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Il coronavirus non infetta il cervello ma infligge comunque danni

Secondo un nuovo studio condotto da neuropatologi, neurologi e neuroradiologi presso la Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons, SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19, probabilmente non infetta direttamente il cervello ma può comunque infliggere danni neurologici significativi. .

“C’è stato un dibattito considerevole sul fatto che questo virus infetti il ​​cervello, ma non siamo stati in grado di trovare alcun segno di virus all’interno delle cellule cerebrali di più di 40 pazienti COVID-19”, afferma James E. Goldman, MD, Ph.D., professore di patologia e biologia cellulare (in psichiatria), che ha condotto lo studio con Peter D. Canoll, MD, Ph.D., professore di patologia e biologia cellulare, e Kiran T. Thakur, MD, Winifred Mercer Pitkin Assistant Professor of Neurology .

“Allo stesso tempo, abbiamo osservato molti cambiamenti patologici in questi cervelli, che potrebbero spiegare perché i pazienti gravemente malati sperimentano confusione e delirio e altri gravi effetti neurologici e perché quelli con casi lievi possono sperimentare ‘nebbia cerebrale’ per settimane e mesi”.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Brain , è il più grande e dettagliato rapporto sull’autopsia cerebrale COVID-19 pubblicato fino ad oggi, suggerisce che i cambiamenti neurologici spesso osservati in questi pazienti possono derivare dall’infiammazione innescata dal virus in altre parti del corpo o nei vasi sanguigni del cervello.

Nessun virus nelle cellule cerebrali

Lo studio ha esaminato il cervello di 41 pazienti con COVID-19 che sono morti a causa della malattia durante il ricovero. I pazienti avevano un’età compresa tra 38 e 97 anni; circa la metà era stata intubata e tutti avevano danni ai polmoni causati dal virus. Molti dei pazienti erano di etnia ispanica. C’era una vasta gamma di durata dell’ospedale con alcuni pazienti che morivano subito dopo l’arrivo al pronto soccorso, mentre altri sono rimasti in ospedale per mesi. Tutti i pazienti sono stati sottoposti a estese indagini cliniche e di laboratorio e alcuni sono stati sottoposti a risonanza magnetica e TC.

Per rilevare qualsiasi virus nei neuroni e nelle cellule gliali del cervello, i ricercatori hanno utilizzato più metodi tra cui l’ibridazione in situ dell’RNA, in grado di rilevare l’RNA virale all’interno delle cellule intatte; anticorpi in grado di rilevare le proteine ​​virali all’interno delle cellule; e RT-PCR, una tecnica sensibile per la rilevazione dell’RNA virale.

Nonostante la loro ricerca intensiva, i ricercatori non hanno trovato prove del virus nelle cellule cerebrali dei pazienti. Sebbene abbiano rilevato livelli molto bassi di RNA virale mediante RT-PCR, ciò era probabilmente dovuto al virus nei vasi sanguigni o alle leptomeningi che ricoprivano il cervello.

“Abbiamo esaminato più cervelli rispetto ad altri studi e abbiamo utilizzato più tecniche per la ricerca del virus. La conclusione è che non troviamo alcuna prova di RNA virale o proteine ​​nelle cellule cerebrali”, dice Goldman. “Sebbene ci siano alcuni documenti che affermano di aver trovato virus nei neuroni o nella glia, pensiamo che questi siano il risultato di una contaminazione e qualsiasi virus nel cervello sia contenuto nei vasi sanguigni del cervello.” “Se c’è qualche virus presente nel tessuto cerebrale , deve essere in quantità molto piccole e non è correlato con la distribuzione o l’abbondanza dei risultati neuropatologici “, dice Canoll.

