COVID-19: Risikofaktor Adipositas – seine Relevanz und die ursächlichen pathophysiologischen Mechanismen

Zusammenfassung

Die Frage nach einer Assoziation von Risikofaktoren mit der „Coronavirus Disease 2019“ (COVID-19), die durch die Infektion mit dem Virus SARS-CoV-2 ausgelöst wird, kann aktuell nicht relevanter sein.

In der ersten deutschen Analyse der Uniklinik Aachen, aber auch in weiteren internationalen Studien konnte eine erhöhte Prävalenz an Übergewicht bzw. Adipositas unter den Erkrankten gezeigt werden. Eine Korrelation der Höhe des BMI mit der Schwere der Erkrankung und der Dauer und Notwendigkeit der Therapie wird deutlich. Zudem sorgt das Vorliegen einer Adipositas für das Erkranken von Patienten mit jüngerem Lebensalter.

Pathophysiologisch bieten zahlreiche Mechanismen eine mögliche Begründung. Hierunter zählen die Veränderung und Einschränkung der Organfunktion durch Akkumulation von Fettgewebe, aber auch die erhöhte Expression von ACE-2-Rezeptoren, die als Bindeprotein des SARS-CoV-2 das Eindringen in die Zelle ermöglichen. Durch die Freisetzung von Adipokinen kommt es zu einer chronischen pro-inflammatorischen Situation mit veränderter immunozellulären Abwehr und über eine veränderte Insulinreaktion zu einer höheren Prävalenz eines Diabetes mellitus mit daraus folgender schlechterer Krankheitsprognose. Dies erzeugt einen negativen Effekt auf die Lungenfunktion. Es kommt dort durch die Fettablagerung zu einer reduzierten systemischen Compliance und zu einer erhöhten Sensibilität für respiratorische Infektionen. Zudem zeigen sich im Rahmen einer Adipositas ein erniedrigtes exspiratorisches Reservevolumen, „gas trapping“ und eine resultierende systemische Hypoxie.

Der spezifische Tropismus unterschiedlicher Viren hin zu Adipozyten unterstreicht durch den Aspekt der Viruspersistenz und chronischen Immunaktivität zusätzlich zu den anderen genannten Punkten die Bedeutung des Risikofaktors Adipositas im Zusammenhang mit dem Progress und der Therapie von COVID-19, aber auch anderer viraler Erkrankungen.

Abstract

The question of an association of risk factors with ‘Coronavirus Disease 2019’ (COVID-19), which is triggered by infection with the SARS-CoV-2 virus, cannot be more relevant at present.

In the first German analysis of the University Hospital Aachen, but also in further international studies, an increased prevalence of overweight or obesity among the patients could be shown. A correlation of the level of BMI with the severity of the disease and the duration and necessity of therapy becomes clear. In addition, the presence of obesity leads to the development of the disease in younger patients.

Pathophysiologically, numerous mechanisms offer a possible explanation. These include the alteration and restriction of organ function through the accumulation of visceral and ectopic adipose tissue, but also the increased expression of ACE-2 receptors, the connective protein of SARS-CoV-2, which enable the penetration of the cell. The release of adipokines leads to a chronic pro-inflammatory situation with altered immunocellular defense and, via an altered insulin response, to a higher prevalence of diabetes mellitus with a consequent worse disease prognosis. This creates a negative effect on lung function. The ectopic fat deposition leads to a reduced systemic compliance and to an increased sensitivity for respiratory infections. In addition, obesity is associated with reduced expiratory reserve volume, gas trapping and resulting systemic hypoxia.

The specific tropism of different viruses towards adipocytes underlines the importance of obesity as a risk factor for the progress and therapy of COVID-19 and other viral diseases.

