vinden van en binden aan een passende receptor gebeurt bij toeval. Die receptoren zijn namelijk niet gemaakt om het virussen makkelijk te maken. Ze hebben allerlei voor de cel nuttige functies, maar virussen zijn zo geëvolueerd om die receptoren te herkennen en te gebruiken om de lichaamscel mee binnen te komen.

Het nieuwe coronavirus maakt gebruik van de spike-eiwitten in de enveloppe om aan de ACE-2-receptoren van de gastheercel te binden. Die ACE-2-receptoren bevinden zich in de longen, darm, nieren, bloedvaten en vetweefsel [21]. Eenmaal gebonden wordt het virus met een deel van de receptor door het celmembraan ingesloten en komt het via endocytose in het cytoplasma van de cel, waar het een endosoom vormt. Het endosoom fuseert vervolgens met een lysosoom en vormt een endolysosoom. Het lysozoom zit vol met enzymen die ervoor zorgen dat het endolysosoom en de eiwitmantel van het virus afgebroken worden. Daardoor komt het erfelijk materiaal van het virus vrij in het cytoplasma te liggen (zie figuur). Met geavanceerder ‘surface plasmon resonance‘ (SPR) hebben onderzoekers gevonden dat de affiniteit van het nieuwe coronavirus met de ACE-2-receptor 10-20 keer hoger is dan van SARS-CoV-1 [22]. Men vermoed dat daarom het nieuwe coronavirus infectieuzer is dan SARS-CoV-1.

Chloroquine als behandeling van COVID-19?

In 1934 werd het middel chloroquine (CQ) ontdekt voor de behandeling van malaria. Door de toenemende resistentie van malariaparasieten en de ontwikkeling van nieuwe malariamedicijnen is het gebruik ervan op de achtergrond geraakt. Het wordt nu eerder ingezet als profylaxe, dan als behandeling van malaria. Daarnaast wordt het ook voorgeschreven bij enkele auto-immuunziekten (reumatoïde artritis, lupus erythematodes). Om de toxiciteit van chloroquine te verminderen is er een variant waar een hydroxyethylgroep aan is toegevoegd (hydroxychloroquine, HCQ). Proefdieronderzoek wijst op een toxiciteit die 2,5 keer lager is [23]. In hoge doseringen kan chloroquine namelijk tot onder andere cardiomyopathie en psychische stoornissen leiden. Er is verder weinig bewijs dat er verschillen zijn in effectiviteit tussen chloroquine en hydroxychloroquine wanneer de dosering gelijk is.

Met COVID-19 is er hernieuwde interesse in het goedkope chloroquine (~€1,50/400 mg). In vitro-onderzoek laat namelijk de volgende werkingsmechanismen zien [24, 25]:

• Chloroquine dringt het endosoom en lysozoom binnen, waar het de zuurgraad verlaagd (hogere pH). Daardoor kunnen deze blaasjes minder goed functioneren. Dat betekent dat endocytose van het virus en het vrijkomen van het virale genoom in het cytoplasma worden geremd.
• Chloroquine kan de binding van het virus aan de ACE-2-receptor voorkomen
• Chloroquine kan de opname van zink in de cel bevorderen. De zinkconcentratie in de cel neemt daardoor toe waardoor een enzym wordt geremd dat nodig is voor de replicatie van het virale genoom.
• Chloroquine werkt ontstekingsremmend.

Hoe sterk is het bewijs dat (hydroxy-) chloroquine tegen COVID-19 werkt?

Aanvullend bewijs voor een gunstig effect van chloroquine bij de de behandeling van COVID-19 blijft vooralsnog beperkt tot een a) ‘letter to the editor‘ uit China zonder gepubliceerde resultaten [28], b) kleine (n=36) en bekritiseerde Franse studie zonder directe controlegroep [29] en b) nog niet gepubliceerde RCT uit Hubei [30]. Daarnaast zijn er ook studies waarin geen verschillen worden gevonden. Niet alle studies zijn al gepubliceerd in een peer-reviewed journal en niet alle studies zijn goed met elkaar te vergelijken. De kwaliteit laat ook weleens te wensen over, mogelijk dat dit door de tijdsdruk komt. Bovendien is er nog discussie over de veiligheid van (hydroxy-) chloroquine als behandeling van COVID-19 (hartritmestoornissen, verlengte QT-tijd). Ernstige bijwerkingen zijn weliswaar zeldzaam, maar zullen in aantal toenemen wanneer meer mensen het medicijn gaan gebruiken [31]:

“The use of either chloroquine or hydroxychloroquine and azithromycin for treatment or prevention of SARS-CoV-2 infection is currently supported primarily by in vitro data and weak studies involving humans. Physicians and  patients should be aware of several uncommon but potentially life-threatening adverse effects should these drugs be used before better-designed studies determine their benefit, if any, in treating or preventing COVID-19. Harms of treatment can be mitigated by careful patient selection and monitoring.”

Wanneer objectief gekeken wordt naar a) de kwaliteit van de studies, b) de consistentie van de resultaten en c) de effecten van chloroquine op andere virale infectieziekten, dan kan geconcludeerd worden dat het bewijs voor effectiviteit vooralsnog zwak is. Een overzicht van studies:

Observationele-studie: Gautret P, et al

• Gunstig verband

Een Franse onderzoeksgroep heeft een ongecontroleerde observationele studie uitgevoerd bij 44 patiënten met milde klachten van COVID-19 [32]. De patiënten kregen een combinatie van hydroxychloroquine (10 dagen lang, 3 x daags 200 mg) en azitromycine (eerste dag 500 mg, volgende vier dagen 250 mg/dag). De onderzoekers lijken daarmee van mening te zijn dan alleen hydroxychloroquine niet optimaal is voor de behandeling van COVID-19. Alle patiënten die tenminste drie dagen de behandeling kregen en tenminste zes dagen waren gevolgd, werden in de analyse meegenomen.

Aan het einde van de studie traden bij alle patiënten klinische verbeteringen op, behalve bij een 86-jarige patiënt die was overleden en een 74-jarige patiënt die nog op de intensive care lag. Het percentage patiënten met een negatieve PCR was 83% na 7 dagen en 93% na acht dagen (zie figuur 7). Het gevolg daarvan was dat de patiënten snel ontslagen werden, met een gemiddeld ziekenhuisverblijf van 4,6 dagen.

Bij deze studie moet opgemerkt worden dat de patiënten bij aanvang milde klachten hadden. Slechts 15% had koorts en 92% een NEWS (National Early Warning Score) van 0-4 (low clinical risk). Dat maakt het aannemelijk dat ook zonder interventie het merendeel van de patiënten klinische verbeteringen zou vertonen. De observationele opzet maken het niet mogelijk om de gunstige resultaten aan de interventie toe te schrijven.

Figuur 7: Verloop van het aantal (links) en percentage (rechts) patiënten met een positieve PCR [33]. Zwarte balken = aantal patiënten met beschikbare resultaten, grijze balken = aantal patiënten met < 34 Ct.

Observationele-studie: Magagnoli J, et al

• Geen verband

In Amerikaanse gezondheidscentra voor veteranen is retrospectief gekeken naar verschillen in sterfte en de noodzaak aan beademing tussen COVID-19-patiënten die een gebruikelijke behandeling kregen en patiënten die daarnaast a) hydrochloroquine of b) hydroxychloroquide + azithromycine kregen [33]. Azithromycine is een antibioticum dat wordt voorgeschreven bij onder andere infecties van de luchtwegen en als behandeling van COVID-19 vaker in combinatie met hydroxychloroquine wordt gegeven. In totaal zijn er 368 patiënten geanalyseerd.

Het gebruik van hydroxychloroquine, al dat niet in combinatie met azithromycine gaf geen voordelen (zie tabel 2). Het gebruik van hydroxychloroquine alleen was zelfs geassocieerd met een verhoogd risico op sterfte (HR: 2,61; 95% CI: 1,10, 6,17). Er waren wel diverse verschillen in laboratorium-uitslagen en gezondheidsstatus tussen de drie groepen, wat het verhoogde risico zou kunnen verklaren. Hydroxychloroquide en hydroxychloroquide + azithromycine werden vaker voorgeschreven aan patiënten met ernstigere ziekten. Je zou dan echter ook een verhoogd risico op sterfte verwachten in de groep die hydroxychloroquide +  azithromycine kreeg voorgeschreven. Dat werd echter niet gevonden. De observationele opzet maken het niet mogelijk om het verhoogde sterfterisico aan de interventie toe te schrijven. De resultaten zijn nog niet in een peer-reviewed journal gepubliceerd [33]:

“In this study, we found no evidence that use of hydroxychloroquine, either with or without azithromycin, reduced the risk of mechanical ventilation in patients hospitalized with Covid-19. An association of increased overall mortality was identified in patients treated with hydroxychloroquine alone. These findings highlight the importance of awaiting the results of ongoing prospective, randomized, controlled studies before widespread adoption of these drugs.” 

Uitkomstmaat	HCQ	HCQ+AZ	Geen HCQ
Sterfte, aantal (%)	17 (27,8)*	15 (22,1)	18 (11,4)
Beademing, aantal (%)	12 (13,3)	7 (6,9)	25 (14,1)

Tabel 2: Resultaten van de verschillende interventies met hydroxychloroquine en de gebruikelijke behandeling zonder hydroxychloroquine [33]. HCQ = hydroxychloroquine, AZ = azithromycin. *significant verhoogd risico vergeleken met geen hydroxychloroquine.

Interventie-studie: Gao J, et al (letter to the editor)

• Gunstig effect

Chinese onderzoekers vermeldden in een ‘letter to the editor‘ dat chloroquine superieur is voor de behandeling van COVID-19 ten opzichte van de gebruikelijke behandeling [28]. Dit zeggen ze te baseren op meer dan 100 patiënten. Uitgebreide informatie erover ontbreekt en de resultaten zijn (nog) niet gepubliceerd in een peer-reviewed journal. Ze schrijven [28]:

“Thus far, results from more than 100 patients have demonstrated that chloroquine phosphate is superior to the control treatment in inhibiting the exacerbation of pneumonia, improving lung imaging findings, promoting a virus negative conversion, and shortening the disease course according to the news briefing. Severe adverse reactions to chloroquine phosphate were not noted in the aforementioned patients. Given these findings, a conference was held on February 15, 2020; participants including experts from government and regulatory authorities and organizers of clinical trials reached an agreement that chloroquine phosphate has potent activity against COVID-19.”

Interventie-studie: Gautret P, et al 

• Gunstig effect

Deze Franse studie heeft de meeste aandacht gekregen in de media en er wordt ook vaak naar verwezen als onderbouwing voor de effectiviteit van hydroxychloroquine als behandeling van COVID-19. Er is ook de meeste kritiek op gekomen en niet onterecht zoals later zal blijken.

In deze studie kregen 26 patiënten met COVID-19 een behandeling met hydroxychloroquine (10 dagen lang, 3 x daags 200 mg) [29]. Deze behandeling vond plaats in Marseille. Hiervan vielen zes patiënten uit de analyse omdat ze vroegtijdig stopten met het gebruik van hydroxychloroquine (<zes dagen) [29]. In de controlegroep zaten zestien patiënten uit Marseille en drie andere behandelcentra (Nice, Avignon en Briançon). Die patiënten kregen geen hydroxychloroquine als behandeling. In de groep die hydroxychloroquine als behandeling kreeg zaten zes patiënten die ook het antibioticum azitromycine kregen (eerste dag 500 mg, volgende vier dagen 250 mg/dag).

Na zes dagen daalde het percentage patiënten met een positieve PCR in de groep patiënten die hydroxychloroquine kreeg. De combinatie van hydroxychloroquine + azitromycine was echter effectiever dan alleen hydroxychloroquine (zie figuur 8). Deze studie heeft de nodige kritiek gekregen, waardoor retractie van de publicatie op zijn plaats is [30]. Het ‘International Society of Antimicrobial Chemotherapy‘ (ISAC) geeft in een statement aan [33]:

“ISAC shares the concerns regarding the above article published recently in the International Journal of Antimicrobial Agents (IJAA). The ISAC Board believes the article does not meet the Society’s expected standard, especially relating to the lack of better explanations of the inclusion criteria and the triage of patients to ensure patient safety.”

