Coronavirus SARS-CoV-2 gelangt auch ins Gehirn – Was sind die Folgen?

Wie gelangt SARS-CoV-2 ins Gehirn und welche Folgen drohen?

Infektionen mit dem Coronavius SARS-CoV-19 betreffen nicht nur die Atemwege, sondern können eine Vielzahl von Organen in Mitleidenschaft ziehen. Angesichts der neurologischen Symptome, die bei vielen Betroffenen festzustellen waren, drängte sich bereits früh der Verdacht auf, dass die Erreger auch das Gehirn befallen können. In einer aktuellen Studie konnte nun erstmals gezeigt werden, wie SARS-CoV-2 in das Gehirn gelangt.

Wie das Coronavirus SARS-CoV-2 in das Gehirn eindringen kann und wie das Immunsystem dort auf das Virus reagiert, hat ein Forschungsteam der Charité – Universitätsmedizin Berlin anhand von Gewebeproben verstorbener COVID-19-Patientinnen und -Patienten analysiert. Die Nervenzellen der Riechschleimhaut bilden demnach offenbar die Eintrittspforte für die Erreger. Veröffentlicht wurden die aktuellen Untersuchungsergebnisse in dem Fachmagazin „Nature Neuroscience“

COVID-19 kann verschiedene Organe betreffen

Zu Beginn der SARS-CoV-2-Pandemie standen vor allem die respiratorischen Beschwerden der Erkrankten im Vordergrund, doch schnell wurde deutlich, dass COVID-19 nicht allein eine Atemwegserkrankung ist. Erst kürzlich haben Forschende des Universitätsklinikums Erlangen und der Charité – Universitätsmedizin Berlin beispielsweise nachgewiesen, dass auch der Darm besonders anfällig für das Coronavirus ist.

Auffällige neurologische Symptome

Mittlerweile gelte als gesichert, dass neben der Lunge auch das Herz-Kreislauf-System, der Magen-Darm-Trakt und das zentrale Nervensystem in Mitleidenschaft gezogen werden kann, so die Mitteilung der Charité. Mehr als ein Drittel der COVID-19-Betroffenen zeige auch neurologische Symptome wie Geruchs- und Geschmacksverlust, Kopfschmerzen, Abgeschlagenheit, Schwindel und Übelkeit. Vereinzelt seien auch Schlaganfälle und andere schwerwiegende Erkrankungen dokumentiert.

Die neurologischen Symptome legten den Verdacht nahe, dass das Coronavirus in das Gehirn eindringt und dort bestimmte Zellen befällt, wobei sich jedoch die Frage stellte, wie es dorthin gelangt. Anhand der Gewebeproben von 33 Menschen, die infolge einer COVID-19-Infektion verstorben waren, hat das Forschungsteam um Dr. Helena Radbruch und Prof. Dr. Frank Heppner von der Charité – Universitätsmedizin Berlin nun den Weg des Virus in das Gehirn nachverfolgt.

„Mit modernsten Methoden analysierten die Forschenden Proben aus der Riechschleimhaut sowie vier verschiedenen Hirnregionen: Sowohl im Gewebeverbund als auch in einzelnen Zellen fahndeten sie nach dem Erbgut von SARS-CoV-2 sowie einem Protein der Virushülle – dem sogenannten Spike-Protein“, berichtet die Charité.

Virus in neuroanatomischen Strukturen nachweisbar

In verschiedenen neuroanatomischen Strukturen, die Auge, Mund und Nase mit dem Hirnstamm verbinden, konnten die Forschenden das Virus nachweisen. Die höchste Viruslast hat sich dabei in der Riechschleimhaut gezeigt. Mittels Spezialfärbungen und elektronenmikroskopischen Aufnahmen konnten hier auch erstmals intakte Coronaviruspartikel sichtbar gemacht werden – und zwar im Inneren der Nervenzellen, aber auch auf den Fortsätzen der dort ansässigen Deckzellen.

Riechschleimhaut als Eintrittspforte

„Auf Basis dieser Daten gehen wir davon aus, dass SARS-CoV-2 die Riechschleimhaut als Eintrittspforte ins Gehirn benutzen kann“, erläutert Professor Heppner. Dies sei auch anatomisch naheliegend, da sich hier Schleimhautzellen, Blutgefäße und Nervenzellen sehr nah beieinander befinden. „Von der Riechschleimhaut aus nutzt das Virus offenbar neuroanatomische Verbindungen wie beispielsweise den Riechnerv, um das Gehirn zu erreichen“, so der Neuropathologe weiter.

Ausbreitung im Gehirn

Allerdings bleibt unklar, wie sich das Virus von den Nervenzellen aus im Gehirn weiterbewegt. Zwar sprechen die gewonnenen Daten dafür, dass es von Nervenzelle zu Nervenzelle wandert, um das Gehirn zu erreichen, doch vermutlich werde das Virus gleichzeitig auch über das Blutgefäßsystem transportiert, da es sich auch in den Gefäßwänden im Gehirn nachweisen ließ, so Dr. Radbruch. SARS-CoV-2 bilde dabei nicht das einzige Virus, das über bestimmte Bahnen ins Gehirn gelangen kann. Dies gelte beispielsweise auch für Herpes-simplex-Viren und das Rabiesvirus, das Tollwut verursacht.

Die Forschenden konnten weiterhin aktivierte Immunzellen im Gehirn und in der Riechschleimhaut nachweisen und entdeckten deren Immun-Signaturen auch im Hirnwasser. Zudem waren in einigen der untersuchten Fälle Gewebeschädigungen durch Schlaganfälle feststellbar, welche durch Verstopfungen der Blutgefäße (Thrombembolien) im Gehirn ausgelöst wurden.

Befall des Gehirns Ursache schwerer Verläufe?

Insgesamt liefert der festgestellte SARS-CoV-2-Befall der Nervenzellen in der Riechschleimhaut „eine gute Erklärung für die typischen neurologischen Symptome von COVID-19-Erkrankten, wie Geruchs- und Geschmacksstörungen“, so die Einschätzung von Professor Heppner. „Außerdem haben wir SARS-CoV-2 in Hirnregionen gefunden, die lebenswichtige Funktionen wie zum Beispiel die Atemtätigkeit steuern“, betont der Experte.

Daher sei „nicht auszuschließen, dass bei schweren COVID-19-Verläufen der Virusbefall in diesen Hirnarealen die Atmung übergeordnet erschwert – zusätzlich zu der Beeinträchtigung der Atemfunktion durch den Virusbefall der Lungen“, erläutert Heppner. Ähnliches könne auch für Herz und Kreislauf gelten.

Einschränkend ist allerdings zu den Studienergebnissen zu erwähnen, dass die untersuchten COVID-19-Betroffenen alle an der Erkrankung verstorben sind und daher per Definition einen schweren Verlauf hatten. „Die Ergebnisse unserer Studie können deshalb nicht zwangsläufig auf leichte oder mittelschwere Fälle übertragen werden“, betont Professor Heppner. (fp)