Wie im Kapitel 2.5 in meinem aktuellen Buch über Neurodegeneration beschrieben, befallen Corona-Viren auch Nervenzellen in unserem Gehirn. Sind Neurone im Hirnstamm betroffen, die Dopamin oder andere biogene Amine herstellen, können auch Symptome wie bei einer Parkinson-Krankheit auftreten. Ein vermehrtes Auftreten neurologischer Syndrome war schon im Rahmen der spanischen Grippe vor über 100 Jahren festgestellt worden. Es ist bis heute allerdings unklar, ob Viren, die eine Vogelgrippe oder SARS-Cov2-Infektion induzieren, sich langfristig in unserem Gehirn festsetzen. Alternativ können lang anhaltende Beschwerden auch durch eine chronische Entzündung erklärt werden.
Im Zuge der weltweiten Corona-Pandemie sind 5-10% der Infizierten vom Long-Covid-Syndrom betroffen. Dabei handelt es sich um ein chronisches Erschöpfungssyndrom, das mit Gliederschmerzen und verminderter Belastbarkeit einhergeht. Zu den Symptomen gehören auch Stimmungsschwankungen, Konzentrations- und Merkfähigkeitsstörungen oder Schwindel. Grundsätzlich sind neurologische Symptome als Begleiterscheinungen einer Infektion ja auch zu erwarten. Neben Kopf- und Muskelschmerzen oder einer ausgeprägten Müdigkeit sind bei den ersten SARS-Cov2-Varianten aber auch Geruchs- und Geschmacksstörungen aufgetreten. In histopathologischen Untersuchungen wurden neben infizierten Neuronen deutliche entzündliche Veränderungen unter Beteiligung der hirneigenen Immunzellen, der Mikroglia, nachgewiesen. Darüber hinaus sind Veränderungen an den kleinen Blutgefäßen festgestellt worden, die zu Gefäßschäden und Durchblutungsstörungen führten.
Wie kommt das Virus eigentlich in unsere Zellen hinein ? Mit dem großen, Pilz-artigen Spike-Protein in der Virushülle bindet es an Rezeptoren in der Membran von Zielzellen. Daraufhin wird das Spike-Protein gespalten und mit seinem hydrophoben (wasserabweisenden) Anteil in Nerven- und Gliazellen des Gehirns hineingezogen. Neben den Endothelzellen, die Blutgefäße auskleiden, wird auch der Riechnerv, unser erster Hirnnerv, infiziert. Im Flimmerepithel der Nasenhöhle infizierter Menschen befinden sich ja viele Viren, die von dort weiter zum Riechkolben, dem Bulbus olfactorius, hinter der Stirn gelangen.
Die Erbsubstanz (Genom-RNA) des SARS-Cov2-Virus enthält die Information für alle Virusproteine, insbesondere für die Struktur gebenden Spike-, Hüll-, Membran- und das Nucleokapsid-Protein, das an die Ribonukleinsäure bindet. Nach Infektion und Aufnahme des Virus in das Zytoplasma übernehmen die Ribosomen der Wirtszelle die Herstellung dieser etwa 30 Virusproteine. Neue Virus-Partikel werden dann im Golgi-Apparat zusammengesetzt und ausgeschleust, um weitere Zellen zu infizieren (Abb. 2.19 aus Klimaschewski L.P. Altern und neurodegenerative Erkrankungen – warum gehen Nervenzellen verloren? In: Parkinson und Alzheimer heute. Springer, 2021).
Nach einer SARS-Cov2-Infektion der Atemwege oder des Gehirns spielt unser Immunsystem eine Schlüsselrolle im Krankheitsgeschehen. Infizierte Zellen geben dabei zuerst eine molekulare Nachricht, dass sie von einem Virus befallen sind, an das Immunsystem weiter. Diese allgemeine, unspezifische Reaktion wird durch Interferone vermittelt. In der Folge werden zytotoxische T-Zellen, die den Marker CD8 tragen, und Helfer-T-Zellen (CD4) aktiviert. Letztere stimulieren wiederum die B-Lymphozyten, die daraufhin Antikörper gegen Virusproteine bilden, z.B. gegen das Spike-Protein. Damit wird die Aufnahme von Viren in weitere Zielzellen unterdrückt.
