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Covid-19 kann im Gehirn Schäden anrichten, die teilweise länger anhalten. Es ist jedoch nicht allein das Virus, das dahintersteckt

Viele Covid-19-Patienten leiden unter neurologischen Begleiterscheinungen, die teilweise länger anhalten. Das Virus kann im Gehirn Schaden anrichten, aber das allein scheint es nicht zu sein.
Hermann Feldmeier
08.03.2021, 05.30 Uhr
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Eine Covid-19-Erkrankung kann zu Konzentrations- und Denkstörungen führen.
Eine Covid-19-Erkrankung kann zu Konzentrations- und Denkstörungen führen.
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Es geht unter die Haut, zu sehen, wie Covid-19-Patienten, die über Wochen künstlich beatmet wurden, unter Aufbietung aller Kräfte ihre ersten Schritte wagen; und wie erschüttert sie sind, wenn trotz intensiven Reha-Massnahmen neurologische Defizite anhalten, die eine Gesundung in weite Ferne rücken lassen. Am häufigsten klagen die Betroffenen über ausgeprägte Konzentrations- und Denkstörungen, unerklärliche Stimmungsschwankungen, chronische Nervenschmerzen oder Schwindel. Extrem seltene neurologische Krankheitsbilder wie ein Hirnnervenausfall und kortikale Blindheit wurden ebenfalls beobachtet. Das breite Spektrum neurologischer Symptome nach Covid-19 wird unter dem Begriff Neuro-Covid subsumiert.

Laut Studien entwickeln 13 Prozent der hospitalisierten Covid-19-Patienten ernste neurologische Komplikationen. Patienten mit Neuro-Covid hatten eine um fast 40 Prozent höhere Sterblichkeit gegenüber Covid-19-Patienten ohne neurologische Begleiterkrankung. Untersuchungen an Patienten, die nicht im Spital behandelt wurden, zeigten – zumindest temporär vorhandene – Konzentrations- und Denkstörungen bei bis zu 84 Prozent der Covid-19-Erkrankungen. Damit sind diese etwa 100 Mal häufiger als bei Sars und Mers.

Ob und wann die Krankheitszeichen wieder verschwinden, lässt sich nicht voraussagen. Peter Berlit, Neurologe und Generalsekretär der Deutschen Gesellschaft für Neurologie, berichtete Ende 2020 auf einem Kongress, dass zahlreiche Patienten, die während der ersten Welle im Frühjahr erkrankten, bis heute nicht beschwerdefrei seien.

Drei Hypothesen für die Ursachen von Neuro-Covid werden derzeit diskutiert: Die einfachste Erklärung wäre, dass bei einem schweren Verlauf mit künstlicher Beatmung das Gehirn über einen längeren Zeitraum nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt wurde. Eine daraus resultierende Hirnschädigung könnte das breite Spektrum von Krankheitszeichen zumindest teilweise erklären. Dagegen spricht, dass neurologische Folgebeschwerden auch bei Patienten auftreten, die keinen schweren Krankheitsverlauf hatten.

Alternativ könnte eine direkte Schädigung von Nervenzellen durch Sars-CoV-2 die Ursache sein. Allerdings liess sich in Autopsien von verstorbenen Covid-19-Patienten bis anhin nur selten Virus-RNA in Gehirnzellen nachweisen.

Eine dritte Hypothese hält Neuro-Covid für einen immunologischen Kollateralschaden, ähnlich dem, wie er auch in anderen Organen – vermutlich als Folge eines sogenannten Zytokinsturms – auftritt.

Jetzt haben zwei Forschungsgruppen Indizien zusammengetragen, die belegen, dass die zweite und dritte Hypothese vermutlich beide zutreffend sind. Demnach wäre Neuro-Covid einerseits eine direkte Folge der Infektion mit Sars-CoV-2 einzelner Neuronen und andererseits eines im Gehirn auf Abwege geratenen Immunsystems.

es im Gehirn auf Abwege geratenen Immunsystems.

Eine Gruppe von Wissenschaftern um Eric Song von der Abteilung für Immunbiologie der Yale School of Medicine in New Haven, Connecticut, wollte grundsätzlich klären, ob Sars-CoV-2 in Gehirnzellen eindringen kann und welche Rezeptoren dafür vorhanden sein müssen. Dazu nutzten sie sogenannte Gehirnorganoide, im Labor aus Nervenzellen gezüchtete gehirnähnliche Strukturen.

