COVID-19 en weefseltransplantatie

Hieronder wordt per weefseltype de mogelijke kans op transmissie van SARS-CoV-2 uiteengezet. Hoewel transmissie van het virus via weefseltransplantatie niet waarschijnlijk lijkt, kan een potentiele infectie met SARS-CoV-2 zeer ernstige gevolgen hebben. U kunt het volledige document ook downloaden in pdf. 

Leiden, 23 april 2020. SARS-CoV-2 is een pandemisch virus met een hoge mortaliteit en morbiditeit waar nog nauwelijks immuniteit tegen bestaat. Ook is de kennis van het virus op dit moment nog beperkt. De NTS acht daarom de standaard én aanvullende screening van postmortale weefseldonoren, inclusief RT-PCR test op keel/neusswabs, op dit moment noodzakelijk. 

De NTS heeft Sanquin de opdracht gegeven om swabs, afgenomen uit de neus- en keelholte van postmortale weefseldonoren, te testen op de aanwezigheid van viraal RNA. Sanquin maakt hiervoor gebruik van de Cobas® SARS-CoV-2 real-time RT-PCR. Volgens de fabrikant is een positief testresultaat indicatief voor de aanwezigheid van SARS-CoV-2 RNA, maar sluit dit resultaat een bacteriële infectie of een co-infectie met andere virussen niet uit. Voor de NTS is een positief resultaat direct reden om de weefsels niet vrij te geven. Ook een negatief resultaat sluit een infectie met SARS-CoV-2 niet uit. Een negatief test resultaat wordt door de medische staf van de NTS daarom altijd geïnterpreteerd in de context van het klinische beeld ten tijde van overlijden, de medische en sociale voorgeschiedenis van de donor en eventuele diagnostiek die voor overlijden is verricht, zoals een CT-scan.  De NTS onderzoekt verder of een serologische test, naast de RT-PCR test, toegevoegde waarde heeft voor de donorscreening.

Oogweefsel

SARS-CoV-2 gebruikt de ACE2 receptor voor de infectie van cellen. Infectie is tevens afhankelijk van de protease activiteit van het eiwit TMPRSS2. ACE2 RNA-expressie is in zeer beperkte mate aangetroffen in de cornea. Maar de expressie van TMPRSS2 in de cornea lijkt nauwelijks aanwezig.   De ACE2-receptor is ook aangetroffen in het oogvocht waar het mogelijk een rol heeft in het intra-oculaire RAS-systeem.  Voor zover bekend is infectie van de cornea met SARS-CoV-2 nog niet aangetoond. Dit is in het verleden ook niet aangetroffen bij SARS-CoV dat gebruikt maakt van dezelfde receptor. In een beperkt aantal gevallen lijkt een SARS-CoV-2 infectie geassocieerd te zijn met de ontwikkeling van conjunctivitis. Tevens lijkt viraal RNA soms aanwezig te zijn in het traanvocht, zoals ook in 2004 werd aangetoond voor SARS-CoV. Hier zijn echter tegenstrijdige berichten over. In een recent onderzoek van Jun et al werd geen infectieus virus of viraal RNA aangetroffen in het traanvocht van 17 COVID-19 positieve patiënten.

Bewerking oogweefsel
Vanuit de literatuur zijn er aanwijzingen dat de behandeling van oogweefsel met ethanol en biociden zoals povidonjodium effectief zijn in het inactiveren van verschillende virussen met- en zonder membraan (envelop), waaronder het MERS-coronavirus. In het onderzoek naar de inactivatie van MERS-CoV is gebruik gemaakt van drie antiseptische producten van het merk Betadine in concentraties van 1% tot 7,5%. In alle gevallen werd er 4-log reductie bereikt wat volgens de auteurs overeenkomt met een inactivatie van 99,99%. Tijdens de uitname worden de bulbi gespoeld in Povidonjood (zowel op locatie bij de donor alsook bij aankomst in de bank). Daarnaast wordt scleraal weefsel volgens ETB-BISLIFE na fysieke reiniging opgeslagen in high grade pure alcohol ter preservering en desinfectie. Gemiddeld zit het sclerale weefsel tussen 6 en 11 maanden in de alcohol voordat er wordt overgegaan tot vrijgave. Tussentijds wordt de alcohol ook vervangen door nieuwe alcohol. Door deze bewerkingsstappen wordt de kans op transmissie van eventueel aanwezige virusdeeltjes nog verder verkleint.