Kritiekpunten op de studie

• Er waren maar twee inclusiecrteria (>12 jaar en positieve PCR), waarbij niet gekeken is naar de gezondheidstoestand van de patiënten. Er werden geen kinderen meegenomen omdat die maar lichte klachten ontwikkelen.
• Twee patiënten uit de controlegroep waren jongetjes van tien jaar oud en voldeden daarmee niet aan de inclusiecriteria (zie pdf).
• De patiënten die de behandeling met hydroxychloroquine weigerde of een exclusiecriteria hadden, werden aan de controlegroep toegevoegd.
• Uit de powerberekening is gekomen dat er 48 patiënten nodig waren (24 in iedere groep), waarbij rekening is gehouden met een uitval van 10%. Uiteindelijk hebben 42 patiënten aan de studie deelgenomen en was er een uitval van 14%.
• Bij de resultaten ontbreken betrouwbaarheidsintervallen, wat niet gebruikelijk is.
• De uitslagen van de PCR-metingen van enkele controlepatiënten waren in de pre-publicatie (zie pdf) anders dan in de uiteindelijke publicatie in (zie pdf).
• De patiënten waren niet willekeurig (at random) over de groepen verdeeld, wat bias introduceert.
• De groep die hydroxychloroquine kreeg was duidelijk groter dan de controlegroep (n=26 versus n=16).
• Het soort klachten was ongelijk over de groepen verdeeld. In de controlegroep had 25% geen symptomen (asymptomatisch) en had 12,5% last van infecties aan de onderste luchtwegen, tegenover respectievelijk 10 en 30% in de groep die hydroxychloroquine kreeg. Met name het hoge percentage asymptomatische patiënten in de controlegroep is opmerkelijk en maakt de groepen heterogeen.
• De patiënten in de controlegroep buiten Marseille zouden niet iedere dag, maar om de dag worden getest (in de praktijk gebeurde dat minder frequent). Daardoor zijn niet alle patiënten (n=5) in de controlegroep op de zesde dag getest (zie pdf). Dat is opmerkelijk omdat de zesde dag het eindpunt van de studie was, waarop alle eindresultaten zouden worden verzameld. De patiënten in de controlegroep die die niet op de zesde dag werden getest, werden positief bevonden, wanneer ze de dag ervoor positief waren getest. Ook in de groep die hydroxychloride kreeg werd één patiënt niet op de vijfde en zesde dag getest. Zij was echter negatief getest op dag twee, drie en vier. Met zo weinig patiënten en zo weinig dagen is dit niet nauwkeurig.
• Er is niet gekeken naar de klinische status van de patiënten op de zesde dag, maar alleen naar de aan- of afwezigheid van het virus. Het is mogelijk dat het virus van achter in de neus- keelholte, naar de longen verschuift waardoor het niet meer detecteerbaar is met een swab achter in de neus- keelholte. Een verbeterde klinische status van de patiënt zou de afwezigheid van het virus ondersteunen bij een negatieve PCR.
• Van de zes uitvallers in de groep die hydroxychloroquine kregen, gingen er drie naar de intensive care, één overleed er en één kreeg ernstige bijwerkingen. Dat kan gezien worden als een falende behandeling. Een andere uitvaller had op dag één en dag twee een negatieve PCR en werd op dag drie ontslagen uit het ziekenhuis. Dat kan gezien worden als een geslaagde behandeling. Het is opmerkelijk dat deze  patiënten niet zijn meegenomen in de analyse. Hydroxychloroquine hoeft er natuurlijk niets mee te maken hebben, maar dat is ook niet uitgesloten. In de controlegroep waren er geen uitvallers.
• Bij zes patiënten wisselden de PCR-uitslag van positief, naar negatief en later weer naar positief (zie pdf). Dat zet vraagtekens bij de betrouwbaarheid van de test.
• De hoofdredacteur (Jean-Marc Rolain) en een redacteur (Philippe Colson) van het journal waarin de studie is gepubliceerd zijn ook auteurs van de publicatie [34].

 

Figuur 8: Verloop van het percentage patiënten met een positieve PCR in de controle-, hydroxychloroquine- en hydroxychloroquine + azitromycinegroep gedurende zes dagen [29]. Opmerkelijk is dat in de controlegroep en in de groep die alleen hydroxuchloroquine kreeg er dagen waren waarop het aantal patiënten met een positieve PCR toenam (zie bijvoorbeeld de hydroxychloroquine-groep van dag één naar dag twee). Dat maakt de test niet erg betrouwbaar.

Interventie-studie: Molino JM, et al (letter tot the editor)

• Teleurstellend effect

Omdat de resultaten van de interventie-studie van Gautret, et al opvallend zijn, hebben andere onderzoekers deze behandeling met dezelfde doseringen hydroxychloroquine en azitromyce in het klein en zonder controlegroep herhaald (n=11) [35]. Van de elf patiënten hadden er 8 een onderliggende ziekten en tien hadden er koorts. Na 5-6 dagen was bij 80% echter nog steeds een positieve PCR gevonden. De resultaten hebben ze vermeld in een ‘letter tot the editor‘. Uitgebreide informatie vermelden ze niet en de resultaten zijn (nog) niet gepubliceerd in een peer-reviewed journal [35]:

“These virologic results stand in contrast with those reported by Gautret et al. and cast doubts about the strong antiviral efficacy ofthis combination.”

“In summary, despite a reported antiviral activity of chloroquine against COVID-19 in vitro, we found no evidence of a strong antiviral activity or clinical benefit of the combination of hydroxy-chloroquine and azithromycin for the treatment of our hospitalisedpatients with severe COVID-19.”

Interventie-studie: Chen Z, et al 

• Gunstig effect

In een Chinese gerandomiseerde studie werden 62 patiënten met COVID-19 in twee groepen gedeeld [30]. De ene groep (n=31) kreeg de gebruikelijke behandeling in het ziekenhuis en de andere groep (n=31) kreeg dezelfde gebruikelijke behandeling, aangevuld met hydroxychloroquine (400 mg/dag) gedurende vijf dagen. Bij aanvang en na vijf dagen werd er gekeken naar het effect van hydroxychloroquine op:

• ‘Time to clinical recovery’ (TTCR, normale lichaamstemperatuur en langer dan 72 uur een verlichting van hoest).
• Klinische kenmerken.
• Radiologische resultaten.

Hydroxychloroquine  verkortte de de tijd tot een normale lichaamstemperatuur (2,2 versus 3,2 dagen) en dat er een verlichting van hoest optrad (2,0 versus 3,1 dagen). Daarnaast was er een groter percentage patiënten waarbij de longontsteking op CT-scans verbeterde (80,6 versus 54,8%). De resultaten zijn nog niet in een peer-reviewed journal gepubliceerd (ChiCTR2000029559) (unrefereed preprint) [30].

“Despite our small number of cases, the potential of HCQ in the treatment of COVID-19 has been partially confirmed. Considering that there is no better option at present, it is a promising practice to apply HCQ to COVID-19 under reasonable management. “

Wat staat er in de studieregistratie?
In de studieregistratie staat dat het eigenlijk de bedoeling was om drie groepen te vormen, van ieder 100 patiënten (200 mg/dag, 400 mg/dag en controle) [36]. En er staan twee andere uitkomstmaten vermeld:

• De tijd totdat het virus niet meer wordt aangetroffen (negatieve PCR waarschijnlijk).
• De hersteltijd van T-cellen.

Deze resultaten staan nu niet in het abstract vermeld en de resultaten die wel in het abstract staan, staan niet in de studieregistratie. Op welk moment en op welke manier de uitkomsten gemeten zouden gaan worden staat ook niet  in de studieregistratie vermeld. Het is nu wachten op de publicatie in een peer-reviewed journal om meer duidelijkheid te krijgen.

Interventie-studie: Chen J, et

• Geen verschil

Een andere kleinere RCT (n=30), met een vergelijkbare interventie (vijf dagen lang 400 mg hydroxychloroquine per dag), is al wel gepubliceerd in een peer-reviewed journal [37]. Daar werden echter geen verschillen gevonden in het herstel tussen hydroxychloroquine en de controlegroep [37]:

• Op dag zeven waren er in de groep die hydroxychloroquine kreeg dertien negatieve PCR-uitslagen (86,7%) tegenover veertien (93,3%) in de controlegroep (p>0,05).
• De mediane duur vanaf ziekenhuisopname tot de negatieve PCR-uitslagen was vier dagen (1-9) in de groep die hydroxychloroquine kreeg, tegenover twee dagen (1-4) in de controlegroep (p>0,05).
• De mediane duur van normalisatie van de lichaamstemperatuur na ziekenhuisopname was in beide groepen één dag.
• Bij vijf (33,3%) patiënten in de groep die hydroxychloroquine kreeg waren zichtbare verbeteringen op de CT-scans te zien, tegenover zeven (46,7%) in de controlegroep.

Interventie-studie: Mahevas M, et al  

• Geen verschil

In vier Franse ziekenhuizen is bij 181 patiënten met COVID-19 en ernstige longontsteking gekeken naar verschillen in effectiviteit tussen twee behandelingen [38]. Een deel (n=97) kreeg de gebruikelijke behandeling en een ander deel (n=84) kreeg de gebruikelijke behandeling, plus hydroxychloroquine (600 mg/dag). Hoe lang de patiënten hydroxychloroquine kregen staat niet vermeld in de voorpublicatie van het abstract. De resultaten zijn dan ook nog niet in een peer-reviewed journal gepubliceerd (unrefereed preprint), maar na zeven dagen werden er geen verschillen gevonden in de uitkomstmaten waar de onderzoekers interesse in hadden (zie tabel 3) [38]:

“In conclusion, we found that HCQ did not significantly reduce admission to ICU or death at day 7 after hospital admission, or ARDS in hospitalised patients with hypoxemic pneumonia due to COVID-19. These results are of major importance and do not support the use of HCQ in patients hospitalised for a documented SARS-CoV-2 pneumonia.”

Uitkomstmaat	HCQ (n=84)	Geen HCQ (n=97)	RR (95% CI)
Overleden of op IC	20,5%	22,1%	0,93 (0,48 – 1,81)
Overleden	2,8%	4,6%	0,61 (0,13 – 2,90)
ARDS	27,7%	24,1%	1,15 (0,66 – 2,01)

Tabel 3: Uitkomsten van behandeling met en zonder hydroxychloroquine (HCQ) na dag 7 [38]. Gewogen verhoudingen en relatieve risico’s (RR). IC = Intensive Care, ARDS = Acute Respiratory Distress Syndrome.

Interventie-studie: Tang W, et al

• Teleurstellende effecten

In zestien behandelcentra in China zijn voor een studie in totaal 150 patiënten in twee groepen verdeeld [39]. De ene groep (n=75) kreeg de gebruikelijke behandeling en de andere groep (n=75) kreeg de gebruikelijke behandeling, plus hydroxychloroquine. De patiënten die hydroxychloroquine kregen de eerste drie dagen 200 mg/dag en vervolgens 800 mg/dag, gedurende twee of drie weken, afhankelijk van hoe ernstig de patiënten waren.

Na 28 dagen was er geen verschil in het percentage patiënten dat van positief naar negatief werd getest (85,4 versus 81,3%). Dat was hetzelfde na 4, 7, 10, 14 en 21 dagen. Na 28 dagen waren er ook geen verschillen in klinische symptomen. Het CRP daalde wel significant (6.986 versus 2.723 mg/l).

Er zijn ook verschillende subanalyses uitgevoerd (zie figuren 9 en 10). Die laten allemaal geen verschillen zien tussen een behandeling met of zonder hydroxychloroquine. Een uitzondering wordt er gevonden voor een verlichting van symptomen wanneer patiënten die andere antivirale middelen gebruikten uit de analyse werden gehouden (HR: 8,83; 95% CI: 1,09, 71,3) (zie figuur 10). Er bleven toen echter maar veertien patiënten in iedere groep over.  De resultaten zijn nog niet in een peer-reviewed journal gepubliceerd (ChiCTR2000029868) (unrefereed preprint).

Figuur 9: Subgroep-analyses waarin geen verschillen worden gevonden tussen een behandeling met en zonder hydroxychloroquine, wat betreft het aantal patiënten dat van positief naar negatief werd getest [39].

 

Figuur 10: Subgroep-analyses waarin geen verschillen worden gevonden tussen een behandeling met en zonder hydroxychloroquine  wat betreft verlichting van symptomen, behalve bij patiënten die geen andere antivirale middelen gebruiken [39].

