Forscher weisen entzündete Hirnzellen bei schweren Covid-19-Erkrankungen nach

Eine schwere Covid-19-Erkrankung geht häufig mit neurologischen Symptomen einher. Akute Beschwerden reichen vom Geruchsverlust über Kopfschmerzen bis hin zu Schlaganfällen — aber auch lang anhaltende Symptome wie chronische Müdigkeit oder Konzentrationsschwierigkeiten sind nach einer Erkrankung möglich und werden als „Long Covid“ bezeichnet. Bisher war wenig darüber bekannt, wie genau das Coronavirus auf das Gehirn wirkt. Ein Forschungsteam der Universität des Saarlandes und der Stanford University hat nun aber herausgefunden, dass bei schweren Covid-19-Erkrankungen spezifische Entzündungsreaktionen im Gehirn ablaufen. Dabei werden unter anderem die Immunzellen im Gehirn aktiv. Die anderen dadurch betroffenen Zellen zeigen, was die Genaktivität angeht, ähnliche Merkmale wie bei Schizophrenie, Depressionen und anderen kognitiven Erkrankungen. Die Studie erschien kürzlich in der Fachzeitschrift „Nature“.

Verschiedene Untersuchungen hätten bereits gezeigt, dass Viren Entzündungen im Gehirn auslösen könnten, so Andreas Keller, Professor für klinische Bioinformatik an der Universität des Saarlandes, in einer Pressemitteilung. Die neue Studie habe nun explizit herausfinden wollen, was bei einer schweren Covid-19-Erkrankung auf zellulärer Ebene im Gehirn passiert. Dafür untersuchte das Forschungsteam Gewebeproben von acht an Covid-19 verstorbenen Patienten sowie weitere Proben von 14 Kontrollpatienten, von denen einer an Influenza (Grippevirus) verstorben war.

Das Gewebe entstammte der Rinde des Frontallappens sowie dem Plexus choroideus, einem Adergeflecht, das unter anderem das sogenannte Liquor, also die Hirnflüssigkeit, bildet. In dieser Funktion stellt es auch eine wichtige Barriere zwischen den zwei getrennten Systemen Blutkreislauf und Hirnflüssigkeit dar. An der Stanford University wurden nun die aktiven Gene jeder einzelnen Zelle der über 30 Gewebeproben mithilfe von RNA-Einzelzellsequenzierungen betrachtet. Dabei wurden über 65.000 Zellkerne analysiert.

Veränderung der Genaktivität ähnelt Prozessen bei Schizophrenie, Depression oder kognitiver Schwäche

Das Virus selbst gelangte offenbar nicht ine Gehirn: Das Forschungsteam fand keine Erbinformation des neuen Coronavirus in den Gewebeproben. Nichtsdestotrotz seien die Mikroglia, die Immunzellen im Hirngewebe, bei den an Covid-19 verstorbenen Patienten stark aktiviert gewesen. Zusätzlich habe man aktivierte T-Zellen nachweisen können, die vom Blut ins Gehirn gewandert seien und dort das entzündete Milieu noch einmal verstärkt hätten, so Keller. Diese Art von Entzündung des Nervengewebes, auch Neuroinflammation genannt, hätten die Forscher bei keinem der Kontrollpatienten finden können — auch nicht bei dem, der an Influenza verstorben war. Sie gehen davon aus, dass die Barrierezellen des Plexus choroideus die Entzündungsvorgänge im Körper erkennen und an das Gehirn weitermelden.

Die Covid-19-Proben zeigten auch Besonderheiten in Bezug auf die Genaktivierung in den Nervenzellen, den Gliazellen und den Mikroglia: „Die veränderten molekularen Prozesse, die beim Ein- und Ausschalten der Gene in den Gehirnzellen zu beobachten waren, ähneln den Mustern, die wir von anderen neurologischen und psychischen Erkrankungen kennen, etwa der Schizophrenie, bei Depression oder kognitiven Schwächen“, sagt Fabian Kern, wissenschaftlicher Mitarbeiter von Andreas Keller und gemeinsam mit Stanford-Wissenschaftler Andrew C. Young Erstautor der Studie.

Der Artikel war bereits im Herbst 2020 als Preprint erschienen, also bevor er von anderen Experten begutachtet worden war. Zu diesem Zeitpunkt war noch wenig über die Mechanismen in den Hirnzellen bekannt und das Forschungsteam wollte seine Ergebnisse daher schnellstmöglich zur Verfügung stellen — in der Hoffnung, dass schnell bessere Therapien für Menschen mit schweren Covid-19-Verläufen entwickelt werden können. „Möglicherweise sind auch die bei Long-Covid-Patienten beobachteten Konzentrationsschwächen und Sprachstörungen auf diese Entzündungen im Gehirn zurückzuführen", so Kern in der Pressemitteilung. Dies gelte es in nachfolgenden Studien gezielt zu untersuchen.

sb