I test sono stati condotti su più di due dozzine di regioni del cervello, incluso il bulbo olfattivo, che è stato perquisito perché alcuni rapporti hanno ipotizzato che il coronavirus possa viaggiare dalla cavità nasale al cervello attraverso il nervo olfattivo. “Anche lì, non abbiamo trovato alcuna proteina virale o RNA”, dice Goldman, “anche se abbiamo trovato RNA e proteine ​​virali nella mucosa nasale dei pazienti e nella mucosa olfattiva in alto nella cavità nasale”. (Quest’ultima scoperta appare in uno studio inedito, attualmente su BioRxiv, guidato da Jonathan Overdevest, MD, Ph.D., assistente professore di otorinolaringoiatria e Stavros Lomvardas, Ph.D., professore di biochimica e biofisica molecolare e neuroscienze.)

Danno ipossico e segni di morte neuronale

Nonostante l’assenza di virus nel cervello, in ogni paziente i ricercatori hanno trovato una patologia cerebrale significativa, che per lo più rientrava in due categorie.

“La prima cosa che abbiamo notato sono state molte aree danneggiate dalla mancanza di ossigeno”, dice Goldman. “Avevano tutti una grave malattia polmonare, quindi non sorprende che ci sia un danno ipossico nel cervello”.

Alcune di queste erano ampie aree causate da ictus, ma la maggior parte erano molto piccole e rilevabili solo con un microscopio. Sulla base di altre caratteristiche, i ricercatori ritengono che queste piccole aree di danno ipossico siano state causate da coaguli di sangue, comuni nei pazienti con COVID-19 grave, che hanno temporaneamente interrotto l’apporto di ossigeno a quell’area.

Una scoperta più sorprendente, dice Goldman, è stata l’elevato numero di microglia attivate che hanno trovato nel cervello della maggior parte dei pazienti. Le microglia sono cellule immunitarie che risiedono nel cervello e possono essere attivate da agenti patogeni.

“Abbiamo trovato gruppi di microglia che attaccano i neuroni, un processo chiamato ‘neuronofagia’”, afferma Canoll. Poiché nessun virus è stato trovato nel cervello, è possibile che la microglia possa essere stata attivata da citochine infiammatorie, come l’interleuchina-6, associate all’infezione da SARS-CoV-2.

“Allo stesso tempo, l’ipossia può indurre l’espressione dei segnali ‘mangiami’ sulla superficie dei neuroni, rendendo i neuroni ipossici più vulnerabili alla microglia attivata”, dice Canoll, “quindi anche senza infettare direttamente le cellule cerebrali, COVID-19 può causare danni al cervello. “

Il gruppo ha trovato questo modello di patologia in una delle loro prime autopsie, descritte da Osama Al-Dalahmah, MD, Ph.D., istruttore di patologia e biologia cellulare, in un caso clinico pubblicato lo scorso marzo su Acta Neuropathologica Communications. Nel corso dei mesi successivi, mentre i neuropatologi eseguivano molte altre autopsie cerebrali COVID, hanno visto risultati simili più e più volte e si sono resi conto che si tratta di una scoperta neuropatologica importante e comune nei pazienti che muoiono di COVID.

Le microglia attivate sono state trovate prevalentemente nel tronco cerebrale inferiore, che regola i ritmi cardiaci e respiratori, nonché i livelli di coscienza, e nell’ippocampo, che è coinvolto nella memoria e nell’umore.

“Sappiamo che l’attività della microglia porterà alla perdita di neuroni, e che la perdita è permanente”, dice Goldman. “C’è abbastanza perdita di neuroni nell’ippocampo da causare problemi di memoria? O in altre parti del cervello che aiutano a dirigere la nostra attenzione? È possibile, ma non lo sappiamo davvero a questo punto.”

Problemi neurologici persistenti nei sopravvissuti

Goldman afferma che sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere i motivi per cui alcuni pazienti post-COVID-19 continuano a manifestare sintomi.

I ricercatori stanno ora esaminando le autopsie su pazienti deceduti diversi mesi dopo il recupero da COVID-19 per saperne di più.

Stanno anche esaminando il cervello di pazienti che erano gravemente malati di sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS) prima della pandemia COVID-19 per vedere quanto della patologia cerebrale COVID-19 sia il risultato della grave malattia polmonare.

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