COVID-Gehirn könnte durch „undichte“ Gehirnzellen verursacht werden

Forscher der Columbia University in New York haben kürzlich kleine Teile des Gehirns, des Herzens und der Lunge von 10 Menschen – sechs Männern und vier Frauen – analysiert, die an COVID-19 gestorben sind.

Die Wissenschaftler berichteten, was sie in gefunden haben ein Papier veröffentlicht Anfang dieses Monats im Peer-Review-JournalAlzheimer & Demenz.

Hauptautor Andrew Marks nennt die Ergebnisse seines Teams „ziemlich unerwartet“.

Forscher fanden Probleme mit einer kritischen Zellkomponente

Eine der Anomalien, die sie fanden, war ein Problem mit einem Schlüsselstück der zellulären Infrastruktur, das normalerweise dafür sorgt, dass Muskelzellen und Neuronen reibungslos funktionieren. Diese Ryanodinrezeptoren helfen einzelnen Zellen sicherzustellen, dass sich Proteine ​​und positiv geladene Kalziumionen an der richtigen Stelle an der richtigen Stelle befindenProbleme mit diesen Kanälen sind mit einer Reihe schwerer Erkrankungen verbunden, von Herzkrankheiten bis hin zu Alzheimer.

„Wir haben nicht nur defekte Ryanodin-Rezeptoren in den Herzen und Lungen verstorbener COVID-Patienten gefunden.“ Markus sagt, „Wir haben sie auch in ihren Gehirnen gefunden.“

Für Neurowissenschaftler James Giordano, Professor und Arzt an der Georgetown University, ist der Befund wichtig, weil er zeigt, wie – oder zumindest wo – viele der verschiedenen Folgen, die sich aus einer Covid-Infektion ergeben, wieder zusammenlaufen, um die Funktion des Gehirns zu beeinflussen.

Er sagteIE dass es „schwer“ zu sagen ist, warum Ryanodinrezeptoren in Neuronen ein wichtiger Faktor zu sein scheinen, der zumindest einigen der neurologische Symptome von COVID-19 und langes COVID, einschließlich Gehirnnebel.

„Signalmechanismen im Gehirn sind äußerst kompliziert und sehr nuanciert“, sagt er. „Eine Störung dieser Signalmechanismen kann über eine Vielzahl unterschiedlicher Wege erfolgen.“

Gehirnzellen, die ständig miteinander und mit dem Rest des Körpers kommunizieren, erfordern ein so hohes Maß an Präzision, um die von ihnen beabsichtigten Signale zu erzeugen und zu übertragen, sodass eine Störung – egal woher sie kommt – schwerwiegende Folgen haben kanndie Gesamtfunktion des Gehirns.

„Die Schönheit des Nervensystems ist [seine] Fähigkeit, das Signal in einer sehr hyperaktiven, lauten Umgebung fein abzustimmen“, sagt er. „Wenn Sie etwas tun, um das zu stören … was am Ende passiert, ist, dass Sie das Äquivalent einer neurologischen Störung erhaltenstatisch."

Direkte Gehirninfektion ist wahrscheinlich Teil des Problems

Menschen mit COVID-19 haben im Allgemeinen keine große Anzahl von Kopien des Virus, das es verursacht, das SARS-CoV-2-Virus, in ihren Gehirnen. Zu Beginn der Pandemie war nicht klar, ob sie jetzt vertraut sindneurologische Symptome wie Gehirnnebel, Kopfschmerzen und Geschmacks- und Geruchsverlust waren die direkte Folge einer Infektion im Gehirn selbst oder eine indirekte Folge einer Infektion an anderer Stelle im Körper.

Obwohl es noch zu früh ist, um ganz sicher zu sein, zwei Jahre Studium der Gehirne von COVID-19-Patienten haben die Forscher zu der Annahme veranlasst, „dass es keine Frage von entweder/oder ist, sondern möglicherweise sowohl/als auch“, sagt Giordano.

Millionen von Jahren der Evolution haben viele Hindernisse zwischen das Gehirn und die Außenwelt gelegt. Die meisten sensorischen Systeme, die das Gehirn mit Informationen über die Außenwelt versorgen, senden ihre Daten durch eine Reihe von Relais, um das Gehirn davor zu schützenKrankheitserreger oder Schäden.

Das olfaktorische System ist eine Ausnahme. Nerven, die unserem Gehirn sagen, wie etwas riecht, projizieren direkt in einen evolutionär alten Teil des Gehirns, der eng mit Emotionen verbunden ist, das limbische System genannt wird. Deshalb kann ein vertrauter Geruch aus längst vergangenen Zeiten so bewegend sein.

