Posljedice koronavirusa: kako COVID-19 utječe na mozak?

Kako SARS-CoV-2, virus koji uzrokuje COVID-19, utječe na ljudski mozak? Nedavna istraživanja dala su nam tragove koji su rasvijetlili zašto COVID-19 može biti tako ozbiljan za neke ljude i zašto simptomi mogu dugo trajati. Tu je temu detaljno razradio poznati medicinski portal Medical News Today, a njihov članak prenosimo u cijelosti.

Istraživači su istaknuli dugu povijest sličnih virusa koji utječu na mozak, pa mnogi očekuju da će i novi koronavirus imati takav učinak. Na primjer, dr. Gabriel A. de Erausquin, profesor neurologije na Zdravstvenom znanstvenom centru Sveučilišta u Teksasu u San Antoniju, primjećuje da su „od pandemije gripe 1917. i 1918. godine mnoge bolesti slične gripi povezane s moždanim poremećajima.”

“Ti su respiratorni virusi uključivali H1N1 i SARS-CoV. Poznato je i da virus SARS-CoV-2, koji uzrokuje COVID-19, utječe na mozak i živčani sustav ”, dodaje istraživač. Pitanje je – kako i u kojoj mjeri?

Učinak na mozak objašnjava gubitak mirisa

Doktor De Erausquin nedavno je objavio rad zajedno s kolegama. Uključujući starijeg autora dr. Sudha Seshadrija, profesora neurologije na istoj instituciji i ravnatelja sveučilišnog Instituta Glenn Biggs za Alzheimerove i neurodegenerativne bolesti.

“Osnovna ideja naše studije je da neki od respiratornih virusa ‘imaju afinitet’ prema stanicama živčanog sustava”, objašnjava prof. Seshadri i dodaje: “Olfaktorne (njušne) stanice vrlo su osjetljive na virusnu invaziju i posebno su na meti SARS-CoV-2 i zato je jedan od istaknutih simptoma COVID-19 gubitak mirisa.”

Olfaktorne su stanice koncentrirane u nosu. Preko njih virus dolazi do olfaktornog bulbusa u mozgu, koji se nalazi u blizini hipokampusa, područja mozga uključenog u kratkotrajno pamćenje.

“Trag virusa, kada napadne mozak, vodi gotovo ravno do hipokampusa”, objašnjava dr. De Erausquin. „Vjeruje se da je to jedan od izvora kognitivnih oštećenja uočenih u bolesnika s COVID-19. Sumnjamo da je to možda i dio razloga zašto će s vremenom doći do ubrzanog kognitivnog slabljenja kod osjetljivih osoba. “

Poveznica s neurološkim poremećajima

U svom radu znanstvenici se pozivaju na postojeće dokaze koji ih čine posebno opreznima zbog utjecaja SARS-CoV-2 na mozak. Na primjer, istraživači su otkrili da:

• “Intranazalna primjena SARS-CoV-2 kod miševa rezultira brzom invazijom na mozak.”

• „Virusne čestice SARS-CoV-1 mogu se otkriti post mortem (nakon smrti) u velikom mozgu […] kod ljudi.“

• U post mortem moždanom tkivu, receptori za angiotenzin-konvertirajući enzim 2 (ACE2) izraženi su u vaskulariji frontalnog korteksa mozga. Kroz ove receptore SARS-CoV-2 ulazi u zdrave stanice.

In vitro studije pokazale su da virusni šiljci proteina mogu oštetiti krvno-moždanu barijeru.

• Glavobolja, smanjeni okus i gubitak mirisa javljaju se prije pojave respiratornih simptoma kod većine bolesnika s COVID-19.

• Delirij, neuropsihijatrijski simptom smanjene spoznaje i pamćenja, „može biti jedini prisutni simptom infekcije sa SARS-CoV-2, čak i kod mlađih pacijenata. Izvještava se da je učestalost delirija u teško bolesnih s COVID-19 (u odjelima za intenzivnu njegu) čak 84%”, napominju autori.

• Konačno, “Abnormalne snimke mozga postale su glavno obilježje COVID-19 iz svih dijelova svijeta”, piše tim.

Do 2022. godine znanstvenici planiraju doznati više o tome kako COVID-19 utječe na mozak. Konzorcij istraživača iz preko 30 zemalja – financiran od strane Udruge za Alzheimer (Alzheimer’s Association) – provest će usklađena istraživanja neuroloških učinaka novog koronavirusa.

Ispitanici će se birati iz skupine milijuna ljudi oboljelih od COVID-19, uz neke koji su već uključeni u međunarodne studije. Istraživači će poduzeti ključne dijagnostičke mjere zdravlja mozga – koristeći MR snimke i procjene volumena mozga, kognitivne sposobnosti i ponašanje mozga – u početku te nakon 6, 9 i 18 mjeseci studije.