Huidige advies

Resultaten uit goede, grote klinische studies ontbreken op dit moment. Het advies is daarom vooralsnog om alleen (hydroxy-) chloroquine te gebruiken in klinische studies en bij patiënten met matig ernstige tot zeer ernstige klachten, met daarbij de inachtneming van de juiste veiligheidsoverwegingen [40]. op basis van a) de ernst van de aandoening, b) het gelijktijdig gebruik van andere medicijnen en c) onderliggende ziekten kan de behandelend arts zelf de afweging maken of gestart kan worden met (hydroxy-) chloroquine. Dus niet ter preventie en bij milde klachten. Resultaten uit komende studies kunnen mogelijk aanleiding geven om het huidige advies aan te passen.

Inmiddels (21 april 2020) zijn er tientallen studies geregistreerd, waarin gekeken wordt naar (hydroxy-) chloroquine als behandeling van COVID-19 [24, 41]. Een aantal Chinese studies is echter gecanceld, onder andere door een gebrek aan deelnemers [42-47].

Auteurs van een Braziliaanse studie hebben voortijdig resultaten gepubliceerd van een nog lopende studie waarin gekeken is naar de veiligheid van chloroquine [48]. De planning was om 440 patiënten te includeren, maar deze resultaten zijn gebaseerd op 81 patiënten, die in twee groepen werden verdeeld. De ene groep (n-41) kreeg gedurende tien dagen, twee keer per dag 600 mg chloroquine (totaal 12 gram) en de andere groep (n=40) kreeg de eerste dag dag twee keer per dag 450 mg chloroquine en vervolgens één keer per dag 450 mg, gedurende vier dagen (totaal 2,7 gram). Uiteindelijk waren 31 patiënten in iedere groep positief getest op COVID-19. Dit werd niet direct bevestigd omdat het testen vertraging had opgelopen. Na dertien dagen waren zestien patiënten (39%) overleden die de hoge dosering chloroquine kregen, tegenover zes patiënten (15%) die de lage dosering kregen. Ook was er vaker sprake van een verlengde Qtc (18,9 versus 11%). Dat heeft ertoe geleid dat gestopt is met de hoge dosering. De studie loopt nu wel door, maar alleen met patiënten die de lage dosering krijgen.

“In this study, a high-dosage of CQ (12 g) given for 10 days concurrently with azithromycin and oseltamivir was not sufficiently safe to warrant continuation of that study group. Age was an important confounder and might be associated with the unfavorable outcomes.We recommend that similar dosages no longer be used for the treatment of severe COVID-19, especially because treatment based on older patients with previous cardiac diseases who are receiving concomitant cardiotoxic drugs should be the rule. No apparent benefit of CQ was seen regarding lethality in our patients so far.” [48]

Chloroquine voor het COVID-19-tijdperk

Voor het COVID-19-tijdperk is er ook onderzoek gedaan naar chloroquine als behandeling of preventie van virusziekten bij mensen. De positieve resultaten bij dierstudies waren daar aanleiding toe. Een studie uit 2011 liet niet zien dat chloroquine beschermde tegen influenza A en B [49]. En studies uit 2012 en 2018 lieten niet zien dat chloroquine effectief was voor de behandeling van respectievelijk knokkelkoorts (dengue) en chikungunya [50, 51]. In de laatste studie werden eerder ongunstige effecten gevonden in een studie-onderdeel met een primaatmodel (Non-Human Primate model) [51]:

“The data from the two studies presented here, from a human clinical trial and an NHP trial, strongly indicate that chloroquine is not a suitable prophylactic or therapeutic option for CHIKV infection. Indeed, analyses of the data from the clinical trial suggests that the long-term residual effect of such a treatment might actually be deleterious with an increase in the chronic clinical manifestations in those that were treated with chloroquine.”

Er zijn alleen gunstige effecten gevonden op de behandeling van chronische hepatitis B [52]. Op dit moment is het wetenschappelijke bewijs voor de effectiviteit van (hydroxy-) chloroquine niet overtuigend, maar meer en beter onderzoek is wenselijk, gezien de noodzaak aan een effectieve behandeling.

Eenmaal gebonden aan een passende receptor gaat het virus de lichaamscel in. De volgende stap is om het capside en eventueel de enveloppe af te breken (uncoating), waardoor het erfelijk materiaal vrijkomt in het cytoplasma [1]. Dit wordt gestimuleerd door een hoge zuurgraad en enzymen (protease). Virussen met DNA moeten voor replicatie meestal de celkern binnengaan. Virussen met RNA, zoals het nieuwe coronavirus, hoeven dat meestal niet en blijven in het cytoplasma van de cel. Het transport van het virus naar de celkern gaat soms met behulp van microtubuli en ingenieuze motoreiwitten (dyneïne en kinesine).

Ondanks de verschillende soorten van erfelijk materiaal die virussen hebben, moeten ze allemaal worden omgezet in mRNA om virale eiwitten te kunnen maken [1]. Onze eigen genexpressie werkt ook zo, en daar maken virussen gebruik (of misbruik) van: DNA → mRNA → eiwit. Bij dieren en mensen wordt in de celkern van DNA eerst pre-mRNA gemaakt en dan mRNA (transscriptie). Het mRNA gaat dan door de poriën van het kernmembraan naar het cytoplasma en naar de ribosomen, waar het vertaald wordt naar een eiwit (translatie). Virussen worden ook soms ingedeeld op basis van de manier waarop ze hun erfelijk materiaal naar een eiwit vertalen (Baltimore classificatie).

Virussen maken gebruik van bestaande celorganellen om virale eiwitten te produceren en om het erfelijk materiaal te repliceren (zie figuur 11). Ze hebben bijvoorbeeld geen ribosomen om het mRNA af te lezen en te vertalen naar virale eiwitten. Op die manier worden alle onderdelen geproduceerd die nodig zijn om nieuwe virussen te maken. Ze hoeven alleen nog maar in elkaar gezet te worden en via exocytose de cel te verlaten. Daar kan ook nog een enveloppe omheen worden gevormd, die afkomstig is van blaasjes van de gastheercel. Eén geïnfecteerde cel kan zo wel 100-1.000 nieuwe virussen uitscheiden [1]. Het spreekt voor zich dat dit ten koste van de eigen celfuncties. Vaak sterft de cel af, maar soms blijft het virus levenslang latent  in de cellen aanwezig. Een voorbeeld daarvan is het waterpokkenvirus (varicellazostervirus). Na geïnfecteerd te zijn geweest blijft het virus latent in sensibele ganglia (zenuwknopen) aanwezig [1]. Bij een verminderde afweer kan het virus geactiveerd worden en gordelroos veroorzaken. Een virus kan ook permanente veranderingen in de cel aanbrengen, waardoor die blijft delen en een tumorcel wordt.

Figuur 11: Schematisch overzicht van stappen die een virus moet zetten om zich te kunnen repliceren. Afbeelding overgenomen van Shereen MA, et al [11]. Rough ER = ruw endoplamatisch reticulum, ERGIC = ER-Golgi intermediate compartment, mRNA = messenger RNA, ACE-2 = angiotensin-converting enzyme 2.

Afbeelding van het nieuwe coronavirus onder een elektronenmicroscoop

Afbeelding 2: A: Het nieuwe coronavirus onder een elektronenmicroscoop. B: Ultra dunne coupe van een epitheelcel van de luchtweg die geïnfecteerd is met het nieuwe coronavirus (celcultuur). Dunne pijlen = blaasjes in het cytoplasma met virusdeeltjes; dikke pijlpunten = extracellulaire virusdeeltjes; driehoeken = trilhaar. Afbeelding overgenomen van Zhu, N, et al [53].

Hoe reageert het afweersysteem?

Tijdens een infecrie of ontsteking komt in meer of mindere mate het afweersysteem in actie. Dat gebeurt constant en daar is een arsenaal aan witte bloedcellen (leukocyten), antilichamen (immunoglobulinen) en cytokinen bij betrokken. Die vormen samen een complex netwerk en samenspel. Er is verschil tussen de afweer in lichaamsvloeistoffen zoals bloed, lymfe en weefselvocht (humorale afweer) en de afweer wanneer de ziekteverwekker in de lichaamscel zit (cellulaire afweer). Alle bloedcellen worden uit een multipotente, hematopoëtische stamcel in het rode beenmerg gemaakt. Vervolgens worden de verschillende soorten witte bloedcellen (leukocyten), rode bloedcellen (erytrocyten) en bloedplaatjes (trombocyten) gevormd.

Vereenvoudigd zijn er drie soorten van afweer te onderscheiden, die in werkelijkheid niet scherp van elkaar te onderscheiden zijn. Afhankelijk van het soort virus kun je meer of minder ziek ervan worden. Is het een virus dat ernstige klachten veroorzaakt, met een overactief afweersysteem, dan kan het zelfs dodelijk zijn. Laboratoriumgegevens laten duidelijk zien dat de immuunrespons van patiënten met COVID-19 gestoord is [54]. Met name werd er een daling van T-cellen gezien:

“Severe cases tend to have lower lymphocytes counts, higher leukocytes counts and neutrophil-lymphocyte-ratio (NLR), as well as lower percentages of monocytes, eosinophils, and basophils. Most of severe cases demonstrated elevated levels of infection-related biomarkers and inflammatory cytokines. The number of T cells significantly decreased, and more hampered in severe cases. Both helper T cells and suppressor T cells in patients with COVID-19 were below normal levels, and lower level of helper T cells in severe group. The percentage of naïve helper T cells increased and memory helper T cells decreased in severe cases. Patients with COVID-19 also have lower level of regulatory T cells, and more obviously damaged in severe cases.”

Er is en zal altijd een dynamische strijd blijven bestaan tussen virussen en het afweersysteem. Virussen hebben uiteenlopende mechanismen om het afweersysteem te omzeilen. Dat kunnen ze relatief eenvoudig doen door mutaties van de eiwitten op de buitenkant van het virus die door ons afweersysteem worden herkend. Een virus evolueert immers vele malen sneller dan een mens. Dit wordt ‘antigene drift‘ of  ‘antigene shift‘ genoemd. Om die reden kunnen mensen meerdere keren griep (influenza) krijgen en moet het griepvaccin ieder jaar worden aangepast en werkt het niet optimaal.

Het lymfoïde systeem

Een deel van het vocht in de kleine bloedvaten verlaat de bloedbaan, om even later door osmotische werking weer opgenomen te worden. Het lichaamsvocht buiten de bloedbaan en tussen de cellen is het interstitiële vocht en dat zorgt ervoor dat alle voedingsstoffen bij de cellen terecht kunnen komen. Niet al het lichaamsvocht dat de bloedbaan verlaat, wordt echter weer in het bloed opgenomen. Een deel wordt door het lymfevatenstelsel opgenomen, om op een later moment weer aan het bloed te worden toegevoegd. Het lymfoïde stelsel bestaat uit:

• Lymfevloeistof. Bestaat uit weefselvocht. Het lijkt op bloedplasma en bevat lymfocyten en andere leukocyten.
• Lymfevatenstelsel. Ligt nagenoeg parallel aan de bloedvaten en vormt in tegenstelling tot de bloedsomloop een open circuit.
• Primaire lymfoïde organen. Dit zijn het beenmerg en de thymus, wat de belangrijkste plaatsen zijn voor de ontwikkeling van lymfocyten. Hier krijgen de B- en T-cellen hun grote variatie aan antigeenreceptoren. De B-lymfocyten rijpen in het beenmerg en de T-lymfocyten in de thymus.
• Secundaie lymfoïde organen. Dit zijn de milt, lymfeknopen en de MALT (Mucosa Associated Lymphoid Tissue), waar de tonsillen, Peyerse platen de appendix (wormvormig aanhangsel) en GALT (Gut Associated Lymphoid Tissue) onder vallen. Ze kunnen worden onderverdeeld naar het lichaamsgebied dat ze verdedigen. De milt reageert voornamelijk op antigenen in het bloed, de lymfeknopen op antigenen in de lymfe en het MALT op antigenen die de slijmvliesbarrière gepasseerd zijn. De lymfeknopen zijn een soort opslagplaatsen voor B-cellen en T-cellen. Ze worden ook wel lymfeklieren genoemd, maar het zijn feitelijk geen klieren.