Es ist auch eine Schwachstelle, weil es dem SARS-CoV-2-Virus einen Weg öffnet, sich in das Gehirn einzuschleichen. Sobald das Virus drinnen ist, kann es Neuronen infizieren, wodurch die Ryanodinrezeptoren, die den Fluss von Kalziumionen innerhalb des Neurons steuern, in Gang gesetzt werdenwahllos „austreten“ von Kalzium.

„Übermäßiges Kalzium im Nerv kann [letztlich] eine Membraninstabilität verursachen“, sagt Giordano. Diese instabilen Membranen können dann beginnen, Kalzium von außerhalb der Zelle einzulassen.

Die Neuronen, die nicht wissen, dass das Kalzium nicht dort sein sollte, können so aufgeregt werden, dass sie aufhören, Ablagerungen wegzuräumen, wenn sie sich ansammeln. Diese zusätzlichen Ablagerungen können die neuronalen Netzwerke beeinträchtigen, die „Dinge wie Kognition, Emotion ermöglichen, Schlafregulation und Verhalten“, sagt er.

COVID-19 ist eine Ganzkörperkrankheit

Das Gehirn ist nicht nur vor der Außenwelt geschützt – es hat auch eine Reihe von Abwehrmechanismen gegen Gefahren, die aus dem Inneren des Körpers selbst kommen. Der einfachste Weg für Krankheitserreger oder Toxine, von anderswo im Körper ins Gehirn zu gelangen, istdurch den Blutkreislauf, der dem Organ ständig Sauerstoff und andere wichtige Stoffe zuführt.

Die Blutgefäße, die das Gehirn mit frischem Blut versorgen, haben spezielle Zellen, sogenannte Perizyten, die in die Wände der Kapillaren eingebettet sind. Diese Zellen haben verschiedene Funktionen, von denen eine darin besteht, verschiedene Hinweise zu verwenden, um einige Moleküle hereinzulassen und andere fernzuhalten.

Diese Gateway-Funktion ist ein wichtiger Bestandteil dessen, was Experten die Blut-Hirn-Schranke nennen. Sie ist effektiv, aber nicht perfekt.

Eine COVID-19-Infektion im Rachen oder in der Lunge kann verschiedene Arten von Molekülen produzieren, die Entzündungen verursachen. Es scheint, dass sie es auch schaffen, Perizyten irgendwie zu kompromittieren, indem sie effektiv einige der Portale öffnen, die die Blut-Hirn-Schranke für Moleküle kontrollieren, diesollen keinen Zutritt verschaffen.

„Dies kann ein verstärktes Eindringen von Entzündungsproteinen in den Gehirnraum selbst ermöglichen“, sagt Giordano. Diese Moleküle können Entzündungen in bestimmten Gehirnzellen auslösen, die wiederum ihre eigenen Entzündungsproteine ​​​​freisetzen. Dieser Prozess kann zu weiteren Entzündungen und sogar führenmehr Unterbrechung des überaus wichtigen Flusses von Calciumionen.

„Diese Ionen wirken auch als Signalmoleküle innerhalb der Zelle. Daher kann eine Entzündung Signalprozesse innerhalb der Zelle verändern“, sagt Giordano.

Die Auswirkungen sind nicht unbedingt von kurzer Dauer. Eine Entzündung im Gehirn kann noch mehr Probleme auslösen und letztendlich zu „Veränderungen in der Herstellung bestimmter Nervenzellproteine ​​führen, die dann die Nervenzellfunktion beeinträchtigen können, was langfristigere Auswirkungen hervorruft“ wie strukturelle Schäden an den Zellmembranen, sagt Giordano.

Forscher haben immer noch mehr Fragen als Antworten

Was klar scheint, ist, dass COVID-19 das Gehirn in beeinflusstviele verschiedene Möglichkeiten. Andere Forschungslinien deuten darauf hin, dass das Virus chemische Veränderungen in der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit verursachen kann, die das Gehirn umgibt. Es gibt Hinweise darauf, dass nicht nur Neuronen geschädigt werden. Studien haben herausgefunden Schäden in Gliazellen, die auch im Gehirn sind.

Das Gehirn ist ein unglaubliches Organ, aber um seine Arbeit richtig zu machen, muss es sich auf die richtigen Signale einstellen, von „der Ebene der individuellen Synapse bis hin zur Ebene der sozialen Interaktionen“, sagt Giordano. LetztendlichEs spielt keine Rolle, was die Unterbrechungsquelle ist, was zählt, ist, dass das Gehirn nicht so präzise arbeitet, wie es benötigt wird.

„COVID-Nebelhirn ist eine Art neurologische Statik, in einem erweiterten Maßstab“, sagt er.

Die undichten Ryanodinrezeptoren sind nur ein Teil des Puzzles der neurologischen Symptome von COVID-19 – aber es gibt Grund zu der Annahme, dass es sich um ein Eckstück handeln könnte.