COVID-19: Wie SARS-CoV-2 Blutgefäße im Hirn schädigt

Corona: SARS-CoV-2 kann Blutgefäße im Gehirn schädigen

Seit Beginn der Pandemie haben sich Millionen Menschen mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 angesteckt. Die durch den Erreger ausgelöste Krankheit galt zunächst als reine Lungenerkrankung. Doch es hat sich gezeigt, dass auch andere Organe betroffen sind. Eine Infektion mit dem Virus kann neben der Lunge unter anderem auch das Gehirn befallen und dort Blutgefäße schädigen.

Das Coronavirus SARS-CoV-2 befällt nicht nur Lunge und Atemwege, sondern nimmt Einfluss auf viele Organe des menschlichen Körpers. Ein Forschungskonsortium unter Beteiligung der Deutschen Zentren für Lungenforschung (DZL), Herz-Kreislaufforschung (DZHK) und Infektionsforschung (DZIF) erklärt in einer kürzlich in dem Fachmagazin „Nature Neuroscience“ veröffentlichten Studie, wie SARS-CoV-2 die kleinen Blutgefäße im Hirn schädigt.

Viele Organe können betroffen sein

Wie das DZIF in einer aktuellen Mitteilung schreibt, erfolgt die Infektion mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 über die Atemwege. In diesen spielt sich auch ein Großteil des Krankheitsgeschehens ab.

Allerdings stellte sich schon frühzeitig heraus, dass viele andere Organe und die Blutgefäße betroffen sind. So kann es sowohl in der akuten als auch in der späten Phase der Krankheit zu neurologischen Symptomen kommen.

Diese umfassen eine oft auftretende gestörte Geschmackswahrnehmung oder epileptische Anfälle, Schlaganfälle, Bewusstseinsverlust und Zustände der Verwirrung. Wie SARS-CoV-2 diese kognitiven und psychiatrischen Symptome auslöst, ist weitgehend ungeklärt.

Widersprüchlich sind Ergebnisse, ob das Virus Hirnzellen direkt befällt. Bekannt ist dagegen, dass der Erreger Blutgefäße angreift – auch im Gehirn. Hiervon ausgehend stellte sich ein internationales Konsortium unter Leitung des Lübecker Pharmakologen Prof. Markus Schwaninger (DZHK) die Frage, welcher Mechanismus die Grundlage für die Hirnschädigung ist. Dazu nahmen die Forschenden die Mikroblutgefäße und die sie auskleidenden Endothelzellen in den Blick.

Neuen Mechanismus entdeckt

Die Untersuchungsergebnisse der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen, dass das Coronavirus tatsächlich über den von einigen Endothelzellen gebildeten ACE2-Rezeptor in die Zelle eintreten und eine charakteristische, im Mikroskop erkennbare Pathologie auslösen kann.

Das Virusenzym Mpro zerstört in den Endothelzellen das körpereigene Protein NEMO und löst so ein Zelltod-Programm aus. Ein zentraler Befund der aktuellen Studie ist, dass auf diesem Weg Endothelzellen und Blut-Hirn-Schranke zerstört werden.

Die Forscherinnen und Forscher entdeckten somit erstmals einen Mechanismus, wie Sars-CoV-2 die Mikrogefäße im Hirn direkt schädigt. Das Virusenzym Mpro konnte für die Experimente von Prof. Rolf Hilgenfeld und seinem Team an der Universität Lübeck gentechnisch hergestellt werden. Hilgenfeld hat seine dreidimensionale Struktur schon im März 2020 aufgeklärt und entwickelt im DZIF antivirale Medikamente, die das Enzym blockieren können.

Medikamente könnten neurologische Symptome lindern

Interessanterweise fanden die Forschenden eine Möglichkeit, den Zelltod-Mechanismus zu blockieren. Hieran beteiligt sind nämlich weitere Proteine, unter anderem RIPK1. Wird RIPK1 im Tierversuch blockiert, sterben die Endothelzellen nicht ab.

Den Angaben zufolge wird das gesamte Zelltod-Programm so deaktiviert – unabhängig davon, ob NEMO durch das Virusenzym Mpro gespalten wurde oder nicht. RIPK1-blockierende Substanzen befinden sich schon am Anfang der klinischen Testung.

„Die Ergebnisse unserer Studie deuten darauf hin, dass solche Medikamente insbesondere die neurologischen Long-Covid-Symptome lindern könnten“, so Markus Schwaninger. (ad)