Door het lymfevatenstelsel wordt voorkomen dat het interstitiële vocht zich ophoopt en er oedeem ontstaat. Het wordt ook gebruikt om chylomicronen vanuit de darmcel op te nemen. Chylomicronen zijn namelijk te groot om meteen door de bloedbaan te worden opgenomen. Dit gebeurt in lymfevaten die ‘lacteals‘ heten. Die naam danken ze aan de geëmulgeerde vetten die erin zitten, waardoor de lymfe op een melkachtige vloeistof lijkt (chyle).

Het lymfoïde systeem speelt ook een essentiële rol bij het afweersysteem. Ziekteverwekkers zoals virussen gaan namelijk door de lymfeknopen, waar ze een grote concentratie afweercellen tegenkomen. Bij een goed werkend afweersysteem worden zo de meeste virussen onschadelijk gemaakt. De lymfeknopen vormen een reservoir van afweercellen, die naar ontstoken of geïnfecteerden plaatsen worden ‘gestuurd‘ wanneer daar behoefte aan is (zie figuur 13).

Figuur 13: Doorsnede van een lymfeknoop met aanvoerende en afvoerende lymfevaten en afweercellen. Klik op de afbeelding voor een vergroting.

Externe, aangeboren afweer

Als eerste is er een fysieke en chemische barrière die gevormd wordt door de huid, slijmvliezen en secretieproducten. Gebruikelijke plaatsen waar een ziekteverwekker het lichaam binnenkomt zijn de slijmvliezen van de luchtwegen, het spijsverteringskanaal en het urinewegstelsel, maar ook de buitenkant van de ogen en de (beschadigde) huid. De huid is een fysieke barrière. Een intacte huid houdt ziekteverwekkers tegen. Bij een wondje kunnen ziekteverwekkers binnenkomen, maar in de verschillende huidlagen bevinden zich lymfevaten en verschillende afweercellen (zie figuur). De slijmvliezen van de luchtwegen, het spijsverteringskanaal, de urinewegen en vagina behoren ook tot de externe afweer. In principe is er direct contact met de buitenwereld.  Coronavirussen komen met name via de slijmvliezen van de luchtwegen het lichaam binnen. Vandaar ook dat luchtwegproblemen tot de primaire klachten behoren. De huid en slijmvliezen produceren secretieproducten die als afweer werken, denk aan speeksel, darmsap, talg, zuren, slijm, transpiratievocht, traanvocht, urine en de microbiota op de huid en in de darmen. Veel ziekteverwekkers komen niet door de externe afweer heen.

Interne, aangeboren afweer

Wanneer een ziekteverwekker de externe afweer gepasseerd is, komt die de interne, aangeboren afweer tegen. Deze afweer is aangeboren en tegen algemene ziekteverwekkers gericht. Dus niet tegen één specifieke ziekteverwekker (antigeen) in het bijzonder. Daarvoor is het specifieke afweersysteem. De afweercellen van de interne, aangeboren afweer herkennen ziekteverwekkers vaak met ‘Toll Like Receptoren‘ (TLR’s). Dit zijn transmembrane receptoren die te vinden zijn op a) het celmembraan of b) de endosomen in het cytoplasma van de lichaamscel. Momenteel zijn er bij mensen elf verschillende TLR’s bekend (TLR1 – TLR11), die ieder hun eigen functie en locatie hebben. De TLR’s op de endosomen (TLR3, 7, 8, 9) zijn betrokken bij het herkennen van viraal DNA en RNA. Wanneer een ziekteverwekker door een TLR herkend wordt, komt er in de cel een immuunrespons op gang (uitscheiding van cytokines).

Antigeen Presenterende Cellen (APC’s) en MHC-eiwitten

Het onderdeel van een ziekteverwekker waar het afweersysteem op reageert is een antigeen (antibody-generator). De ziekteverwekker heeft dat antigeen nodig, dus het kan niet zonder. Het reageren op een antigeen gebeurt niet meteen. De antigenen moeten eerst gepresenteerd worden aan T-cellen van de specifieke afweer (zie figuur 14). Macrofagen, dendritische cellen en B-cellen kunnen antigenen van ziekteverwekkers op hun celoppervlak aan T-cellen presenteren. Die worden dan geactiveerd, waarna ze B-cellen kunnen laten differentiëren naar plasmacellen die in grote hoeveelheden antilichamen uitscheiden. Macrofagen, dendritische cellen en B-cellen worden daarom ook wel ‘Antigeen Presenterende Cellen‘ (APC’s) genoemd. Dit presenteren gebeurt met behulp van het MHC klasse II eiwit op het celoppervlak (Major Histocompatibiliteits Complex), waar drie verschillende varianten van zijn (HLA-DR, -DQ en -DP). Bij mensen coderen daar de HLA-genen voor (Humane Leukocyten Antigenen). In het MHC klasse II eiwit zit een groeve, waar een antigeen precies in past. Macrofagen en dendritische cellen presenteren de antigenen op hun celoppervlak na de ziekteverwekker te hebben gefagocyteerd of opgenomen. B-cellen kunnen vrije antigenen binden en aan het celoppervlak presenteren. De B- en T-cellen zorgen echter alleen maar voor een immuunrespons, wanneer hun receptoren dat specifieke antigen herkennen. Vandaar dat de B- en T-cellen onder de specifieke afweer vallen. De macrofagen en dendritische cellen behoren tot de interne, aangeboren afweer.

Het MHC klasse II  eiwit speelt ook een rol bij de glutenintolerantie coeliakie. Nagenoeg alle mensen met coeliakie hebben de genenvariant HLA klasse II DQ-2 of DQ-8, wat zorgt voor specifieke MHC klasse II eiwitten op APC’s. Gliadine past precies in die groeve, nadat het enzym ’tissue transglutaminase‘ (tTG) het aminozuur glutamine heeft omgezet in glutaminezuur (gedeamineerd gliadine). Het gevolg daarvan is dat de binding ervoor zorgt dat T-cellen geactiveerd worden en er afweerstoffen worden geproduceerd die de de darmwand beschadigen (zie illustratie). Het hebben van de genenvariant HLA DQ-2 of DQ-8 is belangrijk voor de ontwikkeling van coeliakie, maar is niet voldoende. Ongeveer 40% van de populatie heeft namelijk één van deze twee HLA-varianten, maar ongeveer 1-2% heeft coeliakie.

Alleen APC’s hebben een MHC klasse II eiwit op hun celoppervlak. Bijna alle lichaamscellen met een celkern, plus de bloedplaatjes, hebben echter een MHC klasse I eiwit op hun celoppervlak. Wanneer dat eiwit ontbreekt, er anders uitziet, of wanneer er antigenen op worden gepresenteerd, bijvoorbeeld bij een virus geïnfecteerde cel, zijn het de natural killercellen of cytotoxische T-cellen die dat herkennen en ingrijpen.

Figuur 14: Weergave van fagocytose en de werking van een Antigeen Presenterende Cel (APC). Macrofagen, dendritische cellen en B-cellen zijn APC’s.

Witte bloedcellen (leukocyten)

Er zitten aanmerkelijk minder witte bloedcellen (leukocyten) in het bloed dan rode bloedcellen (erytrocyten). In één liter bloed zitten ongeveer 4-6 biljoen rode bloedcellen (45% van het totale bloedvolume), terwijl er 5-11 miljard witte bloedcellen in zitten (1% van het totale bloedvolume). Het volume van een witte bloedcel is wel groter en het aantal neemt toe bij ontsteking en infectie. In tegenstelling tot rode bloedcellen en bloedplaatjes (trombocyten), hebben witte bloedcellen wel een celkern. Ze spelen een belangrijke rol bij de interne, aangeboren afweer.

Mestcellen
Mestcellen bevinden zich in verschillende weefsel (longen, huid, maag- darmkanaal), in de buurt van bloedvaten. Wanneer mestcellen geactiveerd worden door een antigeen, gaan ze in grote hoeveelheden histamine en andere ontstekingsmediatoren uitscheiden, waardoor de ontstekingsreactie op gang komt. Het histamine zit al voorgevormd in blaasjes, waardoor de ontstekingsreactie (en klachten) snel op gang kan komen. Mestcellen spelen een belangrijke rol bij allergieën. Wanneer het lichaam bij een eerste contact met een allergeen het antilichaam IgE produceert, hecht dit immunoglobuline aan de mestcellen (sensibilisatie). Bij een tweede contact met hetzelfde allergeen kan het aan het IgE binden en de mestcel activeren. Mestcellen behoren samen met de basofielen, eosinofielen en neutrofielen tot de granulocyten. Dat zijn witte bloedcellencellen die toxische stoffen bevatten in de vorm van granules die ze kunnen uitscheiden.

Neutrofielen
Van alle witte bloedcellen komen neutrofielen het meeste voor (50-70%). Ze spelen met name een rol bij de bestrijding van bacteriën. Over de bijdrage aan de bestrijding van virussen is minder bekend. Ze kunnen ziekteverwekkers fagocyteren, maar ook cytokines en ‘Reactive Oxygen Species‘ (ROS) produceren waardoor de cel zelf, inclusief de ziekteverwekker wordt vernietigd. Met behulp van chemotaxis weten ze de plaats van de ontsteking of infectie te vinden.

Een andere functie van neutrofielen, die sinds 2004 bekend is, is het vormen van ‘Neutrophil Extracellular Traps‘ (NET’s). Daar zijn twee manieren van (zie afbeelding):

1. NETose met celdood (lytic). Na fagacytose van de ziekteverwekker kunnen neutrofielen overgaan tot een vorm van langzame celdood, die NETose heet [57]. De celkern verdwijnt dan, het chromatine decondenseert en vormt samen met eiwitkorretjes uit het cytoplasma (elastase en myeloperoxidase) een plakkerige, dradige structuur. Vervolgens scheurt het celmembraan open en komen de NET’s als een soort spinnenweb vrij, waarmee extracellulaire ziekteverwekkers gevangen worden (zie afbeelding). Dit gebeurt 3-8 uur nadat de neutrofiel was geactiveerd. NETose wordt gestimuleerd door de productie van ROS.
2. NETose zonder celdood (non-lytic). Na fagacytose van de ziekteverwekker, kunnen neutrofielen al binnen een half uur NET’s vrijlaten, zonder dat ze zelf dood gaan. Wat overblijft is een fagocyterende cytoplast.

Het nut van NETS’s bij virusinfecties is minder duidelijk [1]. Virussen zitten namelijk meestal in de cel, waar NET’s niet bij kunnen. Mogelijk zijn veel virussen ook te klein om erin vast te komen zitten. Desondanks zijn NET’s aangetroffen bij HIV [57]. Naast de rol van NETS’s bij de bestrijding van ziekteverwekkers, worden ze echter ook in verband gebracht met een aantal ziekten, waaronder sepsis, auto-immuunziekten, diabetes mellitus, atherosclerose, trombose en jicht [57]. Een balans erin lijkt belangrijk te zijn.

Neutrofielen behoren samen met de basofielen, eosinofielen en mestcellen tot de granulocyten. Dat zijn witte bloedcellencellen die toxische stoffen bevatten in de vorm van granules die ze kunnen uitscheiden.

Macrofagen/monocyten
Macrofagen kunnen ziekteverwekkers en dode of beschadigde lichaamscellen fagocyteren. Tijdens het fagocyteren vormen ze schijnvoetjes, waarmee ze de ziekteverwekker omsluiten. Na het fagocyteren van de ziekteverwekker kunnen ze de antigenen met de MHC klasse II eiwitten op hun celoppervlak presenteren. Wanneer macrofagen in de bloedbaan zitten hebben ze een rondere vorm en worden ze monocyten genoemd (zie figuur).

Dendritische cellen
Een monocyt kan differentiëren naar een macrofaag of een dendritische cel. Dendritische cellen zijn er in een ‘innate‘ en in een ‘mature‘ stadium, waarin ze verschillende functies hebben (zie figuur). De naam danken ze aan de vertakte uitlopers wanneer ze ‘mature‘ zijn. In het ‘innate‘ stadium surveilleren ze op plaatsen waar ziekteverwekkers binnenkomen, zoals de huid en slijmliezen. Wanneer ze een ziekteverwekker signalen gaan ze die fagocyteren en op hun MHC klasse II eiwit presenteren. Daarnaast scheiden ze ook cytokines uit om de immuunrespons te stimuleren. In het ‘mature‘ stadium zijn ze voornamelijk APC’s en migreren ze naar de lymfeknopen om het antigeen aan de T-cellen presenteren. Dendritische cellen kunnen dan ook gezien worden als de schakel tussen de interne, aangeboren afweer en de specifieke afweer.

