COVID-19-Studie: Wie Virus-Proteine ins Gehirn gelangen

Corona-Spike-Protein kann Blut-Hirn-Schranke überwinden

Schon früh gab es aufgrund neuronaler Beschwerden während COVID-19-Erkrankungen Hinweise darauf, dass das Coronavirus SARS-CoV-2 oder Teile davon auch in das Gehirn gelangen können. Eine aktuelle Studie liefert nun umfangreichere Beweise für diesen Sachverhalt.

Forschende der University of Washington Health Sciences zeigten im Rahmen einer aktuellen Studie, dass das Spike-Protein des Coronavirus SARS-CoV-2 in der Lage ist, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden. Dies könnte die Ursache für die neuronalen Beschwerden sein, die im Zuge mancher COVID-19-Erkrankungen auftreten. Die Ergebnisse wurden in dem renommierten Fachjournal „Nature Neuroscience“ vorgestellt.

Spike-Proteine können Entzündungen auslösen

Mithilfe der Spike-Proteine, die außen am Virus sitzen, hält sich das Virus an Zellen fest und kann folglich in diese eindringen. Das Spike-Protein, oft auch S1-Protein genannt, bestimmt somit, welche Zellen das Virus befallen kann. S1-Proteine können sich aber auch vom Virus lösen und unabhängige Entzündungen verursachen, erklärt Professor William A. Banks, der Hauptautor der Studie.

Zytokinsturm als Reaktion auf S1-Proteine

„Das S1-Protein bewirkt wahrscheinlich, dass das Gehirn Zytokine und Entzündungsprodukte freisetzt“, erläutert der Professor. Intensive Entzündungsschübe, die bei manchen COVID-19-Infektion beobachtet wurden, werden in der Medizin als Zytokinsturm bezeichnet. Dabei kommt es zu einer Überreaktion des Immunsystems nachdem dieses mit dem Virus oder einem Virusprotein konfrontiert wurde. Das Team um Banks kannte diese Reaktion bereits von HIV-Viren. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler überprüften, ob dieselben Vorgänge auch bei SARS-CoV-2 stattfinden.

Blut-Hirn-Schranke-Spezialisten

Banks Labor ist spezialisiert auf die Untersuchung der Blut-Hirn-Schranke. Sein Team führte bereits Untersuchungen zur Blut-Hirn-Schranke bei Krankheiten wie Alzheimer, Adipositas, Diabetes und HIV durch. Zu Beginn der Coronavirus-Pandemie stellten die Forschenden alle Untersuchungen ein und widmeten sich dem S1-Protein von SARS-CoV-2.

Ähnlichkeiten zwischen SARS-CoV-2 und HIV-1

Wie Banks berichtet, gibt es Ähnlichkeiten zwischen den Spike-Proteinen von SARS-CoV-2 und dem sogenannten gp 120-Protein in HIV-1-Viren. Beides seien Proteine, die eine Menge Zuckermoleküle in sich tragen, beide können an andere Rezeptoren binden und beide fungieren als „Arme“, die sich an anderen Zellen festhalten können.

Wie ein Déjà-vu

Bei Versuchen an Mäusen zeigten die Forschenden, dass beide Proteine zudem in der Lage sind, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden und wahrscheinlich toxisch auf das Hirngewebe wirken. „Es war wie ein Déjà-vu“, betont Banks, als er die Forschungsergebnisse von SARS-CoV-2 mit denen von HIV-1 verglich.

Komplikationen bei COVID-19

Diese Erkenntnis könnte der Studie zufolge erklären, warum es zu neuronalen Komplikationen bei COVID-19 kommen kann. „Wir wissen, dass man bei einer COVID-Infektion Probleme beim Atmen hat, und das liegt zum Teil daran, dass die Lunge infiziert ist“, schildert der Studienautor. Ein zusätzliche Erklärung sei, dass das Virus in die Atemzentren des Gehirns eindringt und dort ebenfalls Probleme verursacht.

Ursache für erhöhtes Risiko bei Männern entdeckt?

Der Neurologie-Professor Jacob Raber aus dem Studienteam ergänzt, dass bei männlichen Mäusen der Transport des S1-Proteins in der Nase und in der Niere schneller vonstatten ging als bei weiblichen Mäusen. Dies könnte zum Teil das erhöhte Risiko für schwere COVID-19-Verläufe bei Männern erklären. (vb)