Die Forscher konnten zeigen, dass Sars-CoV-2 in Nervenzellen eindringt, wenn diese den ACE-2-Rezeptor aufweisen. Das führte zu Funktionsstörungen sowohl in der infizierten Zelle als auch in benachbarten Neuronen und Strukturzellen. Wurde der ACE-2-Rezeptor, über den das Virus normalerweise in die Zellen eindringt, auf der Oberfläche der gezüchteten Neuronen blockiert, war die Nervenzelle gegen eine Infektion resistent.

Mithilfe von genetisch veränderten Mäusen, die eine hohe Dichte von ACE-2-Rezeptoren auf der Oberfläche ihrer Neuronen aufwiesen, zeigten die Forscher, dass Sars-CoV-2 umso häufiger in eine Nervenzelle eindringt, je mehr ACE-2-Rezeptoren auf der Zelloberfläche sitzen. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass sich unterschiedlich viele ACE-2-Rezeptoren auf den Nervenzellen verschiedener Hirnregionen befinden.

In einem dritten Schritt wurden die Gehirne von drei an Covid-19 verstorbenen Patienten systematisch auf die Präsenz von Sars-CoV-2 untersucht. Mithilfe einer speziellen Färbetechnik liess sich das Spike-Protein des Virus tatsächlich im Inneren einiger Neuronen nachweisen. Allerdings unterschied sich die von einer Infektion betroffenen Gehirnregion von Patient zu Patient.

Eine Gruppe von Neuroimmunologen hat einen komplett anderen Ansatz gewählt, um dem krank machenden Mechanismus von Neuro-Covid auf die Spur zu kommen. Sie entnahmen Nervenwasser (Liquor cerebrospinalis) im Bereich der Lendenwirbelsäule von Patienten und isolierten daraus die Immunzellen. In diesen analysierten sie sämtliche RNA-Moleküle, was ein Bild davon verschafft, welche Proteine in einer Zelle gerade benötigt werden. Diese Methode ist technisch extrem aufwendig und wurde bis anhin nur vereinzelt bei neurologischen Erkrankungen eingesetzt.

Mit dem Verfahren lassen sich komplexe Aktivitätsmuster von Immunzellen erkennen. Die aus der sogenannten Transkriptomanalyse resultierenden Signaturen von Immunzellen der Patienten mit Neuro-Covid wurden mit Signaturen von Immunzellen bei nichtentzündlicher Gehirnerkrankung, multipler Sklerose und viraler Enzephalitis verglichen.

Die Ergebnisse waren so frappierend wie schwer zu beurteilen: Sogenannte erschöpfte T-Zellen, ein normalerweise nicht vorhandener Funktionstyp von T-Lymphozyten, waren im Nervenwasser der Neuro-Covid-Patienten in grosser Zahl vorhanden. Im Liquor der Kontrollgruppen kam dieser Zellzustand dagegen nicht vor.

Die erschöpften T-Zellen gehören zu der Gruppe, deren Aufgabe es ist, die Abwehr einer Virusinvasion zu koordinieren. Sie werden als erschöpft bezeichnet, da sie offensichtlich ihr Repertoire an abwehrfördernden Massnahmen ausgeschöpft haben und im übertragenen Sinne mit ihren Kräften am Ende sind. Bei den Monozyten zeigte sich ein ähnliches Phänomen. Diese Zellen sind ebenfalls ein wichtiger Bestandteil des immunologischen Orchesters und differenzieren sich im Verlauf einer Immunantwort stetig weiter. Aber genau das Gegenteil war bei den Monozyten der Neuro-Covid-Patienten der Fall: Diese Immunzellen waren quasi in ihren ursprünglichen undifferenzierten Zustand zurückgekehrt.

Die Autoren interpretieren ihre Befunde dahingehend, dass dem fein abgestimmten immunologischen Orchester die «Partitur» abhandengekommen ist und sich das Immunsystem durch überflüssigen «Aktionismus» an den Rand der Erschöpfung bringt. Warum sich die Abwehrkräfte erschöpfen, wenn offensichtlich nur verhältnismässig selten Sars-CoV-2 in Neuronen eindringt, konnten die beiden Studien jedoch nicht klären.

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