Einführung
Long COVID, auch bekannt als Post-COVID-Syndrom, betrifft Millionen von Menschen weltweit und äußert sich in einer Vielzahl von anhaltenden Symptomen nach einer SARS-CoV-2-Infektion. Zu den häufigsten Beschwerden gehören neurologische Symptome wie kognitive Beeinträchtigungen ("Brain Fog"), Gedächtnisprobleme, Aufmerksamkeitsstörungen, Geruchsverlust und Fatigue. Die Ursachen dieser neurologischen Langzeitfolgen sind komplex und noch nicht vollständig verstanden. Aktuelle Forschungsergebnisse deuten jedoch auf verschiedene Mechanismen hin, die zu den neurologischen Symptomen von Long COVID beitragen könnten.
Das Spike-Protein als möglicher Auslöser neurologischer Symptome
Eine aktuelle Studie von Forschenden von Helmholtz Munich und der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) hat einen Mechanismus identifiziert, der möglicherweise die neurologischen Symptome von Long COVID erklären könnte. Die Studie zeigt, dass das SARS-CoV-2-Spike-Protein in den schützenden Schichten des Gehirns, den Hirnhäuten, und im Knochenmark des Schädels bis zu vier Jahre nach der Infektion verbleibt. Diese dauerhafte Präsenz des Spike-Proteins könnte bei den Betroffenen chronische Entzündungen auslösen und das Risiko für neurodegenerative Erkrankungen erhöhen.
Das Team um Prof. Ali Ertürk, Direktor des Instituts für Intelligente Biotechnologien bei Helmholtz Munich, entdeckte, dass das Spike-Protein an sogenannte ACE2-Rezeptoren bindet, die in diesen Regionen besonders häufig vorkommen. „Das könnte diese Gewebe besonders anfällig für die langfristige Ansammlung des Spike-Proteins machen“, erklärt Dr. Zhouyi Rong, Erstautor der Publikation. Ertürk ergänzt: „Unsere Daten deuten auch darauf hin, dass das persistierende Spike-Protein an den Grenzen des Gehirns zu den langfristigen neurologischen Effekten von COVID-19 und Long COVID beitragen könnte."
KI-gestützte Bildgebungstechnik
Eine neuartige KI-gestützte Bildgebungstechnik, entwickelt von Prof. Ali Ertürks Team, liefert neue Einblicke, wie das SARS-CoV-2-Spike-Protein das Gehirn beeinflusst. Die Methode macht Organe und Gewebeproben transparent, wodurch die dreidimensionale Visualisierung von Zellstrukturen, Stoffwechselprodukten und in diesem Fall viralen Proteinen möglich wird.
Reduktion des Spike-Proteins durch mRNA-Impfstoffe
Das Team um Ertürk entdeckte, dass der mRNA-COVID-19-Impfstoff von BioNTech/Pfizer die Anreicherung des Spike-Proteins im Gehirn signifikant reduzieren kann. Mit dem mRNA-Impfstoff geimpfte Mäuse zeigten niedrigere Spike-Protein-Werte sowohl im Gehirngewebe als auch im Knochenmark des Schädels im Vergleich zu ungeimpften Mäusen. Die Reduktion betrug jedoch nur etwa 50 %, sodass ein Rest des Spike-Proteins weiterhin ein toxisches Risiko für das Gehirn darstellen könnte. „Diese Reduktion ist ein wichtiger Schritt“, sagt Prof.
Lesen Sie auch: Auswirkungen neurologischer Symptome bei Long-COVID
Gesellschaftliche Herausforderung
Weltweit haben sich 50 bis 60 Prozent der Bevölkerung mit COVID-19 infiziert. Davon leiden fünf bis zehn Prozent unter Long COVID. Das entspricht etwa 400 Millionen Menschen, die möglicherweise signifikante Mengen an Spike-Proteinen in sich tragen. „Das ist nicht nur ein individuelles Gesundheitsproblem - es ist eine gesellschaftliche Herausforderung“, sagt Prof. Ertürk: „Unsere Studie zeigt, dass mRNA-Impfstoffe das Risiko langfristiger neurologischer Folgen erheblich senken können und somit einen entscheidenden Schutz bieten. Aber auch nach Impfungen kommt es zu Infektionen, die zu persistierenden Spike-Proteinen im Körper führen können.