Eosinofielen
Dit zijn witte bloedcellen, die met name gericht zijn tegen grote extracellulaire parasieten. In mindere mate zijn ze ook in staat tot fagocytose. Eosinofielen behoren samen met de basofielen, mestcellen en neutrofielen tot de granulocyten. Dat zijn witte bloedcellencellen die toxische stoffen bevatten in de vorm van granules die ze kunnen uitscheiden.

Basofielen
Basofielen kunnen net als mestcellen histamine uitscheiden en hebben net als mestcellen bindingsplaatsen voor IgE, waardoor ze een rol spelen bij sommige allergische reacties. Een verschil met mestcellen is dat ze meer in de bloedbaan zitten. Basofielen behoren samen met de eosinofielen, mestcellen en neutrofielen tot de granulocyten. Dat zijn witte bloedcellencellen die toxische stoffen bevatten in de vorm van granules die ze kunnen uitscheiden.

Natural killercellen
Wanneer een ziekteverwekker eenmaal in de cel is, kunnen de meeste afweercellen en antilichamen daar niets meer tegen doen. Natural killercellen zijn echter getraind om te herkennen wanneer:

• Een MHC klasse I eiwit er anders uitziet dan normaal.
• Een MHC klasse I eiwit ontbreekt.
• Een antigeen aan het MHC klasse I eiwit gebonden is.

Op die manier kunnen ze ook tumorcellen herkennen. Als reactie daarop scheiden de natural killercellen perforines uit die poriën in het celmembraan maken. Door osmotische werking stroomt er water in de cel, waardoor die afsterft. Natural killercellen scheiden ook granzymen uit die door de poriën de cel ingaan en apoptose induceren. Natural killercellen zijn net als B-en T-cellen lymfocyten, maar behoren tot de interne, aangeboren afweer en niet zoals B-cellen tot de specifieke afweer.

Cytokines

Er zijn verschillende soorten cytokines die een essentiële rol spelen bij de communicatie binnen het afweersysteem. Bepaalde cytokines, die aangrijpen op het centrale zenuwstelsel, zijn verantwoordelijk voor het optreden van koorts, een verminderde eetlust, vermoeidheid, spierpijn en misselijkheid en niet zozeer het virus zelf [1]. Ze spelen ook een rol bij de productie van acute fase-eiwitten (mannose-binding lectine, fibrinogeen, CRP, serum amyloïd A, etc) en de productie van witte bloedcellen in het rode beenmerg.

Interleukines
Interleukines danken hun naam aan de rol die ze spelen in de communicatie tussen witte bloedcellen (leukocyten).  Ze spelen een essentiële rol bij de activatie en differentiatie van afweercellen. Afhankelijk van het type interleukine kunnen ze ontstekingen remmen of stimuleren.

Interferonen
Interferonen zijn cytokines die worden uitgescheiden door geïnfecteerde lichaamscellen. Een virus-geïnfecteerde cel gaat al snel interferonen produceren, waardoor naburige cellen gewaarschuwd worden en antivirale mechanismen in stelling brengen. Daarmee wordt voorkomen dat een virusinfectie zich kan verspreiden. Daarnaast stimuleren interferonen de activiteit van macrofagen, natural killercellen en tetherin. Tetherin is een eiwit dat op het celmembraan zit en virussen met een enveloppe als het ware vasthoudt, wanneer ze de cel willen verlaten (zie figuur).

Er zijn verschillende typen interferonen, die ieder hun eigen functie hebben.  Ze vormen de voorhoede van de afweer. Sommige interferonen komen vaak gezamenlijk voor, zoals IFN-α/β. Wanneer de respons van IFN-Iα/β verstoort is, is er een verhoogde gevoeligheid voor de meeste virussen [1]. Hoewel interferonen effectief zijn, kunnen ze ook vervelend en zelfs gevaarlijk zijn. De meeste cellen beschikken namelijk over receptoren voor interferon. Vandaar dat veel virusinfecties gepaard gaan met griepachtige symptomen zoals koorts, rillingen, misselijkheid en algemene malaise. Het gebruik van interferonen als medicijn (bijvoorbeeld voor chronische hepatitis B en C en multiple sclerose) gaat ook vaak gepaard met griepachtige symptomen.

Chemokines
Hun naam is afgeleid van het vermogen om chemotaxis te induceren (chemotaxis cytokines). Ze spelen dan ook een belangrijke rol bij de migratie van witte bloedcellen.

TNF-α
TNF-α is één van de twee tumornecrosefactoren (naast TNF-ß) en is betrokken bij het stimuleren van ontstekingsreacties. Via de hypothalamus kan het de eetlust verminderen en koorts veroorzaken. Als medicijn zijn er TNF-α blokkers die de interactie van TNF–α met TNF-receptoren op het celoppervlak blokkeren. Die kunnen worden voorgeschreven bij colitis ulcerosa, de ziekte van Crohn, psoriasis en reumatoïde artritis.

Complement systeem

Het complement systeem bestaat uit meer dan dertig eiwitten, waarvan meer dan 90% door de lever wordt gemaakt. Ze zitten normaal in inactieve vorm in het bloed. Bij een ontsteking worden ze geactiveerd en kunnen ze door de verhoogde permeabiliteit van de vaatwand uit de bloedbaan treden en naar de plaats van de infectie of ontsteking migreren. De functies zijn:

• Stimuleren van de ontstekingsreactie.
• Hechten aan het virus waardoor het herkent wordt door fagocyten (opsonisatie). Met name fragment C3b is daartoe in staat.
• Uitscheiden van stoffen waardoor fagocyten gelokt worden (chemotaxis).
• Het vormen van een ‘membrane Attack Complex‘ (MAC) op het membraan van een bacterie of virus met een enveloppe. Deze MAC vormt een buis waarmee een porie in het membraan wordt gemaakt. De bacteriecel of het virus loopt dan vol met water en barst (lysis) of er komen enzymen (granzymes) in die celdood induceren (apoptose).

Specifieke, verworven afweer

Het lichaam heeft ook een specifieke, verworven afweer, die wat later in actie komt. Die speelt zich voor een groot deel af in de lymfeknopen. Hierbij spelen de verschillende lymfocyten en antilichamen (immunoglobulinen) een belangrijke rol. Belangrijke lymfocyten zijn de B- en T-cellen. Van alle witte bloedcellen zijn de lymfocyten het kleinst.

Hoewel er een duidelijk verschil is met de interne, aangeboren afweer, zijn beide niet scherp van elkaar te onderscheiden en is er een overlap. Er wordt gesproken over een specifieke afweer, omdat het tegen één specifieke ziekteverwekker gericht is. Of eigenlijk niet een ziekteverwekker, maar een kenmerkend onderdeel ervan, het antigeen. En nog preciezer, dat deel van het antigeen (epitoop) dat door de antilichamen, B- en T-cellen wordt herkend (zie figuur). Bij virussen zijn het de oppervlakte-eiwitten die de antigene eigenschappen bepalen.

B-cellen

De B-cellen spelen een belangrijke rol bij de humorale afweer. Ze kunnen maar één soort antigeen binden en aan T-cellen presenteren op hun MHC klasse II eiwit. Als B-celreceptor (BCR) hebben ze de antilichamen IgD of IgM. Wanneer een B-cel gebonden is aan een antigeen en geactiveerd is door een T-helpercel kunnen ze naar twee soorten B-cellen differentiëren: plasmacellen en geheugencellen.

Plasmacellen
Dit zijn B-cellen die snel, grote hoeveelheden antilichamen (immunoglobulinen) produceren en uitscheiden (>2000 per seconden).

B-geheugencellen
Dit zijn B-cellen die niet actief aan de immuunrespons deelnemen, maar opgeslagen worden. Bij een volgende infectie met dezelfde ziekteverwekker worden de B-geheugencellen wel geactiveerd, waardoor de immuunrespons sneller en effectiever verloopt. Bij een tweede blootstelling aan eenzelfde ziekteverwekker worden er bijvoorbeeld sneller en meer IgG gevormd (zie figuur 15).

Figuur 15: Verloop van de concentratie IgM en IgM na een primaire en secundaire blootstelling aan een antigeen.

T-cellen

De T-cellen spelen een belangrijke rol bij de humorale en cellulaire afweer. Ze kunnen maar één soort antigeen binden aan hun receptor (TCR). In tegenstelling tot B-cellen hebben ze een APC nodig om het antigeen te herkennen (zie figuur). Daarnaast zijn er nog andere signalen nodig om de T-cel te activeren, waaronder van cytokines die door APC’s worden uitgescheiden. Er zijn verschillende soorten T-cellen, met ieder zijn eigen functie.

Het ‘Humaan Immunodeficiëntie Virus‘ (hiv) kan aan T-cellen binden en daar binnendringen. Daar kan het langdurig latent aanwezig zijn, om vervolgens actief te worden en de T-cellen te vernietigen. Er is dn sprake van ‘acquired immuno deficiency syndrome‘ (aids) waarbij het afweersysteem ernstig verstoort is. Naast een vermindering van het aantal T-cellen, verminderen ook het aantal macrofagen en dendritische cellen [1]. In 2018 waren er volgens de WHO bijna 38 miljoen personen die leefden met hiv of aids en 770.000 die aan de gevolgen ervan overleden [58].

T-helpercellen
Wanneer een T-cel door een APC wordt geactiveerd, wordt hij een T-helpercel. Er zijn twee soorten T-helpercellen [1]:

1. Th1 produceert cytokines die de ontstekingsreactie en de activiteit van cytotoxische T-cellen bevorderen. Differentiatie naar Th1 wordt gestimuleerd door interleukine 12.
2. Th2 produceert cytokines die B-cellen activeren waardoor ze gaan delen (clonal expension) en differentiëren naar plasmacellen en geheugencellen. Differentiatie naar Th2 wordt gestimuleerd door interleukine 4.

T-geheugencellen
Dit zijn T-cellen die worden opgeslagen en een specifieke ziekteverwekker (antigeen) herkennen. Bij een volgende infectie met diezelfde ziekteverwekker worden de T-geheugencellen geactiveerd, waardoor de immuunrespons veel sneller en effectiever verloopt.

T-regulator-cellen
Om ervoor te zorgen dat de afweerreactie niet uit de hand loopt en ook weer een keer stopt zijn er T-regulator cellen (voorheen T-supressorcellen). De differentiatie naar de verschillende soorten B-cellen en T-cellen wordt gereguleerd door de verschillende soorten en typen cytokines.

Cytotoxische T-cellen
Wanneer een ziekteverwekker eenmaal in de cel is, kunnen de meeste afweercellen en antilichamen daar niets meer tegen doen. Bijna alle cellen met een celkern hebben echter een MHC klasse I eiwit op hun celoppervlak. Daarmee kunnen ze een specifiek antigeen presenteren die door de cel is opgenomen. Cytotoxische T-cellen signaleren het gepresenteerde antigeen en produceren als reactie daarop perforines die poriën in het celmembraan maken. Door osmotische werking stroomt er water in de cel waardoor die barst (lysis). Door de poriën kunnen ook enzymen (granzymes) de cel binnenkomen die celdood induceren (apoptose). De werking is daarmee vergelijkbaar met die van natural killercellen. Verschillen zijn dat cytotoxische T-cellen a) alleen op specifieke antigenen reageren en b) geen voorgevormde perforines en granzymes hebben waardoor de reactie langzamer verloopt

DNA-recombinatie voor variatie

Specifieke afweer is mooi, maar het betekent wel dat het afweersysteem op alle mogelijke soorten ziekteverwekkers (allergenen) moet zijn voorbereid. Dat betekent ontzettend veel verschillende soorten B- en T-cellen en antilichamen. Er wordt geschat dat er meer dan twintig miljoen variaties van B-celreceptoren zijn die allemaal verschillende antigenen (ziekteverwekkers) herkennen [1]. Iedereen zal bijvoorbeeld over een T-cel beschikken die gericht is tegen het ebolavirus. Normaal gesproken zal die T-cel echter nooit het ebolavirus tegenkomen, in aantal toenemen en geheugencellen maken. De grote variatie aan B- en T-cellen en antilichamen is te danken aan ‘DNA-recombinatie‘. Hierbij worden verschillende segmenten van een gen gerecombineerd (V-, D- en J-segment) (zie figuur 16) [1]. We hebben namelijk geen twintig miljoen genen, die voor twintig miljoen T-celreceptoren coderen. Bij de vorming van antilichamen zijn het telkens de variabele delen van een antilichaam die door DNA-recombinatie anders zijn en daardoor andere antigenen binden. Op deze manier hebben we grote variatie aan verschillende soorten B- en T-cellen, maar een relatief beperkt aantal dat een specifiek antigeen herkent. Om de kans zo groot mogelijk te maken dat ze toch dat ene antigeen vinden als het er is, zijn ze continu in beweging via bloed en lymfe.