Schlüsselwörter

COVID-19 - Adipositas - ACE-2-Rezeptoren - Immunsystem - ektope Fettablagerung

Key words

COVID-19 - Obesity - ACE-2 receptors - Immune System - Ectopic Adipose Tissue

Publication History

Article published online:
12 March 2021

• Literatur

• 1 Zhou F, Yu T, Du R. et al. Clinical course and risk factors for mortality of adult inpatients with COVID-19 in Wuhan, China: A retrospective cohort study. The Lancet 2020
• 2 Richardson S, Hirsch JS, Narasimhan M. et al. Presenting characteristics, comorbidities, and outcomes among 5700 patients hospitalized with COVID-19 in the New York City Area. JAMA 2020
• 3 Grasselli G, Zangrillo A, Zanella A. et al. Baseline characteristics and outcomes of 1591 patients infected with SARS-CoV-2 admitted to ICUs of the Lombardy Region, Italy. JAMA 2020
• 4 Wang D, Hu B, Hu C. et al. Clinical characteristics of 138 hospitalized patients with 2019 novel coronavirus-infected pneumonia in Wuhan, China. JAMA 2020
• 5 Dreher M, Kersten A, Bickenbach J. et al. The characteristics of 50 hospitalized COVID-19 patients with and without ARDS. Deutsches Aerzteblatt Online 2020
• 6 Engin AB, Engin ED, Engin A. Two important controversial risk factors in SARS-CoV-2 infection: Obesity and smoking. Environ Toxicol Pharmacol 2020; 78: 103411.
• 7 Watanabe M, Risi R, Tuccinardi D. et al. Obesity and SARS-CoV-2: A population to safeguard. Diabetes Metab Res Rev 2020; e3325.
• 8 Simonnet A, Chetboun M, Poissy J. et al. High prevalence of obesity in severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) requiring invasive mechanical ventilation. Obesity (Silver Spring) 2020
• 9 Kass DA, Duggal P, Cingolani O. Obesity could shift severe COVID-19 disease to younger ages. The Lancet 2020
• 10 Ong SWX, Young BE, Leo YS. et al. Association of higher body mass index (BMI) with severe coronavirus disease 2019 (COVID-19) in younger patients. Clin Infect Dis 2020
• 11 Nakamura T, Tokunaga K, Shimomura I. et al. Contribution of visceral fat accumulation to the development of coronary artery disease in non-obese men. Atherosclerosis 1994; 107: 239-246.
• 12 Grundy SM, Brewer HB, Cleeman JI. et al. Definition of metabolic syndrome: Report of the national heart, lung, and blood institute / american heart association conference on scientific issues related to definition. Circulation 2004; 109: 433-438.
• 13 Fox CS, Massaro JM, Hoffmann U. et al. Abdominal visceral and subcutaneous adipose tissue compartments: association with metabolic risk factors in the framingham heart study. Circulation 2007; 116: 39-48.
• 14 Müller-Wieland D, Knebel B, Haas J. et al. Adipositas: Ektope Fettverteilung und Herz. Herz 2010; 35: 198-205.
• 15 Petrakis D, Margină D, Tsarouhas K. et al. Obesity – a risk factor for increased COVID‑19 prevalence, severity and lethality (Review). Mol Med Rep 2020; 22: 9-19.
• 16 Bourgeois C, Gorwood J, Barrail-Tran A. et al. Specific biological features of adipose tissue, and their impact on hiv persistence. Front Microbiol 2019; 10: 2837.
• 17 Guo W, Li M, Dong Y. et al. Diabetes is a risk factor for the progression and prognosis of COVID-19. Diabetes Metab Res Rev 2020; e3319-e3319.
• 18 Esser N, L’Homme L, De Roover A. et al. Obesity phenotype is related to NLRP3 inflammasome activity and immunological profile of visceral adipose tissue. Diabetologia 2013; 56: 2487-2497.
• 19 Zheng KI, Gao F, Wang XB. et al. Letter to the editor: Obesity as a risk factor for greater severity of COVID-19 in patients with metabolic associated fatty liver disease. Metab 2020; 108: 154244.
• 20 Patel VB, Basu R, Oudit GY. ACE2 / Ang 1-7 axis: A critical regulator of epicardial adipose tissue inflammation and cardiac dysfunction in obesity. Adipocyte 2016; 5: 306-311.
• 21 [Anonym]. Health effects of overweight and obesity in 195 countries over 25 years. N Engl J Med 2017; 377: 13-27.
• 22 Dixon AE, Peters U. The effect of obesity on lung function. Expert Rev Respir Med 2018; 12: 755-767.
• 23 Jose RJ, Manuel A. Does coronavirus disease 2019 disprove the obesity paradox in acute respiratory distress syndrome?. Obesity 2020; 28: 1007-1007.
• 24 Ball L, Serpa Neto A, Pelosi P. Obesity and survival in critically ill patients with acute respiratory distress syndrome: A paradox within the paradox. Crit Care 2017; 21: 114.