Covid-19 kann Gehirnveränderungen und neurokognitive Dysfunktion verursachen: Studie

Eine Studie zeigt, wie SARS-COV-2 Gehirnzellen, sogenannte Astrozyten, infiziert und strukturelle Veränderungen im Gehirn verursacht. Eine Infektion mit SARS-CoV-2 kann zu Hirnveränderungen und neurokognitiven Dysfunktionen führen, insbesondere beim langen COVID-19-Syndrom, aber die zugrunde liegenden Mechanismen sind schwer fassbar.

Daniel Martins-de-Souza und Kollegen verwendeten MRT, um die Gehirnstruktur von 81 Studienteilnehmern, die sich von einer leichten COVID-19-Infektion erholten, und 81 gesunden Personen zu vergleichen. Die Autoren fanden heraus, dass die erstere Gruppe eine reduzierte kortikale Dicke aufwies, die mit kognitiven Beeinträchtigungen und Symptomen wie Angst und Depression korrelierte.

Die Autoren analysierten Gehirnproben von 26 Menschen, die an COVID-19 gestorben waren, und stellten fest, dass Proben von fünf dieser Personen Gewebeschäden aufwiesen.

Eine weitere Analyse beschädigter Gehirnproben ergab, dass Astrozyten, also Gehirnzellen, die den neuronalen Stoffwechsel aufrechterhalten, besonders wahrscheinlich mit SARS-CoV-2 infiziert sind und dass das Virus über den NRP1-Rezeptor in diese Zellen eindringt.

Nach der Infektion zeigten Astrozyten veränderte Mengen an Metaboliten, die verwendet werden, um Neuronen und die Neurotransmitterproduktion anzutreiben, und die infizierten Zellen sezernierten neurotoxische Moleküle. Laut den Autoren decken die Ergebnisse strukturelle Veränderungen auf, die im Gehirn von Menschen mit COVID-19 beobachtet wurden.

Die Bedeutung der Studie weist auf die neurologischen Symptome hin, die zu den am weitesten verbreiteten extrapulmonalen Komplikationen von COVID-19 gehören und mehr als 30 Prozent der Patienten betreffen. In dieser Studie liefern wir Beweise dafür, dass das Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) des schweren akuten respiratorischen Syndroms im menschlichen Gehirn vorkommt, wo es Astrozyten und in geringerem Maße Neuronen infiziert.

Wir zeigen auch, dass Astrozyten durch einen nicht-kanonischen Mechanismus, der eine Spike-NRP1-Interaktion beinhaltet, anfällig für eine SARS-CoV-2-Infektion sind und auf die Infektion reagieren, indem sie den Energiestoffwechsel umgestalten, was wiederum die Spiegel der Metaboliten verändert, die verwendet werden, um Neuronen zu versorgen und Neurotransmitter zu unterstützen Synthese. Der veränderte sekretorische Phänotyp infizierter Astrozyten beeinträchtigt dann die neuronale Lebensfähigkeit. Diese Merkmale könnten die im Gehirn von COVID-19-Patienten beobachteten Schäden und strukturellen Veränderungen erklären.

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Obwohl zunehmende Beweise neuropsychiatrische Manifestationen bestätigen, die hauptsächlich mit einer schweren COVID-19-Infektion verbunden sind, wurde nach einer leichten Infektion häufig eine langfristige neuropsychiatrische Dysfunktion (kürzlich als Teil des „langen COVID-19“-Syndroms bezeichnet) beobachtet.

Die Studie zeigt das Spektrum der zerebralen Auswirkungen einer Infektion mit dem schweren akuten respiratorischen Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), das von langfristigen Veränderungen bei leicht infizierten Personen (orbitofrontale kortikale Atrophie, neurokognitive Beeinträchtigung, übermäßige Müdigkeit und Angstsymptome) bis zu schweren reicht akute Schäden, die in Gehirngewebeproben bestätigt wurden, die aus der orbitofrontalen Region (über einen endonasalen transethmoidalen Zugang) von Personen entnommen wurden, die an COVID-19 gestorben sind.

In einer unabhängigen Kohorte von 26 Personen, die an COVID-19 starben, verwendeten wir histopathologische Anzeichen einer Hirnschädigung als Anhaltspunkt für eine mögliche SARS-CoV-2-Hirninfektion und stellten fest, dass unter den 5 Personen, die diese Anzeichen aufwiesen, alle genetisch bedingt waren Material des Virus im Gehirn.

Gehirngewebeproben dieser fünf Patienten zeigten auch Herde einer SARS-CoV-2-Infektion und -Replikation, insbesondere in Astrozyten. Um die Hypothese einer Astrozyteninfektion zu unterstützen, sind von neuralen Stammzellen stammende menschliche Astrozyten in vitro anfällig für eine SARS-CoV-2-Infektion durch einen nicht-kanonischen Mechanismus, der eine Spike-NRP1-Interaktion beinhaltet.

SARS-CoV-2-infizierte Astrozyten zeigten Veränderungen im Energiestoffwechsel und in Schlüsselproteinen und Metaboliten, die zur Versorgung von Neuronen verwendet werden, sowie in der Biogenese von Neurotransmittern. Darüber hinaus ruft eine menschliche Astrozyteninfektion einen sekretorischen Phänotyp hervor, der die neuronale Lebensfähigkeit reduziert.

Die Studienergebnisse zeigen, dass kognitive Beeinträchtigungen und neuropsychiatrische Symptome bei rekonvaleszenten COVID-19-Patienten mit einer veränderten zerebralen kortikalen Dicke korrelieren. Eine kortikale oberflächenbasierte Morphometrieanalyse (unter Verwendung eines hochauflösenden 3T-MRT) bei 81 Probanden, bei denen eine leichte COVID-19-Infektion diagnostiziert wurde (62 selbstberichtete Anosmien oder Dysgeusie), die keine Sauerstoffunterstützung benötigten (Methodische Einzelheiten und demografische Patientendaten sind in dargestellt SI-Anhang).

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Die Analyse wurde innerhalb eines durchschnittlichen (SD) Intervalls von 57 (26) Tagen nach dem SARS-CoV-2-Nachweis durch qRT-PCR durchgeführt, und die Probanden wurden mit 81 gesunden Freiwilligen (ohne neuropsychiatrische Komorbiditäten) verglichen, die während der COVID-19-Pandemie gescannt wurden (Altersgerecht [P = 0.97] und Sex [P = 0.3]). Die COVID-19-Gruppe zeigte ein höheres Maß an Angst- und Depressionssymptomen, Müdigkeit und übermäßiger Tagesmüdigkeit (SI-Anhang, Tabelle S1 zeigt epidemiologische und klinische Daten).

Eine Analyse der kortikalen Dicke (angepasst für Mehrfachvergleiche mit der Holm-Bonferroni-Methode) zeigte Bereiche mit reduzierter kortikaler Dicke ausschließlich in der linken Hemisphäre, einschließlich des linken Gyrus rectus (P = 0,01), des oberen temporalen Gyrus (P = 0,036) und des unteren Sulcus temporalis (P = 0,02) und Sulcus lateralis posterior (P = 0,003) (Abb. 1A). Es wurde keine Zunahme der kortikalen Dicke beobachtet.

(Nur die Überschrift und das Bild dieses Berichts wurden möglicherweise von Mitarbeitern von Business Standard überarbeitet; der Rest des Inhalts wird automatisch aus einem syndizierten Feed generiert.)

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