Huid
Uit een studie van Hamming et al. uit 2004 blijkt dat de ACE2 receptor aanwezig is in de basale cellaag van de epidermis en in de gladde spiercellen rond de talgklieren. Of het virus de huid ook daadwerkelijk infecteert of kan infecteren is niet bekend. Wel kan het virus via hoesten en niezen op de huid (zoals de handen) terecht komen en hier korte tijd infectieus blijven. Het is niet bekend hoe lang deze periode ongeveer duurt, maar bij Influenza, een vergelijkbaar respiratoir virus, is deze periode ongeveer 10 minuten. Dit zou betekenen dat er een kans op transmissie van het virus is tijdens de afname van de huid. Er is bij een donor echter geen ademhaling en derhalve ook geen actieve uitscheiding van het virus via de luchtwegen. Bovendien wordt de huid nog grondig gedesinfecteerd en bewerkt (zie hieronder).

Bewerking huid
Voordat de huid wordt afgenomen wordt de donor eerst gewassen met Betadine-scrub (polyvinylpyrrolidon-jodiumcomplex). Deze vloeistof werkt volgens ETB-BISLIFE vervolgens 10 minuten in op de huid van de donor om optimale desinfectie te verzorgen. Daarna wordt huid verder gedesinfecteerd met een chloorhexidine/alcoholoplossing. De afgenomen huid wordt gedurende langere tijd in glycerol gepreserveerd. Vanuit de literatuur is bekend dat diverse soorten virussen worden geïnactiveerd c.q. geëlimineerd tijdens de opslag (> 4 weken) in glycerol bij een temperatuur van minstens 20 °C. In hoeverre dit ook van toepassing is op coronavirussen is niet bekend, maar door de gecombineerde actie van fysiek reinigen, desinfectie met Betadine en chloorhexidine/alcohol en de verdere virus-inactiverende en -afdoende werking van glycerol, is de kans op transmissie van eventueel aanwezige virusdeeltjes waarschijnlijk verwaarloosbaar klein.

Hartkleppen
Hoewel de klinische manifestaties van COVID-19 worden gedomineerd door respiratoire symptomen, ontwikkelen sommige patiënten ook fulminante myocarditis of andere hartproblemen. Waarschijnlijk zijn deze complicaties het gevolg van een uit de hand gelopen immuunrespons tegen het virus en gelokaliseerde vaatontsteking. Er is vooralsnog geen bewijs voor de aanwezigheid van infectieus virus in het hart, maar dit is ook niet uitgesloten gezien de aanwezigheid van de ACE2 receptor in het hart.  Een aanwijzing voor de mogelijke aanwezigheid voor het virus in het hart komt uit een autopsie-studie met het eerste SARS-virus uit 2003 (Dit virus bindt aan dezelfde receptor als het nieuwe SARS-virus). Bij dit onderzoek werd viraal RNA gedetecteerd in 35% (7/20) van de hartmonsters afkomstig van overleden SARS-patiënten in Toronto. In een recente autopsie-studie onder 12 patiënten die zijn overleden aan COVID-19 werd een kleine hoeveelheid viraal RNA van SARS-CoV-2 gedetecteerd in een het hartweefsel van 1 overledene met myocarditis. Indien SARS-CoV-2 de hartspiercellen daadwerkelijk kan infecteren, dan duidt dit op een systemische virale infectie. Een dergelijke systemische infectie is een contra-indicatie voor weefseldonatie.

