Kopfschmerzen, Schlaganfälle, Psychosen, Desorientierung, Schlaf- und Sinnesstörungen – eines haben diese Symptome gemeinsam: Als neurologische Folgen treten sie häufig bei einer COVID-19-Erkrankung auf. Forschende konnten in einer aktuellen Studie nun belegen, wie sich das Virus im Gehirn ausbreitet und nervliche Beschwerden verursacht.
Weisen Nervenzellen ACE2 auf?
Das Ziel des Forschungsteams der Louisiana State University (LSU) um Dr. Ricardo Costa war es, ob und wie SARS-CoV-2 die Zellen des Nervensystems befallen kann. Die aufschlussreichen Studienergebnisse wurden im Rahmen der Jahrestagung der „American Physiological Society“ präsentiert. Es konnte geklärt werden, warum COVID-19 derart schwere neurologische Schäden hervorrufen kann und wieso einige Patienten verschont bleiben, während andere besonders stark unter den Auswirkungen leiden.
Bisher war bekannt, dass der SARS-CoV-2-Erreger menschliche Zellen infiziert, indem er an Proteinen auf der Zelloberfläche andockt, welche als Angiotensin-Converting-Enzyme-2-Rezeptoren (ACE2) bezeichnet werden. Es blieb jedoch weitgehend unklar, ob auch Gehirnzellen diesen Rezeptor besitzen.
Astrozyten als Tor zur Welt der Nervenzellen
Konkret untersuchten die Forscher, ob Neuronen (Nervenzellen) und Astrozyten (Zellen im Gehirn und Rückenmark: unterstützen bzw. schützen Neuronen) bei COVID-19 befallen werden können. Dafür wurde in Zellkulturen überprüft, inwiefern bei Neuronen und Astrozyten die für das Andocken von SARS-CoV-2 benötigte genetische Information zum Ausdruck kommt. Es stellte sich deutlich heraus, dass beide Zelltypen den ACE2-Rezeptor aufweisen.
Weitere Versuche zeigten, dass zwar beide Zelltypen infiziert werden können, eine Infektion mit SARS-CoV-2 bei den Astrozyten aber weniger wahrscheinlich ist. „Astrozyten sind das Hauptzugangstor zum Gehirn und dafür verantwortlich, Nährstoffe aus dem Blutkreislauf zu den Neuronen zu transportieren“, so die Forschenden. Damit übernehmen sie eine gewisse Schlüsselfunktion: Können die Astrozyten dem Erreger widerstehen, so schützen die das Gehirn vor einem SARS-CoV-2-Befall. Passiert das Gegenteil, wird das Virus besonders einfach an eine Vielzahl von Neuronen weitergegeben, da diese deutlich anfälliger für eine Infektion sind.
Ursache für neurologische Schäden geklärt
„Dies deutet darauf hin, dass nur wenige Astrozyten, die infiziert werden, ausreichen könnten, damit sich die Infektion schnell auf Neuronen ausbreitet“, erläutert Dr. Costa. Damit ist auch geklärt, warum neurologische Symptome bei einigen Patienten schwerwiegend ausfallen, während andere Infizierte kaum Auswirkungen auf das Nervensystem verspüren. Dass Nervenzellen ebenso wie andere Körperzellen von COVID-19 betroffen sein können, gibt Aufschluss darüber, warum derart viele Erkrankte auch noch lange nach der eigentlichen Infektion an neurologischen Folgen leiden.
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