Bij het verkrijgen van grote variatie is ‘zelftolerantie‘ belangrijk. Dat betekent dat B- en T-cellen lichaamseigen cellen kunnen onderscheiden van ziekteverwekkers. Dit gebeurt tijdens de rijping, waarbij ze in contact worden gebracht met alle soorten lichaamseigen cellen. Wanneer ze daarop reageren, ondergaan ze apoptose, waardoor auto-immuunreacties voorkomen worden. De B-cellen rijpen in het rode beenmerg en de T-cellen migreren van het rode beenmerg naar de thymus om daar te rijpen.

Figuur 16: Overzicht van DNA-recombinatie waardoor een grote variatie aan verschillende soorten antilichamen gevormd kan worden. V =  variabel deel, C = constant deel, L = lichte (light) keten, H = zware (heavy) keten.

Antilichamen (immunoglobulinen)

Het doel van plasmacellen is om antilichamen te produceren die ziekteverwekkers kunnen uitschakelen. Dat kunnen ze doen door:

• Binden aan één of meerdere antigenen van een ziekteverwekker waardoor die niet meer aan een celreceptor kunnen binden (neutraliseren).
• Binden aan één of meerdere antigenen van een ziekteverwekker waardoor fagocytose wordt gestimuleerd (opsonisatie).
• Binden aan vrije antigenen waardoor die neerslaan (precipitatie).
• Aangrijpingspunt vormen voor het complement systeem en via MAC (membrane attack complex) celdood induceren (lysis of apoptose).

Als basis hebben antilichamen een Y-vorm (monomeer), die bestaat uit twee identieke zware- en twee identieke lichte ketens (zie figuur 17). In totaal zijn er dus vier ketens, die ieder bestaan uit een constant deel en een variabel deel. Met de Fab-fragmenten wordt een antigeen herkent (twee bindingsplaatsen) en de Fe-fragmenten kunnen binden aan celreceptoren en complement-eiwitten. Het kan ook zijn dat een antilichaam bestaat uit twee Y-vormen, die in het verlengde van elkaar met de Fe-fragmenten aan elkaar zijn gebonden zijn (dimeer). Tot slot is er ook een soort met vijf Y-vormen (pentameer). Zo zijn er vijf verschillende soorten antilichamen:

IgG
IgG is een monomeer en komt van de antilichamen het meeste voor (75%). Het is ook het enige antilichaam dat de placenta kan passeren en de baby passieve immuniteit meegeeft. Het heeft twee bindingsplaatsen voor antigenen. Bij het nieuwe coronavirus is 5-10 dagen na de eerste symptomen een stijging van IgG te zien (zie figuur) [59]. Die stijging is niet bij iedereen even hoog en afhankelijk van de klachten. De vraag is nu wat de affiniteit ervan is en wanneer er gesproken kan worden van immuniteit.

IgA 
IgA is een dimeer en komt van de antilichamen het één na meeste voor (15-20%%). Het is is met name te vinden in lichaamssecreten zoals in het slijmvlies van het spijsverteringskanaal, de luchtwegen en het urogenitaal stelsel, maar ook in speeksel, tranen en moedermelk. Het heeft vier bindingsplaatsen voor antigenen. Bij het nieuwe coronavirus is 5-10 dagen na de eerste symptomen een stijging van IgA te zien (zie figuur) [59]. Die stijging is niet bij iedereen even hoog en afhankelijk van de klachten. De vraag is nu wat de affiniteit ervan is en wanneer er gesproken kan worden van immuniteit.

IgM 
IgM is normaal een pentameer en komt van de antilichamen het twee na meeste voor (10%). Bij een immuunrespons is IgM het eerste antilichaam dat wordt geproduceerd. Het heeft tien bindingsplaatsen voor antigenen. Ze kunnen echter niet allemaal bezet zijn, omdat ze dan elkaar hinderen. In beperkte mate kan IgM als monomeer ook voorkomen als B-celreceptor (BCR).

IgD 
IgD is een monomeer en komt van de antilichamen weinig voor (1%). Het vormt de receptor van B-cellen (BCR) en heeft twee bindingsplaatsen voor antigenen.

IgE
IgE is een monomeer en komt van de antilichamen maar heel weinig voor (<0,001%). Het speelt wel een belangrijke rol bij IgE-gemedieerde allergieën. Het is te vinden in de huid en slijmvliezen. Wanneer het afweersysteem voor de eerste keer in contact komt met een allergeen, maken de B-cellen antilichamen aan. Bij een allergische reactie is dat vaak IgE, dat vervolgens aan de mestcellen of basofielen bindt. Er is dan sprake van sensibilisatie en dat hoeft op zich geen allergische klachten te geven. Wanneer het lichaam voor een tweede keer wordt blootgesteld aan hetzelfde allergeen, kan het meteen gaan binden aan IgE, waarna de mestcellen of basofielen worden  geactiveerd. Die storten dan grote hoeveelheden histamine uit, wat de allergische klachten veroorzaakt (zie figuur).

Figuur 17: Overzicht van de basisvorm van een antilichaam (monomeer).

Voeding en het afweersysteem

Met een gezonde leefstijl heb je een beter afweersysteem dan met een ongezonde leefstijl. Daaronder valt een gezond voedingspatroon [60, 61], voldoende en niet te intensief bewegen [62], een goede nachtrust [63] en niet teveel chronische stress [64]. Voor veel mensen is daar nog ruimte voor verbetering, waardoor waarschijnlijk ook het afweersysteem verbeterd kan worden. Aandacht daarvoor is dus altijd belangrijk, ook tijdens de coronacrisis.

We zijn geneigd om ook aan afzonderlijke producten of voedingsstoffen weerstandsbevorderende eigenschappen toe te schrijven. Maar zoals de naam al aangeeft, is het afweersysteem een systeem, met talloze onderdelen die met elkaar samenwerken om alles soepel en gebalanceerd te laten verlopen. De vraag is dan ook wat het effect ervan is. In hoeverre het afweersysteem van iemand verbeterd kan worden, welk onderdeel ervan, door welke voeding of voedingsstof(fen) en hoeveel daarvoor nodig is, bij een (sub)optimale inname is grotendeels onduidelijk. Vaak gaat het om verbeteringen/veranderingen van bepaalde biomarkers, waarvan we niet zo goed weten wat dat concreet betekent. Je kunt bijvoorbeeld niet stellen dat je minder vatbaar bent voor virusinfecties, wanneer voedingsstof X het aantal T-cellen laat toenemen. Bovendien worden dergelijke resultaten niet altijd gereproduceerd.

Het meeste weten we over wat echte voedingstekorten met het afweersysteem doen. Maar je hebt over het algemeen geen voedingssupplementen nodig om die echte voedingstekorten te voorkomen. Dat wil niet zeggen dat uitgesloten is dat bepaalde voedingsstoffen, onder bepaalde omstandigheden, bij een bepaalde groep mensen de kans op bijvoorbeeld een virusinfectie kan verminderen in hoeveelheden die hoger zijn dan nu wordt aanbevolen. De aanbevelingen voor vitamines en mineralen zijn immers niet gebaseerd op welke effecten ze hebben op biomarkers voor de weerstand (en voor zieke mensen). Maar wanneer geclaimd wordt dat supplement Y de weerstand verbeterd, mag verwacht worden dat dit goed onderbouwd kan worden. Dat de consument het geclaimde effect dus daadwerkelijk mag verwachten. Een aantal populaire voedingsstoffen/-supplementen worden in verband gebracht met een verbeterde weerstand, waaronder vitamine C, vitamine D en probiotica. Deze worden hier uitgebreider besproken.

Vitamine C

De meest bekende voedingsstof in relatie tot een betere weerstand is waarschijnlijk vitamine C en dan met name in relatie tot verkoudheid. Een Cochrane-review laat zien dat regelmatige suppletie met vitamine C (0,25-2 gram/dag) geen effect heeft op de incidentie van verkoudheid (n=24) [65]. Op basis van een beperkt aantal studies (n=5) blijkt wel dat vitamine C de incidentie van verkoudheid met 52% verlaagd bij mensen die een intensieve lichamelijke inspanning leveren (RR: 0,48; 95% CI 0.35, 0,64). Ook kan het de duur van verkoudheid met 14% verkorten bij kinderen (MD: -14,19; 95% CI: -21,07, -7,31) en met 8% bij volwassenen (MD: -7,72; 95% CI: -11,76, -3,69). Er werd geen effect gevonden van suppletie met vitamine C (1-8 gram/dag) als behandeling van verkoudheid.

Het ‘Linus Pauling Institute‘ (LPI), van de Oregon State University schrijft [66]:

“It is widely thought by the general public that vitamin C boosts the function of the immune system, and accordingly, may protect against viral infections and perhaps other diseases. While some studies suggest the biological plausibility of vitamin C as an immune enhancer, human studies published to date are conflicting.”

Een manier van afweercellen om ziekteverwekkers onschadelijk te maken is het produceren van ‘Reactive Oxygen Species‘ (ROS). Dit kunnen neutrofielen bijvoorbeeld tijdens fagocytose. Vitamine C is echter een antioxidant, waardoor het in theorie het onschadelijk maken van de ziekteverwekker kan tegenwerken. Antioxidanten beschermen echter ook de eigen lichaamscellen tegen ROS en een grote productie van ROS, zoals bij ernstig zieke patiënten, kan schadelijk zijn en leiden tot ‘multiple organ dysfunction‘. Neutrofielen concentreren vitamine C en bevatten (naast de bijnier, hypofyse en ooglens) één van de hoogste concentraties in het lichaam. Wel 80 keer hoger dan in plasma [67]. De concentratie daalt tijdens stress en bij een infectie [68]. Een kleine studie met jongvolwassen, gezonde mannen (n=7) laat zien dat verzadiging van de concentratie vitamine C in neutrofielen, monocyten en lymfocyten optreedt bij een inname van 100 mg/dag (zie figuur 18) [69]:

Figuur 18: Intracellulaire vitamine C-concentratie (mol/m3) in circulerende neutrofielen, monocyten en lymfocyten in relatie tot de dosering. Afbeelding overgenomen van Levine M, et al [69].

Een andere studie (n-16) laat zien dat suppletie met vitamine C (2 gram gedurende 5 dagen) bij niet rokende mannen en vrouwen (17-55 jaar) de plasmaspiegel liet stijgen, maar niet de concentratie vitamine C in leukocyten [67]:

“The ascorbic acid content of granulocytes, platelets and erythrocytes showed a significant positive correlation with the plasma concentration and supplementation with ascorbic acid significantly increased the content of these cell types. Mononuclear leucocytes in contrast did not show any such relationship.”

Het effect van extra vitamine op de neutrofielenfunctie is onduidelijk, hoewel er soms effecten worden gevonden die gunstig lijken te zijn [70]:

“Overall, nine of the 16 RCTs included in this review reported no effect of supplementation with
vitamin C alone, or in combination with other micronutrients or antioxidants, on various neutrophil
functions [19,26,28–31,36–38]. The seven studies which did show effects of supplementation on the
neutrophil functions assessed (i.e., chemotaxis, oxidative burst activity, antioxidant enzyme activity
and apoptosis) were in hospitalized patients or outpatients [25,27,33,34] or athletes [32,35,39]. None of
the other studies carried out with healthy volunteers showed any effects of additional supplementation.

“The studies were very heterogeneous, comprising different participant cohorts (athletes, hospitalized patents or healthy volunteers) and dierent dosing regimens (oral or intravenous, monotherapy or multi-supplements, synthetic or food-derived, and from one-off to many months in duration). There were also a number of limitations inherent in the design of many of these RCTs. Unlike drug trials, evidence indicates that RCTs of vitamin C supplementation will be more likely to have a positive effect in participants who are suboptimal or deficient in the vitamin at baseline [55].”

