Wie gelangt SARS-CoV-2 ins Gehirn und was sind die möglichen Folgen?

Infektionen mit dem Coronavius ​​SARS-CoV-19 betreffen nicht nur die Atemwege, sondern können auch eine große Anzahl von Organen betreffen. Angesichts der neurologischen Symptome, die bei vielen Betroffenen festgestellt wurden, entstand früh der Verdacht, dass die Krankheitserreger auch das Gehirn betreffen könnten. Eine kürzlich durchgeführte Studie hat nun erstmals gezeigt, wie SARS-CoV-2 in das Gehirn gelangt.

Wie das Coronavirus SARS-CoV-2 in das Gehirn gelangen kann und wie das dortige Immunsystem auf das Virus reagiert, hat ein Forscherteam der Charité – Universitätsmedizin Berlin anhand von Gewebeproben verstorbener COVID-19-Patienten analysiert. Die Nervenzellen der Riechschleimhaut sind offenbar das Tor für den Erreger. Die aktuellen Forschungsergebnisse werden in der Zeitschrift „Naturneurowissenschaften„“

COVID-19 kann verschiedene Organe beeinflussen

Zu Beginn der SARS-CoV-2-Pandemie lag der Schwerpunkt hauptsächlich auf Atemwegserkrankungen der Kranken, aber es wurde bald klar, dass COVID-19 nicht nur eine Atemwegserkrankung ist. Erst kürzlich haben Forscher des Universitätsklinikums Erlangen und der Charité – Universitätsmedizin Berlin gezeigt, dass die Därme, die besonders anfällig für das Coronavirus sind ist.

Auffällige neurologische Symptome

Sicherlich wird jetzt angenommen, dass neben der Lunge auch das Herz-Kreislauf-System, der Magen-Darm-Trakt und das Zentralnervensystem betroffen sein können, sagte de Charité. Mehr als ein Drittel der Patienten mit COVID-19 zeigen auch neurologische Symptome wie Geruchs- und Geschmacksverlust, Kopfschmerzen, Müdigkeit, Schwindel und Übelkeit. In Einzelfällen wurden auch Schlaganfälle und andere schwerwiegende Erkrankungen dokumentiert.

Die neurologischen Symptome deuteten darauf hin, dass das Coronavirus in das Gehirn eindrang und dort bestimmte Zellen befiel, aber die Frage war, wie es dort ankam. Unter Verwendung von Gewebeproben von 33 Personen, die an den Folgen einer COVID-19-Infektion starben, führte das von Dr. Helena Radbruch und Prof. DR. Frank Heppner von der Charité – Universitätsmedizin Berlin folgt nun dem Weg des Virus zum Gehirn.

Mit modernsten Methoden analysierten die Forscher Proben der Riechschleimhaut und vier verschiedener Hirnregionen: Sie suchten nach dem genetischen Material von SARS-CoV-2 und einem Protein in der Virushülle – dem sogenannten Spike-Protein, sowohl im Gewebenetzwerk als auch in einzelnen Zellen, berichtet de Charité.

Virus in neuroanatomischen Strukturen nachweisbar

Die Forscher konnten das Virus in verschiedenen neuroanatomischen Strukturen nachweisen, die Augen, Mund und Nase mit dem Hirnstamm verbinden. Die höchste Viruslast wurde in der Riechschleimhaut gefunden. Mit Hilfe von Spezialfärbungen und elektronenmikroskopischen Bildern konnten erstmals auch intakte Coronavirus-Partikel sichtbar gemacht werden – in den Nervenzellen, aber auch an den Anhängen der dort vorhandenen umgebenden Zellen.

Die Riechschleimhaut als Tor

„Basierend auf diesen Daten glauben wir, dass SARS-CoV-2 die Riechschleimhaut als Tor zum Gehirn nutzen kann“, erklärt Professor Heppner. Dies ist auch anatomisch klar, da Schleimhautzellen, Blutgefäße und Nervenzellen sehr nahe beieinander liegen. „Von der Riechschleimhaut aus verwendet das Virus offenbar neuroanatomische Verbindungen wie den Riechnerv, um das Gehirn zu erreichen“, fährt der Neuropathologe fort.

Im Gehirn verbreiten

Es bleibt jedoch unklar, wie sich das Virus aus Nervenzellen im Gehirn bewegt. Während die erhaltenen Daten darauf hindeuten, dass es von Nervenzelle zu Nervenzelle wandert, um das Gehirn zu erreichen, wird angenommen, dass das Virus gleichzeitig mit dem Blutgefäßsystem transportiert wird, so Dr. Rad gebrochen. SARS-CoV-2 ist nicht das einzige Virus, das über bestimmte Kanäle in das Gehirn gelangen kann. Dies gilt beispielsweise auch für Herpes-simplex-Viren und das Tollwutvirus, das Tollwut verursacht.

Die Forscher konnten auch aktivierte Immunzellen im Gehirn und in der Riechschleimhaut nachweisen und ihre Immunsignaturen in der Liquor cerebrospinalis entdecken. Darüber hinaus wurde in einigen der untersuchten Fälle eine Gewebeschädigung durch Schlaganfälle festgestellt, die durch Verstopfungen der Blutgefäße (Thromboembolie) im Gehirn verursacht wurden.

Gehirnbeteiligung schwere Krankheit verursachen?

Insgesamt liefert die SARS-CoV-2-Infektion der Nervenzellen in der Riechschleimhaut „eine gute Erklärung für die typischen neurologischen Symptome von COVID-19-Patienten wie Geruchs- und Geschmacksstörungen“, sagte Professor Heppner. „Wir haben SARS-CoV-2 auch in Regionen des Gehirns gefunden, die lebenswichtige Funktionen wie die Atmung regulieren“, betont der Experte.

„Es kann daher nicht ausgeschlossen werden, dass bei schweren COVID-19-Verläufen die Virusplage in diesen Teilen des Gehirns das Atmen erschwert – zusätzlich zu der verminderten Atemfunktion aufgrund der Viruskontamination der Lunge“, erklärt Heppner. Gleiches kann auch für Herz und Kreislauf gelten.

In Bezug auf die Studienergebnisse ist jedoch zu beachten, dass die untersuchten COVID-19-Patienten alle an der Krankheit starben und daher per Definition einen schwerwiegenden Verlauf hatten. „Die Ergebnisse unserer Studie können daher nicht unbedingt auf leichte oder mittelschwere Fälle übertragen werden“, betont Professor Heppner. (fp)