Bewerking hartkleppen
Hartkleppen ondergaan volgens ETB-BISLIFE geen specifiek virus-reducerende behandeling. Wel wordt het uitgenomen hart tot aan bewerking op de bank bewaard in Ringers spoelvloeistof en wordt het geprepareerde weefsel bewaard in preservatiemedium. Deze vloeistoffen dragen, door spoeling van het weefsel, bij aan vermindering van eventueel aanwezig virus rondom het weefsel, maar het effect is waarschijnlijk beperkt. Voor vaat- en hartklepweefsel zal vooral nauwkeurige screening van de donor t.a.v. recente infectieuze respiratoire aandoeningen in combinatie met verhoogde systemische ontstekingsparameters duidelijkheid moeten verschaffen over eventuele transmissierisico’s. Dit zal per casus beoordeeld moeten worden. Volgens ETB-BISLIFE geldt voor elke donor dat het restant hartweefsel na preparatie een histopathologische analyse ondergaat. Daardoor is ook goed te bepalen of sprake is van lokale ontstekingen in het hartweefsel, zoals eventueel COVID-19-gerelateerde myocarditis.

Bot- en peesweefsel
Er is vooralsnog geen wetenschappelijk bewijs dat SARS-CoV-2 bot- en spierweefsel kan infecteren. Voor zover bekend is de ACE2 receptor niet aanwezig in botweefsel. Het is ook niet aangetroffen in beenmerg. Als er aanwijzingen zijn voor een systemische infectie wordt de donor niet geaccepteerd.

Bewerking bot- en peesweefsel
ETB-BISLIFE laat uitgenomen bot/peesweefsel van portmortale donoren voor haar eigen voorraad bewerken bij BST (Barcelona, Spanje) of levert deze weefsels aan DIZG (Berlijn, Duitsland) ten behoeve van bewerking en distributie elders door DIZG. De weefsels die door BST worden bewerkt ondergaan stringente fysieke en chemische reiniging (spoelen met water en detergentia, centrifugeren, ultrasoon behandeling) en desinfectie (waterstofperoxide en alcohol). Weefsels die ETB-BISLIFE levert aan DIZG ondergaan behalve de reiniging en desinfectie ook een aanvullende sterilisatie (perazijnzuur).

De reinigings-, desinfectie- en sterilisatieprocedures van BST en DIZG zijn gevalideerd. Op basis van die studies wordt aangenomen dat de bewerkingsmethode effectief is voor het inactiveren van verschillende virussen die worden omhuld door een membraan (de zogenoemde envelop), waaronder HIV, HTLV, HCV, HBV, CMV, Herpes, Rubella, Parainfluenza, Bof, Vaccinia, Influenza). Voor dergelijke virussen kan volgens ETB-BISLIFE een 8-10 log reductie bewerkstelligd worden. Hoewel SARS-CoV-2, noch SARS-CoV en MERS-CoV zijn meegenomen in de bovengenoemde validatiestudies is het op basis van de vergelijkbare structuur aannemelijk dat bij de bewerking van bot- en peesweefsel een effectieve reductie en inactivatie kan worden verwacht voor SARS-CoV-2. Op basis van deze informatie is de kans op aanwezigheid van coronavirus in bewerkt bot/peesweefsel volgens ETB-BISLIFE verwaarloosbaar klein.

Pathogenese en tropisme

Coronavirussen worden gekenmerkt door de aanwezigheid van uitsteeksels die als een kroon (corona) uit het celmembraan steken. Deze zogenoemde Spike-eiwitten (S) zijn verantwoordelijk voor de binding van het virus aan de gastheercel en de versmelting van het virale membraan met het celmembraan van de gastheercel. Dit tweeledige proces komt tot stand door de verschillende subunits van het S-eiwit genaamd S1 (voor de binding) en S2 (voor het versmelten). Tijdens dit proces komt het virale RNA vrij in het cytoplasma van de gastheercel en is de infectie een feit. Uit onderzoek blijkt dat het S-eiwit van SARS-CoV-2 bindt aan de angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) receptor. Het protease TMPRSS2 is nodig om het S-eiwit op te delen in de S1- en S2 subunit. 