Vitamine C als behandeling van COVID-19?

Vitamine C staat ook in de belangstelling voor de preventie en behandeling van COVID-19. Dat vitamine C een rol speelt bij het afweersysteem staat niet ter discussie, maar dat hoge doseringen vitamine C  (intraveneus) effectief zijn bij COVID-19 is nog discutabel door een gebrek aan bewijs. Het LPI geeft dat ook aan in een statement op 13 maart 2020 [71]:

“The Linus Pauling Institute is closely watching the clinical trials with intravenous (IV) vitamin C and COVID-19-related pneumonia with great interest. However, there currently are no available data to show vitamin C can prevent or successfully treat COVID-19 infections.”

“To date, clinical trials have shown that vitamin C supplements can shorten the duration of the common cold. However, there are no data to suggest that vitamin C supplements can stop respiratory infections in the general population.”

Het komt ook niet terug in de aanbevelingen van ‘De European Society for Clinical Nutrition and Metabolism‘ (ESPEN) [72]. In een recente review is gekeken naar behandelmogelijkheden van ernstig zieke patiënten met virale luchtweginfecties. Vitamine C haalde daar de eindstreep niet [73]:

“Several adjunctive pharmacologic interventions have been studied for their immunomodulatory effects, including macrolides, corticosteroids, cyclooxygenase-2 inhibitors, sirolimus, statins, anti-influenza immune plasma, and vitamin C, but none is recommended at present in severe RVIs.”

In een commentaar in het gerenommeerde ‘The Lancet‘, wordt een hoge intraveneuze dosering vitamine C genoemd om te overwegen als ‘resque therapy‘, naast andere maatregelen [74]:

“Rescue therapy with high-dose vitamin C can also be considered.”

Als onderbouwing wordt verwezen naar de CITRIS-ALI-studie, gepubliceerd in het eveneens gerenommeerde ‘JAMA‘ (Journal of the American Medical Association) [74]. Daarin kregen patiënten die op de intensive care lagen met sepsis en ‘Acute Respiratory Distress Syndrome‘ (ARDS) iedere zes uur, gedurende 96 uur intraveneus vitamine C toegediend (50 mg/kg lgw) of placebo (5% dextrose met water). Voor een persoon van 80 kg dus 16 gram vitamine C intraveneus per dag. De drie primaire uitkomstmaten waren 1) orgaanfalen (mSOFA) na 96 uur, 2) plasma CRP na 168 uur en 3) plasma thrombomoduline na 168 uur (marker voor vaatschade). Op alle drie de primaire uitkomstmaten werden geen gunstige effecten gevonden [75]:

“In this preliminary study of patients with sepsis and severe ARDS, a 96-hour infusion of vitamin C compared with placebo did not improve organ dysfunction (as measured by the mSOFA score at 96 hours) or levels of biomarkers indicating inflammation (C-reactive protein) or vascular injury (thrombomodulin) by 168 hours.”

Bij aanvang was er geen verschil tussen de groepen in de plasmaconcentratie vitamine C. Die was met 22 µmol/l aan de lage kant. In de placebogroep bleef de plasmaconcentratie vitamine C rond die waarde schommelen. In de groep die vitamine C kreeg steeg de plasmaconcentratie vitamine na 48 uur naar 116 µmol/l en na 96 uur naar 169 µmol/l. Na 168 uur, toen de intraveneuze toediening van vitamine C al 72 uur was gestopt, daalde de plasmaconcentratie vitamine C weer naar 46 µmol/l. De hypothese dat een hoge dosering vitamine C a) zou beschermen tegen orgaanfalen, b) plasma CRP en c) vaatschade voorkomt, werd daarmee verworpen. Van de 46 secundaire uitkomstmaten lieten er maar drie een gunstig effect zien:

• Het aantal dagen (tot dag 28) dat niet op IC is gelegen was in de vitamine C-groep meer (10,7 versus 7,7  dagen)
• Het aantal dagen (tot dag 60) dat niet in het ziekenhuis is gelegen was in de vitamine C-groep meer (22,6 versus 15.5 dagen)
• De mortaliteit (tot dag 28) was in de vitamine C-groep lager (29,8 versus 46,4%).

De lagere mortaliteit is aanleiding geweest om het nu ook bij ernstig zieke patiënten met COVID-19 te adviseren. De onderzoekers plaatsen daar wel kanttekeningen bij, waardoor het resultaat ook niet in het abstract staat [75]:

“However, these findings were based on analyses that did not account for multiple comparisons and therefore must be considered exploratory. It is possible that these observations represent the effects of vitamin C on underlying sepsis-induced biological abnormalities that are not reflected in the biomarker analysis, a hypothesis supported by 3 findings: early deaths in the placebo group, the proportion of patients in the vitamin C–infused cohort who left the ICU before 168 hours, and the survival curve parallel to that of placebo after cessation of vitamin C infusion. However, these observations and hypotheses would require further evaluation.”

“Third, differences in baseline characteristics of this necessarily heterogeneous population may have influenced mortality.”

“Sixth, death and ICU graduation rates between the 2 groups were dissimilar, thus rendering the results susceptible to internal selection bias.”

“The mortality data from this trial were intended for use in the design of future trials.”

Het grote aantal vergelijkingen in de secundaire analyses is wel zorgelijk, want dit verhoogt de kans op een type I fout (aannemen dat er een verschil bestaat tussen twee interventies, terwijl dit er niet is). Normaal zou je daarvoor corrigeren, maar dat is niet gedaan. Bij een p=0,05 zou je namelijk met 46 vergelijkingen, puur op basis van toeval mogen verwachten dat er bij ongeveer twee vergelijkingen een significant effect gevonden wordt. Nu waren drie vergelijkingen significant. In een redactioneel commentaar wordt dit ook zorgelijk genoemd [76]:

“In secondary analyses, 28-day all-cause mortality rates were 29.8% in the treatment group and 46.3% in the placebo group, with a hazard ratio of 0.55 (95% CI, 0.33-0.90) favoring the treatment group, which was statistically significant without adjusting for multiple comparisons (P = .01), an obvious concern in a study with so many secondary outcomes.”

“The difference in mortality is tantalizing and likely to spur much debate. However, this outcome was one of many secondary outcomes, and although reported as statistically significant, that finding was without adjustment for multiple comparisons. It is also concerning that none of the other outcomes that might explain why mortality would differ, such as organ dysfunction, or the inflammatory and vascular injurymarkers, appeared to differ between groups.”

Naast de bovenstaande studie verschijnen er berichten op internet waarin staat dat de overheid van Shanghai officieel een hoge dosering vitamine C intraveneus heeft aanbevolen aan personen met milde tot ernstige klachten van COVID-19 (50-200 mg/kg/dag):

“Laat ik beginnen met wat goed nieuws met je te delen. “China heeft zijn laatste coronavirus ziekenhuis gesloten! Er zijn niet genoeg nieuwe virusgevallen om deze ziekenhuizen op te houden (3).” Zou het te maken kunnen hebben met het gegeven dat de regering van Shanghai, China, in een officiële aanbeveling aangekondigd heeft dat COVID-19 moet worden behandeld met grote hoeveelheden intraveneuze vitamine C?(4).” [78]

“The government of Shanghai, China has announced its official recommendation that COVID-19 should be treated with high amounts of intravenous vitamin C.(1) Dosage recommendations vary with severity of illness, from 50 to 200 milligrams per kilogram body weight per day to as much as 200 mg/kg/day.” [79]

De betreffende (ongewone) publicatie is echter niet geschreven namens de overheid van Shanghai, maar namens een groep onderzoekers en adviseurs (n=30). Ze stellen daarin verschillende behandelmogelijkheden voor, waaronder intraveneuze toediening van een hoge dosering vitamine C (maar ook verschillende Chinese geneeswijze met kruiden) [80]. Dit is met name gebaseerd op ervaring met ruim 300 patiënten met COVID-19 die in het ‘Shanghai Public Health Clinical Center‘ zijn behandeld, maar waarvan de resultaten niet zijn gepubliceerd. De primaire focus ligt daar echter op antivirale middelen, waaronder hydroxychloroquine.

De onderzoekers schrijven dat de achterliggende gedachte van extra vitamine C het streven naar een verbeterde oxygenatie-index is. De oxygenatie-index was ook één van de 46 secundaire uitkomstmaten in de eerder besproken CITRIS-ALI-studie en daar werd er geen effect op gevonden [75]. Een onderbouwing van de aanbeveling ontbreekt. Het lijkt erop dat de vitamine C-aanbevelingen door de groep onderzoekers gebaseerd zijn op het gegeven dat het als behandeling veilig wordt toegepast, en niet zozeer op resultaten die laten zien dat het daadwerkelijk een gunstiger effect heeft dan een andere behandeling of placebo.

Inmiddels lopen er verschillende studies naar de effecten van intraveneuze toediening van vitamine C Waaronder een studie, waarin ernstig zieke patiënten met COVID-19 en een longontsteking intraveneus vitamine C krijgen toegediend (tweemaal daags 12 gram) of placebo [81]. Verwacht wordt dat de studie eind september 2020 is afgerond. Op basis van de resultaten uit de lopende studies kunnen hopelijk wat stevigere conclusies getrokken worden. En dit geldt dan alleen voor intraveneuze toediening van vitamine C en niet voor orale inname van vitamine C-supplementen.

Vitamine D

Vitamine D speelt een belangrijke rol bij het afweersysteem en suppletie ervan zou volgens sommigen het risico op COVID-19 kunnen verkleinen. Daar worden verschillende ondersteunende argumenten voor aangedragen [82, 83]:

• De uitbraak van COVID-19 gebeurde in de winter, een periode waarin de vitamine D-waarde in het bloed bij veel mensen laag is.
• Het aantal COVID-19-patiënten op het zuidelijk halfrond aan het einde van de zomer laag is.
• Er zijn rapportages die laten zien dat bij COVID-19 een verband is tussen de vitamine D-waarde in het bloed en de ernst van de klachten.
• Een vitamine D-tekort draagt bij aan ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome).
• De case-fatality-rate neemt toe met a) de leeftijd en b) het hebben van chronische ziekten. Beide zijn geassocieerd met een lage vitamine D-waarde.

De bovenstaande verbanden bewijzen geen causaal verband (maar sluiten het ook niet uit). Een lage vitamine D-waarde kan bijvoorbeeld ook een gevolg van COVID-19 zijn. Observationele studies laten namelijk vaker zien dat er een verband is tussen een lage vitamine D-waarde in het bloed en een ziekte of aandoening, terwijl interventiestudies vervolgens geen effect van vitamine D-suppletie laten zien [84]:

“Despite a few hundred systematic reviews and meta-analyses, highly convincing evidence of a clear role of vitamin D does not exist for any outcome, but associations with a selection of outcomes are probable.”

Daarnaast moet er onderscheid gemaakt worden tussen suppletie door mensen mét of zonder een vitamine D-kort.

Suppletie met vitamine D laat een verlaagt risico zien op acute luchtweginfecties (OR: 0,88; 95% CI: 0,81, 0,96) [85]. Dit werd echter alleen gevonden bij deelnemers die bij aanvang een vitamine D-waarde hadden van ≤25 nmol/l (OR: 0,58; 95% CI: 0,40, 0,82). Bij deelnemers met een hogere vitamine D-waarde bij aanvang werd geen verlaagd risico gevonden (OR: 0,89; 95% CI: 0,77, 1,04). Behalve dan weer als men keek naar deelnemers die dagelijks of wekelijks vitamine D kregen en geen bolusdosering (bolusdosering liet geen effect zien). Het effect was duidelijk groter bij deelnemers met een lage vitamine D-waarde dan bij deelnemers met een hoge vitamine D-waarde (respectievelijk OR: 0,30; 95% CI: 0,17, 0,53 en OR: 0,75; 95% CI: 0,60, 0,95). Interessant is dat het effect afnam naarmate de dosering toenam en verdween bij een dosering van ≥20 mcg/dag. Ook bij mensen met overgewicht en obesitas (≥25 kg/m²) werd geen effect gevonden. Een verklaring daarvoor is dat de biobeschikbaarheid van vitamine D door de vetmassa afneemt [86].

