Mehr als fünf Milliarden Menschen weltweit wurden mindestens einmal gegen Covid-19 geimpft. Studien zufolge haben die Impfstoffe die Sterblichkeit während der Corona-Pandemie deutlich reduziert und viele Menschen vor schwerwiegenden Folgen einer Covid-19-Erkrankung bewahrt. Doch obwohl die Impfstoffe im Allgemeinen gut verträglich sind, können sie in sehr seltenen Fällen eine Herzmuskelentzündung auslösen. Diese Nebenwirkung betrifft vor allem junge Männer unter 30 Jahren. Nach der zweiten Dosis tritt in dieser Gruppe bei etwa sechs von 100.000 Geimpften eine Myokarditis auf, etwa doppelt so häufig wie in der Allgemeinbevölkerung.
Obwohl die impfbedingte Herzmuskelentzündung in den meisten Fällen folgenlos ausheilt und obwohl das Myokarditis-Risiko nach einer Covid-19-Infektion um ein Vielfaches höher ist als nach der Impfung, stellt diese Nebenwirkung ein ernst zu nehmendes Thema der Arzneimittelsicherheit dar. „Die mit mRNA-Impfstoffen assoziierte Myokarditis weist einige besondere Merkmale auf“, erläutert ein Team um Xu Cao von der Stanford University in Kalifornien. „Sie tritt sehr schnell nach der Exposition auf, üblicherweise nach ein bis drei Tagen, und heilt üblicherweise rasch wieder aus. Anders als bei einer viralen Myokarditis fehlt zudem eine pathogene Infektion. Das deutet auf einen einzigartigen zugrundeliegenden Mechanismus hin, der sich von der typischen viralen Myokarditis unterscheidet.“
Immun-Botenstoffe im Fokus
Um diesem Mechanismus auf die Spur zu kommen, werteten die Forschenden zunächst Blutdaten von Geimpften aus, die bereits für frühere Studien erhoben worden waren. Dabei stießen sind bei denjenigen, die nach der Impfung an einer Myokarditis erkrankt waren, auf ein auffälliges Muster: Zwei Botenstoffe des Immunsystems, genannt CXCL10 und Interferon-gamma (IFN-gamma), waren in den Tagen nach der Impfung deutlich erhöht. „Wir glauben, dass diese beiden Zytokine die Hauptursachen für Myokarditis sind“, sagt Caos Kollege Joseph Wu.
Diese Hypothese überprüften die Forschenden an Zellkulturen mit menschlichen Immunzellen sowie an Mäusen. Und tatsächlich: Versetzten sie Makrophagen mit den mRNA-Impfstoffen von BioNTech oder Moderna, schütteten diese Immunzellen verstärkt CXCL10 aus. Brachte das Team T-Zellen in Kontakt mit diesem Botenstoff, reagierten diese mit einer erhöhten IFN-gamma-Produktion. Bei Mäusen lösten diese Botenstoffe eine Entzündungsreaktion aus, bei der Makrophagen sowie eine weitere Klasse von Immunzellen, genannt Neutrophile, das Herzgewebe der Tiere infiltrierten und den Herzmuskel schädigten. Blockierten die Forschenden dagegen CXCL10 und IFN-gamma, traten keine Herzschäden auf, während die normale Immunantwort auf die Impfung erhalten blieb.