Neue Möglichkeiten zur Diagnose und Behandlung
„Unsere Ergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten zur Diagnose und Behandlung der langfristigen neurologischen Effekte von COVID-19“, sagt Ertürk. Im Gegensatz zu Gehirngewebe sind das Knochenmark des Schädels und die Hirnhäute für medizinische Untersuchungen leichter zugänglich. Kombiniert mit Protein-Panels - Tests zum Nachweis spezifischer Proteine in Gewebeproben - könnte dies ermöglichen, Spike-Proteine oder Entzündungsmarker im Blut oder der Gehirnflüssigkeit zu identifizieren.
Prof. Ulrike Protzer, leitende Virologin bei Helmholtz Munich und an der Technischen Universität München, betont die weitreichende Bedeutung der Studie: „Angesichts der anhaltenden globalen Auswirkungen von COVID-19 und des zunehmenden Interesses an Langzeitfolgen ist diese Studie, die neue Erkenntnisse über Invasionswege ins Gehirn und unerwartete langfristige Wechselwirkungen mit dem Wirt liefert, besonders relevant.
Veränderungen in der Mikrostruktur des Gehirns
Eine weitere Studie des Universitätsklinikums Freiburg, veröffentlicht in Nature Communications, zeigt, dass COVID-19 auch langfristig strukturelle Veränderungen im Gehirn verursachen kann. Die Forscherinnen fanden heraus, dass bei Post-Covid-Patientinnen die Mikrostruktur im Gehirn im Vergleich zu Gesunden verändert ist. Die betroffenen Gehirnareale standen in Zusammenhang mit den Symptomen der jeweiligen Patient*innen. Dabei ging das Ausmaß der zerebralen Veränderung einher mit der Schwere der Infektion und der Stärke der Beschwerden.
Magnetresonanztomographie (MRT)
Für ihre Studie hatten die Forscherinnen mittels Magnetresonanztomographie (MRT) die Gehirne von Post-COVID-Patientinnen, gesunden Kontrollpersonen und COVID-19-Erkrankten ohne Langzeitsymptome untersucht. Die Forschenden fanden heraus, dass bei Menschen, die eine COVID-19-Infektion durchgemacht haben, die Gehirnstruktur - insbesondere der Grauen Substanz - verändert war. Außerdem konnten Zusammenhänge zwischen den einzelnen Symptomen des Post-COVID-Syndroms und verschiedenen Netzwerken des Gehirns nachgewiesen werden.
Lesen Sie auch: Long-Covid: Auswirkungen auf das Nervensystem
Ursachenforschung und Therapieentwicklung
„Wir wissen noch nicht, wodurch diese Veränderungen nach einer COVID-19-Infektion ausgelöst werden. Auch müssen wir mit weiterer Forschung herausfinden, ob es sich dabei um dauerhafte Veränderungen handelt oder diese sich im Laufe der Zeit zurückbilden“, sagt Dr. Nun gilt es die genaue Ursache zu klären und darauf aufbauend neue Therapieformen zu entwickeln.
Prof. Dr. Jonas A. Hosp, Oberarzt an der Klinik für Neurologie und Neurophysiologie des Universitätsklinikums Freiburg, sagt: „Unsere Forschung zeigt, dass COVID-19 auch langfristig strukturelle Veränderungen im Gehirn verursachen kann. Wenn wir diese Veränderungen besser verstehen, könnte es gelingen gezielte Behandlungen für Betroffene von Post-COVID zu entwickeln und deren Lebensqualität zu verbessern“.
"Brain Fog" und die gestörte Blut-Hirn-Schranke
Viele Long-Covid-Patienten klagen über eine eingeschränkte kognitive Leistungsfähigkeit, oft mit Beeinträchtigungen beim Denken, Planen, Erinnern und Konzentrieren. Dieses Phänomen wird als "Brain Fog" oder Gehirnnebel bezeichnet. Die Ursachen hierfür sind nicht genau geklärt.
Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Dr. Matthew Campbell vom Trinity College Dublin und Prof. Dr. Colin Doherty vom St James's Hospital in Dublin, Irland, hat kürzlich einen bisher unbekannten Zusammenhang zwischen der gestörten Blut-Hirn-Schranke und dem Gehirnnebel bei Long-Covid-Patienten aufgedeckt. Laut Untersuchungen könnten eine gestörte Blut-Hirn-Schranke (BHS) und nachfolgende Extravasation von Serumkomponenten infolge der SARS-CoV-2-Infektion für den Nebel im Gehirn verantwortlich sein.
Blut-Analyse und DCE-MRT
Für ihre Untersuchung analysierten die Forschenden Blut- und Plasmaproben von 76 Patienten mit akuter Covid-19-Erkrankung und bewerteten sie auf entzündliche, Gerinnungs- und BHS-Dysfunktionsindikatoren. Um strukturelle Gehirnveränderungen im Zusammenhang mit einer erhöhten BHS-Permeabilität zu untersuchen, wählten die Forscher zehn genesene Personen sowie jeweils elf Personen mit Long-Covid oder postakutem Covid-19 (PASC) ohne oder mit kognitiven Beeinträchtigungen bzw. Brain Fog. Diese wurden einer dynamischen kontrastmittelbasierten Perfusions-Magnetresonanztomografie (DCE-MRT) unterzogen. Zur Messung kognitiver Beeinträchtigungen verwendeten sie den Montreal-Cognitive-Assessment-Test (MOCA).
Lesen Sie auch: Long Covid: Ein Überblick
Ergebnisse der Studie
Bei den Blutproben von Covid-19-Patienten mit Brain Fog wurden unter anderem erhöhte Werte des Proteins S100-Beta festgestellt, das als Serummarker für eine gestörte Blut-Hirn-Schranke gilt. Ein Versagen der Blut-Hirn-Schranke war mit kognitiven Beeinträchtigungen im Zusammenhang mit Long-Covid assoziiert, was darauf hindeutet, dass SARS-CoV-2-Infektionen eine BHS-Dysfunktion verursachen können, so die Studienautoren.
In der DCE-MRT wiesen Personen mit Long-Covid und Gehirnnebel signifikant höhere Hirnleckagen auf als Long-Covid-Patienten ohne diese neurologische Symptomatik. Zudem zeigte die Kohorte mit Brain Fog ein signifikant erhöhtes Liquorvolumen und einen verdünnten Gyrus temporalis medius.
Zukünftige Forschungsrichtungen
„Zum ersten Mal konnten wir zeigen, dass undichte Blutgefäße im menschlichen Gehirn zusammen mit einem hyperaktiven Immunsystem die Hauptursache für Gehirnnebel im Zusammenhang mit Long Covid sein können“, erklärte Campbell, Professor für Genetik am Trinity College. Er und seine Kollegen sind überzeugt, dass Corona nicht die einzige Virusinfektion ist, die auf diese Weise das Gehirn schädigt. „Die Ergebnisse werden nun wahrscheinlich die Art und Weise verändern, wie wir postvirale neurologische Erkrankungen verstehen und behandeln“, sagte Doherty.
Weitere Ursachen und Mechanismen
Neben den genannten Faktoren gibt es weitere Mechanismen, die zu den neurologischen Symptomen von Long COVID beitragen könnten:
- Schädigung von Blutgefäßen: Das Virus kann Blutgefäße im gesamten Körper schädigen, was zu einer unzureichenden Versorgung des Gehirns mit Sauerstoff und Nährstoffen führen kann.
- Entzündungsreaktionen: Aktivierte Immunzellen können ins Gehirn einwandern und dort eine anhaltende Entzündungsreaktion auslösen, die Nervenzellen und ihre Verbindungen stört.
- Autoantikörper: Forscher haben in der Gehirnflüssigkeit mancher Betroffener Autoantikörper gefunden - Abwehreiweiße, die sich gegen körpereigenes Gewebe richten.