Deze ACE2 receptor wordt ook gebruikt door het eerder beschreven SARS-CoV. Het verschil met SARS-CoV is dat de binding met SARS-CoV -2 waarschijnlijk sterker en efficiënter is. Dit kan bijvoorbeeld betekenen dat er minder virusdeeltjes nodig zijn om een effectievere infectie te veroorzaken. Een ander verschil is dat S-eiwit van het nieuwe SARS- virus een zogenoemde furine-bindingsplaats heeft dat door het enzym furine geknipt wordt. Wat dit precies betekent is nog niet helemaal duidelijk. 

De ACE2 receptor komt normaal gesproken op verschillende plaatsen in het lichaam tot expressie, waaronder op type II alveolaire cellen van de long, de bovenste en gestratificeerde epitheelcellen van de slokdarm, in de bloedvaten, op enterocyten van het ileum en colon, op cholangiocyten in de galbuis, op myocardiale cellen, op proximale tubulaire niercellen, op blaas urotheelcellen en op cellen in de testis.  Al deze organen en weefsels kunnen potentieel geïnfecteerd raken met het virus. Dit blijkt ook uit een autopsie-studie van Bradley et al. Bij dit onderzoek onder 12 overledenen zijn virusdeeltjes aangetroffen in onder andere de longen, de trachea, de nieren en de darmen. Bij alle overledenen was sprake van significante comorbiditeit, zoals hypertensie, obesitas, chronische nieraandoeningen en diabetes.12

Recent onderzoek naar de expressie van ACE2 en TMPRSS2 toont aan dat van alle onderzochte cellen in de luchtwegen, de epitheelcellen in de neus (met name gecilieerde cellen en slijmbekercellen) de hoogste expressie van ACE2 en TMPRSS2 mRNA vertonen.1 Dit zou kunnen verklaren waarom het virus zich efficiënter tussen mensen kan verspreiden vergeleken met bijvoorbeeld het MERS-coronavirus waarvan de receptoren zich voornamelijk in de lage luchtwegen bevinden.

Als gevolg van de infectie wordt de expressie van de ACE2 receptor omlaag geschaald (gedownreguleert). ACE2 heeft normaal gesproken een bloeddrukverlagende rol door de productie van een vasodilatator genaamd Ang 1-7 in het renine angiotensine systeem. Verlies van ACE2 expressie in de longen is geassocieerd met pulmonale hypertensie, sarcoïdose, idiopathische longfibrose het acute respiratory distress syndrome (ARDS).  Daarnaast komt het immuunsysteem in actie wat in ernstige gevallen leidt tot de ongecontroleerde afgifte van cytokinen (cytokine release syndrome of CRS). Ook dit kan ARDS veroorzaken en in ernstige gevallen tot multi-orgaanfalen en fulminante myocarditis leiden. , ,  Mogelijk is multi-orgaanfalen bij COVID-19 patiënten het gevolg van de synergistische effecten van SARS-CoV-2 geïnduceerde weefselbeschadiging en een systemische cytokinestorm. Dit moet echter nog verder worden onderzocht.  

Een belangrijke vraag die nog beantwoord moet worden is waarom sommige patiënten een ernstig ziektebeeld ontwikkelen, terwijl anderen dat niet doen. Vanuit de literatuur is bekend dat leeftijd en onderliggend leiden, zoals diabetes, hypertensie, hart- en vaatziekten hier een belangrijke rol bij spelen. Een van de hypothesen is dat de behandeling van diabetes en hypertensie met ACE-remmers tot een verhoogde expressie van ACE2 leidt waardoor deze patiënten mogelijk vatbaarder zijn voor infectie.     

