Zerebrale Flüssigkeitsverschiebungen bei Neuro-COVID

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Bei an COVID-19 Verstorbenen werden im Gehirn histologisch häufig entzündliche Veränderungen der weißen Substanz nachgewiesen, im zerebralen MRT sind dagegen selbst bei Vorliegen einer neurologischen Symptomatik oft keine Auffälligkeiten zu sehen. Eine gestern publizierte Studie der Universität Freiburg konnte mit einer speziellen Bildgebungstechnik (DMI) mikrostrukturelle Veränderungen der weißen Substanz identifizieren, offenbar bedingt durch Flüssigkeitsverschiebungen. Diese könnten nach Einschätzung der Experten zu kognitiven Beeinträchtigungen führen.

Im Zusammenhang mit subakuten, kognitiven Funktionsbeeinträchtigungen, deren Ursachen in frontoparietalen Gehirnbereichen (Stirn- und Scheitellappen) zu suchen sind, wurde bereits 2020 von einer Freiburger Arbeitsgruppe in der Positronenemissionstomographie (PET, genauer „18F-FDG PET“) eine verminderte Glukose-Verstoffwechselung beschrieben [1]. Auffällig war, dass die weiße Substanz davon stärker betroffen war als die graue, sodass die Hypothese aufgestellt wurde, dass eine Entzündungsreaktion der Nervenfasern der weißen Substanz die Funktion der angeschlossenen Hirnrindenbereiche (Neokortex/graue Substanz/Nervenzellkörper) beeinträchtigen könnte, was wiederum zu dem verminderten neokortikalen Glukosemetabolismus und den entsprechend lokalisierten kognitiven Störungen passen würde. Auf entzündliche Veränderungen der weißen Substanz, die in postmortalen Gewebeuntersuchungen beschrieben wurden, ergaben sich in bisher durchgeführten MRT-Studien keine Hinweise.

Um diese Lücke zwischen den zerebralen MRT-Befunden und der postmortalen Gewebeuntersuchung zu schließen, hat die Freiburger Arbeitsgruppe in ihrer aktuellen Studie die Mikrostruktur der weißen Substanz mittels DMI („diffusion microstructure imaging“) dargestellt [2]. Mit diesem Verfahren sind kleinste Volumenverschiebungen zwischen den unterschiedlichen Kompartimenten verschiedener Gewebe zu erkennen. Untersucht wurden 20 hospitalisierten COVID-19-Betroffene (57,3±17 Jahre) mit neurologischen Symptomen (z. B. Delir, Hirnnervenlähmungen) und kognitiven Störungen in der subakuten Erkrankungsphase (29,3±14,8 Tage nach der positiven PCR). Von diesen hatten 70% (14/20) im „Montreal Cognitive Assessment“ (MoCA)-Test Werte unterhalb des Cut-off-Wertes (<26/30 Punkte), der Mittelwert betrug 22,4±4,9 Punkte. Ein Vergleich der DMI-Parameter der gesamten weißen Substanz mit einer gesunden Kontrollgruppe (n=35) zeigte bei den Kranken eine ausgedehnte Volumenverschiebung aus dem intra- und extraaxonalen Raum in die perivaskulären Räume. Diese COVID-assoziierten Veränderungen betrafen praktisch das gesamte Großhirn (bzw. die supratentorielle weiße Substanz) mit einer maximalen Ausprägung in den Verbindungsbahnen frontaler und parietaler Regionen. Das Ausmaß der Flüssigkeits-Umverteilung der weißen Substanz war signifikant mit dem Ausmaß der kognitiven Störungen (MoCA-Ergebnisse) assoziiert (p=0,006), aber nicht mit Störungen des Geruchssinns. Außerdem gab es eine (allerdings nicht-signifikante) Assoziation zwischen Flüssigkeitsverschiebung und Interleukin-6-Spiegeln, was für eine durch die systemische Entzündungsreaktion getriggerte Störung spricht. Die Ausprägung und Lokalisation der Flüssigkeitsverschiebung korrelierten auch mit den metabolischen Mustern im 18F-FDG PET.  

Die Studie bestätigt, dass kognitive Störungen bei akuter COVID-19-Erkrankung strukturelle Ursachen im Gehirn zu haben scheinen. Die Ergebnisse können aber nicht, wie Letztautor PD Dr. Jonas Hosp betonte, auf Long-COVID extrapoliert werden.

[1] Matschke J, Lütgehetmann M, Hagel C et al. Neuropathology of patients with COVID-19 in Germany: a post-mortem case series. Lancet Neurol 2020; 19 (11): 919–929

[2] Rau A, Schroeter N, 2, Blazhenets G et al. Widespread white matter oedema in subacute COVID-19 patients with neurological symptoms.

https://academic.oup.com/brain/advance-article/doi/10.1093/brain/awac045/6604299?searchresult=1

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