Probiotica

De microbiota speelt een belangrijke rol bij de ontwikkeling en het functioneren van zowel het lokale als systemische afweersysteem. Bacteriën in de dikke darm dragen bijvoorbeeld bij aan een gezond darmslijmvlies en ze verkleinen de kans dat ziekteverwekkers zich aan de darm hechten en opgenomen worden door ermee te concurreren. De microbiota en de korte keten vetzuren die ze produceren, communiceren ook met het secundaire lymfoïde weefsel in de darm (GALT). De meeste afweercellen (70-80%) bevinden zich dan ook in de darm (zie figuur 19) [87]. De interesse in probiotica om de afweer te verbeteren is dan ook te begrijpen. Maar er is wel een verschil tussen de darm als belangrijk en complex onderdeel van het afweersysteem en probiotica die van buitenaf worden aangevoerd. Daarnaast is de bestudering van de microbiota bij mensen nog een jonge wetenschap, waardoor we veel nog niet weten. Niet iedereen geeft dat aan, waardoor claims worden gemaakt die niet altijd wetenschappelijk onderbouwd kunnen worden.

Figuur 19: Overzicht van afweercellen in de darm. In de Peyerse platen (Peyers Patch) zitten M-cellen die af en toe darmbacteriën en voedselresten doorlaten om de samenstelling te polsen en de immuunrespons daar eventueel op aan te passen. Afbeelding overgenomen van Muniz LR, et al [88].

In een meta-analyse uit 2014 is er gekeken naar het effect van probiotica op de ziekteduur van kinderen, volwassenen en ouderen met verkoudheid en acute luchtweginfecties [89]. De stammen waren voornamelijk Lactobacillus en Bifidobacterium. Op alle drie de uitkomstmaten werden verschillen gevonden in het voordeel van probiotica:

• Minder aantal dagen ziek per keer (MD: −0,77; 95% CI: −1,50, −0,04). Er was sprake van heterogeniteit (I²=80%), die niet verklaard kon worden.
• Minder aantal dagen ziek (SMD: −0,31; 95% CI −0,41, −0,22). Effectgrootte was niet zo groot.
• Minder aantal dagen afwezig van werk, school of opvang (SMD: –0,17; 95% CI: –0,31, –0,03). Effectgrootte was niet groot. Er was sprake van heterogeniteit (I²=67%), die niet verklaard kon worden.

Een Cochrane review uit 2015 laat zien dat probiotica beter waren dat placebo in het voorkomen van infecties van de bovenste luchtwegen (URTI) [85]. Het aantal deelnemers met URTI’s verminderde met 47 en de duur van een episode verminderde met 1,9 dagen. De kwaliteit van het onderliggende bewijs werd echter als laag tot zeer laag beoordeeld [90]:

“Overall, we found probiotics to be better than placebo in preventing acute URTIs. However, more trials are needed to confirm this conclusion.”

Een meta-analyse uit 2018 laat het effect van probiotica op verschillende cytokines zien [91].

Verlaging van ontstekingsbevorderende cytokines

• hs-CRP (SMD: −0,46; 95% CI: −0,73, −0,19)
• TNF-a (SMD: −0,21; 95% CI: −0,34, −0,08)
• IL-6 (SMD: −0,37; 95% CI: −0,51, −0,24)
• IL-12 (SMD: −0.47; 95% CI: −0,67, −0,27)
• IL-4 (SMD: −0.48; 95% CI: −0,76, −0,20)

Verhoging ontstekingsremmende cytokine

• IL-10 (SMD: 0,21; 95% CI: 0,04, 0,38)

Geen effect op

• IL-1β (SMD: −0,17; 95% CI: −0,37, 0,02)
• IL-8 (SMD: −0,01; 95% CI: −0,30, 0,28)
• IFN-ϒ (SMD: −0,08; 95% CI: −0,31, 0,15)
• IL-17 (SMD: 0,06; 95% CI: −0,34, 0,46)

Het lastige is, dat de gezondheid van de deelnemers, de studieduur, de gebruikte doseringen en de gebruikte bacteriestammen vaak verschilde. Daarnaast werden niet alle resultaten gereproduceerd en hebben de meeste studies niet gecorrigeerd voor de cytokinewaardes bij aanvang. Dat maakt de interpretatie van de resultaten lastig. Een vergelijkbaar beeld komt ook naar voren in een systematic review waarin gekeken is naar het effect van probiotica op immuun- en ontstekingsmarkers bij gezonde volwassenen [92].

“Based on the 18 articles extracted in this systemic review, probiotic supplementation was concluded to have a limited effect on immune and inflammatorymarkers in healthy adults. Overall, the evidence was heterogenous, precluding a meta-analysis, and difficult to aggregate and conclude on effect size.”

Diversen voedingsstoffen

Voor wat betreft de behandeling van COVID-19 worden in een systematic review een aantal opties genoemd (zie tabel 3) [93]. Onduidelijk is hoe de systematic review is uitgevoerd en hoe de kwaliteit van de studies is beoordeeld. Het onderliggende bewijs is niet altijd sterk en de aanbevolen doseringen ontbreken.

Tabel 3: Opties die genoemd worden door een Chinese onderzoeksgroep voor de behandeling van COVID-19 [93].

Gezondheidsclaims in relatie tot het afweersysteem

In Europa is regelgeving voor het gebruik van gezondheidsclaim in commerciële mededelingen (verpakking, reclame, etc). Gezondheidsclaims mogen alleen gebruikt worden wanneer die zijn goedgekeurd door de Europese Commissie. De ‘European Food and Safety Authority‘ (EFSA) heeft als taak om gezondheidsclaims te beoordelen en de Europese Commissie daarover te adviseren. Voor wat betreft gezondheidsclaim die over de afweer gaan moet er bewijs zijn dat er een voordelig effect voor de gezondheid is. Het optreden van veranderingen van immuunmarkers alleen, zonder duidelijke relatie met een voordelig effect voor de gezondheid is onvoldoende [94]:

“In this context, outcome variable(s) which can be measured in vivo in humans by generally accepted methods but do not refer to a benefit on specific functions of the body cannot constitute the only basis for the scientific substantiation of a health claim. These include:

• • changes in immune markers, e.g. numbers of various lymphoid subpopulations in the circulation, proliferative responses of lymphocytes, phagocytic activity of phagocytes, lytic activity of natural killer cells and cytolytic T cells, production of cellular mediators, serum and secretory immunoglobulin levels, delayed-type hypersensitivity responses;
  • changes in markers of inflammation (including markers of chronic, subclinical inflammation), such as interleukins or C-reactive protein;
  • changes in short-chain fatty acid production (including butyrate) in the gut;
  • changes in the structure of the intestinal epithelium;
  • changes in the composition of the gut microbiota.

Changes in these outcome variable(s) should be accompanied by evidence of a beneficial physiological effect or clinical outcome in the application. Alternatively, changes in some of these outcome variables could be proposed as part of the mechanism(s) by which a food may exert the claimed effect, i.e. induce a beneficial change on a specific function of the body.”

De meeste gezondheidsclaims die zijn ingediend in relatie met het afweersysteem zijn afgekeurd. Voor een aantal vitamines en mineralen zijn er gezondheidsclaims goedgekeurd [95-106], omdat bekend is dat ze betrokken zijn bij de normale werking van het afweersysteem (zie tabel 5) [94]:

“The scientific substantiation of claims on the maintenance of (unspecified) functions of the immune system was based on the essentiality of these nutrients, i.e. on the well-established biochemical role of such nutrients, and/or on deficiency symptoms involving the immune system. The use of unspecified functions of the immune system to substantiate such claims is because symptoms of deficiency of a nutrient can result from effects on multiple physiological functions, and it is sometimes not possible or appropriate to single out a precise function that is affected by deficiency of that nutrient in a particular organ or system. For these claims, the NDA Panel did not review the primary scientific studies submitted and it did not weigh the evidence. “

De hoeveelheid die nodig is om die gezondheidsclaim te mogen gebruiken, kan echter eenvoudig uit een gebalanceerde voeding gehaald worden:

“In order to bear the claim a food should be at least a source of X as per Annex to Regulation (EC) No 1924/2006. The target population is the general population. Such amounts can be easily consumed as part of a balanced diet.”

De claims mogen overigens niet gebruikt worden in relatie met het verbeteren van het afweersysteem. Dat is namelijk wat anders en gaat verder dan een bijdrage leveren aan de normale werking van het afweersysteem.

Overzicht van goedgekeurde gezondheidsclaim

Voedingsstof	Geautoriseerde gezondheidsclaim
Vitamine A	Vitamine A draagt bij aan de normale werking van het afweersysteem.
Vitamine C	Vitamine C draagt bij aan de normale werking van het afweersysteem.
Vitamine C	Vitamine C draagt bij aan de instandhouding van de normale werking van het afweersysteem tijdens en na zware lichamelijke inspanning*
Vitamine D	Vitamine D draagt bij aan de normale werking van het afweersysteem.
Vitamine D	Vitamine D draagt bij aan  de normale werking van het afweersysteem bij kinderen
Vitamine B6	Vitamine B6 draagt bij aan de normale werking van het afweersysteem.
Vitamine B12	Vitamine B12 draagt bij aan de normale werking van het afweersysteem.
Foliumzuur	Foliumzuur draagt bij aan de normale werking van het afweersysteem.
IJzer	IJzer draagt bij aan de normale werking van het afweersysteem.
Zink	Zink draagt bij aan de normale werking van het afweersysteem
Koper	Koper draagt bij aan de normale werking van het afweersysteem
Selenium	Selenium draagt bij aan de normale werking van het afweersysteem.

Tabel 5: Voedingsstoffen met geautoriseerde gezondheidsclaims in relatie tot het afweersysteem [95-106]. De claims mogen alleen worden gebruikt voor levensmiddelen die ten minste een bron van vitamine D zijn, zoals bedoeld in de claim “bron van [naam van de vitamine(n) en/of mineraal/de mineralen), zoals vermeld in de bijlage bij Verordening (EG) nr. 1924/2006.
*Uitgezonderd op het bovenstaande. Deze claim mag allen worden gebruikt voor levensmiddelen die zorgen voor een dagelijkse inname van 200 mg vitamine C. Om de claim te dragen moet informatie aan de consument worden verstrekt dat het gunstige effect wordt verkregen bij een dagelijkse inname van 200 mg naast de aanbevolen dagelijkse inname van vitamine C. 

De rol van micronutriënten bij het afweersysteem

 

Tabel 6: Overzicht van de rol die verschillende micronutriënten spelen bij het afweersysteem. Tabel overgenomen van Gombart, et al. [107].  Klik op de tabel voor een vergroting. De onderzoekers hebben belangen bij Bayer Consumer Care Ltd., een fabrikant van multivitamines.

Impact van een tekort aan micronutriënten en suppletie ervan

Tabel 7: Impact van een tekort aan micronutriënten en suppletie ervan op de immuunrespons en het risico op infecties. Tabel overgenomen van Gombart, et al. [107]. Klik op de tabel voor een vergroting. De onderzoekers hebben belangen bij Bayer Consumer Care Ltd., een fabrikant van multivitamines.

Immuunrespons van intensieve lichamelijke inspanning versus een wandeling

Tabel 8: Overzicht van de acute immuunrespons van intensieve lichamelijke inspanning (bijvoorbeeld een marathon) versus een wandeling van 30-45 minuten. DTH = delayed-type hypersensitivity; IgA = immunoglobuline A; Ne/Ly = neutrofiel/lymfocyten ratio; NK = natural killercel; OB = oxidative burst. Figuur overgenomen van Niemann, et al [62].

Aanraders om te kijken/lezen

• Interview met viroloog prof. dr. Marion Koopmans (De Correspondent)
• Presentatie van viroloog prof. dr. Marion Koopmans (Studium Generale, Universiteit Utrecht)
• TV-programma: Virus van morgen. Met viroloog prof. dr. ing. Ron Fouchier en viroloog prof. dr. Marion Koopmans (VPRO Tegenlicht)
• Virology lectures 2020 van viroloog prof. Vincent Racaniello (Youtube-kanaal)
• Principles of Virology, 2 Volume Set, 4th Edition S. Jane Flint, Vincent R. Racaniello, Glenn F. Rall, Anna Marie Skalka, Lynn W. Enquist (With) ISBN: 978-1-555-81951-4 August 2015 1011 Pages.