- Veränderungen der grauen Substanz: Eine SARS-CoV-2-Infektion kann verschiedene Prozesse im Gehirn auslösen, die unter anderem die „graue“ Substanz in bestimmten Hirnbereichen verändern kann.
Symptome von Long COVID im Zusammenhang mit dem Gehirn
Rund ein Drittel aller Long COVID-Erkrankten sind gemäß des US-amerikanischen Institute for Health Metrics (IHME) von Beschwerden betroffen, die die geistigen (kognitiven) Fähigkeiten, das Gehirn oder auch das Nervensystem betreffen. Insbesondere im beruflichen Alltag führen Gedächtnisprobleme häufig zu Schwierigkeiten. Darüber hinaus ergab eine Langzeitstudie mit mehr als einer Million Teilnehmenden, dass auch die Psyche von Langzeitfolgen einer COVID-19-Erkrankung betroffen sein kann.
Zu den häufigsten neurologischen und neuropsychiatrischen Symptomen des Post COVID-19 Syndroms gehören:
- Fatigue: Erschöpfung (37 Prozent), die unverhältnismäßig zur vorrausgegangenen Anstrengung ist und durch Schlaf nicht zu beseitigen ist.
- Brain Fog: Gehirnnebel (32 Prozent).
- Gedächtnisprobleme: (28 Prozent).
- Aufmerksamkeitsstörungen: (22 Prozent).
- Muskelschmerzen: (17 Prozent).
- Kopfschmerzen: (15 Prozent).
- Geruchsverlust: (12 Prozent).
- Geschmacksstörungen: (10 Prozent).
Diagnose und Behandlung
Was überprüft werden kann
Erste Anlaufstelle für Patientinnen und Patienten ist die hausärztliche Praxis. Dort werden weitere mögliche Ursachen für den Gehirnnebel abgeklärt: zum Beispiel ein Schlaganfall, eine Depression oder eine Demenzerkrankung wie etwa Alzheimer. Auch eine hohe Stressbelastung kann die Symptome auslösen.
Behandlungsmöglichkeiten
Es gibt kein Medikament und auch keine etablierte Therapie gegen Brain Fog. Die Behandlung von Long COVID ist komplex und erfordert einen multidisziplinären Ansatz. Folgende Maßnahmen können helfen, die Symptome zu lindern:
- Entspannung, regelmäßiger Schlaf, Bewegung und eine ausgewogene Ernährung: Häufig helfen schon diese einfachen Maßnahmen gegen Brain Fog.
- Ergotherapie: Kann bei der Verbesserung kognitiver Fähigkeiten helfen.
- Rehabilitation: Allgemeinmedizinerinnen und -mediziner haben auch die Möglichkeit, eine Rehabilitation zu verschreiben. Dafür gibt es sogar ein Extra-Budget.
- Spezialisierte Akutkrankenhäuser: Überweisung an ein spezialisiertes Akutkrankenhaus wie das Neuro-Post-COVID-Zentrum des Uniklinikums Jena.
- Psychotherapie: Eine begleitende Psychotherapie kann bei langandauernden und wechselhaften Symptomen sinnvoll sein.
- Symptomatische Behandlung: Schmerzen werden symptomatisch mit herkömmlichen Schmerzmitteln behandelt.
- Pacing: Das sogenannte Pacing, bei dem gemeinsam mit den Betroffenen die richtige Balance zwischen Aktivierung und Schonung gefunden wird, ist ein wichtiger Bestandteil der Therapie.
Die Rolle der Impfung
Die Forschungsergebnisse von Helmholtz Munich und der LMU deuten darauf hin, dass mRNA-Impfstoffe das Risiko langfristiger neurologischer Folgen erheblich senken können. Geimpfte Mäuse zeigten niedrigere Spike-Protein-Werte im Gehirn im Vergleich zu ungeimpften Mäusen. Eine Grundimmunisierung gegen das Virus scheint zwar einen schützenden Effekt auf die Langzeitfolgen zu haben.