Besmettelijke periode

Er bestaat nog veel onduidelijkheid over de mate waarin het virus wordt uitgescheiden door patiënten en daarmee hoe lang een patiënt besmettelijk blijft. Ook is er nog veel onduidelijk in hoeverre asymptomatische patiënten besmettelijk zijn. 

De hoeveelheid virusdeeltjes zegt iets over de besmettelijkheid van het virus. Hoe hoger de zogenoemde viral load, des te besmettelijker de ziekte. SARS-CoV-2 bereikt zijn piekconcentratie binnen 5 dagen na aanvang van de symptomen en is ongeveer 1000 keer hoger dan het eerste SARS-virus (SARS-CoV bereikt zijn piekconcentratie ongeveer 7-10 dagen na het begin van de symptomen).   Na de eerste week neemt de viral load langzaam af. Oudere patiënten en patiënten met comorbiditeit, zoals diabetes mellitus, hypertensie en andere cardiovasculaire aandoeningen, hebben vermoedelijk een hogere viral load en scheiden het virus waarschijnlijk langer uit.  In een studie van To et al werd bij 7 van de 21 patiënten meer dan 20 dagen na de aanvang van symptomen nog viraal RNA in posterieure orofaryngeale speekselmonsters gedetecteerd. Er was volgens de auteurs geen associatie tussen de ernst van de ziekte en de langdurige detectie van viraal RNA.  Zij zagen echter ook geen verschil in de initiële en piek viral load tussen patiënten met en zonder comorbiditeit. 

Er zijn gevallen van asymptomatische COVID-19 besmettingen gemeld. Hoewel er nog veel onduidelijkheid bestaat over het aandeel van deze asymptomatische besmettingen onder alle geïnfecteerde personen suggereert 1 Chinese studie dat het merendeel van de infecties asymptomatische verloopt. Pre-symptomatische transmissie van het virus kan 1 toto 3 dagen voor de ontwikkeling van symptomen plaatsvinden. 
 

Diagnostiek

Sanquin gaat in opdracht van de NTS testen op de aanwezigheid van viraal RNA in monsters (swabs) die zijn afgenomen uit de neus- en keelholte van postmortale weefseldonoren. Sanquin maakt hiervoor gebruik van de Cobas® SARS-CoV-2 real-time RT-PCR. Volgens de fabrikant is een positief testresultaat indicatief voor de aanwezigheid van SARS-CoV-2 RNA, maar sluit dit resultaat een bacteriële infectie of een co-infectie met andere virussen niet uit. Voor de NTS is een positief resultaat direct reden om de weefsels niet vrij te geven. Ook een negatief resultaat sluit een infectie met SARS-CoV-2 niet uit. Een negatief test resultaat wordt door de medische staf van de NTS daarom altijd geïnterpreteerd in de context van het klinische beeld ten tijde van overlijden, de medische en sociale voorgeschiedenis van de donor en eventuele diagnostiek die voor overlijden is verricht, zoals een CT-scan. Zie onze website www.transplantatiestichting.nl/SARS-CoV-2 algemeen en diagnostiek.

Labwaarden

Bij gehospitaliseerde COVID-patiënten blijkt er vaak sprake te zijn van een afwijkend bloedbeeld. Met name lymfopenie en verhoogd CRP komen veelvuldig voor. Uit een beschrijving van de kenmerken van 107 patiënten met COVID-19 op de Spoedeisende Hulp (SEH) van ziekenhuis Bernhoven had 51% van de patiënten een CRP ≥ 50 mg/l, 12% een leukocytose en was bij 61% de LD-waarde verhoogd.  Bij 31 patiënten werd het aantal lymfocyten bepaald. Bij 77% van deze patiënten was er sprake van een absolute lymfocytopenie. In een reeks van 393 COVID-19 patiënten in New York City had 90% een lymfocytenaantal van < 1500/microL. Leukocytose (> 10.000 / microL) en leukopenie (<4000 / microL) werd bij ongeveer 15 procent van de patiënten gemeld.