Einige Interferone und andere Zytokine werden im Rahmen dieser immunologischen Antwort auf das Virus so zahlreich freigesetzt, dass es zu einer überschießenden Immunreaktion kommt, einem Zytokin-Sturm. Dadurch ist auch zu erklären, warum bei einigen Patienten eine Cortison-Behandlung zu Verbesserungen der Symptomatik führt, obwohl eine solche Therapie bei Virus-Infektionen normalerweise nicht geeignet ist. Eine Long-Covid-Symptomatik hat auch mit 'erschöpften' T-Zellen zu tun. Sie zeigen, ebenso wie die Vorstufen der Makrophagen im Körper, die Monozyten, nach einer durchgemachten Infektion einen verminderten zellulären Stoffwechsel.
Interessanterweise wurden einige an Covid19 erkrankte Patienten wiederholt positiv auf das Virus getestet, obwohl sie sich in strikter Quarantäne befanden. In einer im letzten Jahr in einer anerkannten Zeitschrift (Proceedings of the National Academy of Science) publizierten Studie zeigte die Arbeitsgruppe um Rudolf Jaenisch am MIT (Massachusetts Institute of Technology, USA), dass die RNA des SARS-Cov2-Virus in DNA, in Desoxyribonukleinsäure, umgeschrieben werden kann und damit Teil unserer genetischen Grundausstattung wird. In Zellkulturen, aber auch in Lungen- oder Hirngewebe von infizierten Patienten, wurden Teile des viralen genetischen Materials in der DNA gefunden.
Dazu benötigt es eine endogene reverse Transkriptase (RT), die eigentlich nicht in Neuronen vermutet wurde, aber durchaus vorkommen kann, wie wir jetzt wissen. In der genannten Studie ist aber auch klar gesagt worden, dass nicht die gesamte RNA des SARS-Cov2-Virus umgeschrieben wird. Es können also keine kompletten Viruspartikel neu gebildet werden, die dann benachbarte Zellen infizieren. Trotzdem ist es möglich, dass lange nach einer durchgemachten Infektion noch Virus-Proteine hergestellt werden, die eine Immunreaktion auslösen können und zu einem Long-Covid-Syndrom führen.
Inwiefern all diese Veränderungen bei Covid19-Patienten langfristig zu einer neuronalen Degeneration führen, bleibt abzuwarten. Interessanterweise werden Menschen mit einem erhöhtem Risiko für den Morbus Alzheimer (ApoE4-Träger) eher infiziert als andere und bei einem Drittel der dementen Patienten beschleunigt eine Covid-Erkankung den Verlust kognitiver Fähigkeiten. Ebenso verschlechtern sich die neurologischen Symptome bei Parkinson-Kranken, die sich mit SARS-Cov-2 infizieren. Sie klagen über vermehrtes Zittern, Muskelsteifheit, Müdigkeit, Depression und Schmerzen im Verlauf der Viruserkrankung.
Die Zukunft wird zeigen, ob das SARS-Virus die Substantia nigra direkt infizieren und so Parkinson-Syndrome induzieren kann. Bisher liegen nur Einzelfallbeschreibungen vor, die in diese Richtung deuten. Längerfristige neurologische Komplikationen im Sinne einer Long-Covid-Erkrankung sind aber bei vielen Covid19-Patienten zu erwarten, wohl auch bei Kindern und Jugendlichen. Die Anzahl der chronisch Kranken ist inzwischen so groß geworden, dass die Deutsche Neurologische Gesellschaft eigene Behandlungsrichtlinien herausgegeben hat.
Referenzen:
Pröbstel A-K, Schirmer L (2021) SARS-CoV-2-specific neuropathology: fact or fiction? Trends in Neurosciences 44:933-935
Zhang L, Richards A, Barrasa MI, Hughes SH, Young RA, Jaenisch R (2021) Reverse-transcribed SARS-CoV-2 RNA can integrate into the genome of cultured human cells and can be expressed in patient-derived tissues. Proceedings of the National Academy of Sciences 118:e2105968118
Bild oben: iStock/Andrey Zhuravlev
Bild unten: iStock/Jian Fan
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