Cilj je razumjeti kako COVID-19 povećava rizik, ozbiljnost i progresiju neurodegenerativnih stanja, poput Alzheimerove bolesti, ili psihijatrijskih bolesti, poput depresije.

Prijedlog blaže sedacije u odjelima intenzivne njege

Druga istraživanja dodaju zabrinutost koju su izrazili dr. De Erausquin, dr. Seshadri i njihovi kolege – posebno vezano uz rizik od delirija i kome.

Nova studija objavljena u stručnom časopisu „The Lancet Respiratory Medicine“ otkrila je mnogo veću stopu ovih ishoda među pacijentima s COVID-19 od one koja je uobičajena među pacijentima s akutnim zatajenjem disanja.

Autori ove studije pregledali su podatke za 2.088 pacijenata s COVID-19 primljenih u 69 odjela za intenzivnu njegu u 14 zemalja. Otkrili su da je oko 82% pacijenata bilo u komi u prosjeku 10 dana, a 55% je imalo delirij u prosjeku tri dana. U prosjeku je akutna disfunkcija mozga, koja se očitovala komom ili delirijem, trajala 12 dana.

“Ovo je dvostruko više nego što se vidi kod pacijenata koji su na intenzivnoj terapiji, a nemaju COVID”, objašnjava autorica prve studije Brenda Pun, medicinska sestra za naprednu njegu na Odjelu za alergiju, plućnu i intenzivnu medicinu Sveučilišnog medicinskog centra Vanderbilt u Nashvilleu.

Studija je bila promatračka, pa nije mogla donijeti zaključke o uzrocima ovih stopa akutne disfunkcije mozga. Međutim, autori pretpostavljaju da jaki sedativi i smanjene obiteljske posjete mogu igrati ulogu.

Istraživanje je pokazalo da je 59% veća vjerojatnost da će razviti delirij kod pacijenata koji su primili infuzije benzodiazepinskih sedativa – koji djeluju kao depresiv za živčani sustav. Studija je također otkrila da je kod pacijenata koji su imali osobne ili virtualne obiteljske posjete 30% manja vjerojatnost da će razviti delirij.

Akutne disfunkcije mozga

Autori upozoravaju da su se zbog pritisaka pandemije mnogi zdravstveni radnici vratili starijim praksama, dok noviji protokoli imaju jasne odredbe za izbjegavanje akutne disfunkcije mozga.

“Iz naših otkrića jasno je da su se mnogi interventni odjeli vratili sedacijskim postupcima koji nisu u skladu sa smjernicama najbolje prakse”, kaže Pun, “a preostaje nam nagađati o uzrocima. Mnoge bolnice u našem uzorku izvijestile su o nedostatku pružatelja intenzivne skrbi informiranih o najboljim praksama.”

„Bilo je zabrinutosti zbog nestašice sedativa, a rani izvještaji o COVID-19 sugeriraju da je uočena disfunkcija pluća zahtijevala jedinstvene tehnike upravljanja, uključujući duboku sedaciju. U tom su se procesu ključne preventivne mjere protiv akutne disfunkcije mozga donekle prihvatile.”

“Ova dulja razdoblja akutne disfunkcije mozga uglavnom se mogu izbjeći. Naše istraživanje zvuči kao alarm: Dok ulazimo u drugi i treći val COVID-19, timovi za intenzivnu njegu trebaju se, prije svega, vratiti na lakši nivo sedacije za te pacijente, česta ispitivanja buđenja i disanja, mobilizaciju i sigurne osobne ili virtualne posjete pacijentima.”, izjavio je viši autor studije dr. Pratik Pandharipande, profesor anesteziologije na Sveučilišnom medicinskom centru Vanderbilt.

Infekcija neurona „s razornim posljedicama“

Drugi su se istraživači usredotočili na to kako novi koronavirus inficira neurone i oštećuje moždano tkivo. Primjerice, tim kojeg je vodila Akiko Iwasaki, Waldemar Von Zedtwitz profesorica imunobiologije i molekularne, stanične i razvojne biologije na Medicinskom fakultetu Yale u New Havenu, koristio je u laboratoriju uzgojene minijaturne 3D reprodukcije organa kako bi analizirao kako SARS-CoV-2 napada mozak.

Studija objavljena u stručnom časopisu „Journal of Experimental Medicine“, pokazala je da je novi koronavirus bio u stanju zaraziti neurone u ovim laboratorijski uzgojenim organoidima te se replicirati pojačavanjem metabolizma zaraženih stanica. Istodobno, zdravi, nezaraženi neuroni u blizini umirali su dok bi im se prekidala opskrba kisikom.

Oštećenja tkiva

Istraživači su također utvrdili da blokiranje ACE2 receptora sprečava virus da zarazi organoide ljudskog mozga.

Znanstvenici su također analizirali učinke SARS-CoV-2 na mozak miševa genetski modificiranih da proizvode humane ACE2 receptore. Ovdje je virus promijenio vaskulaturu mozga ili krvne žile. To bi, pak, moglo prekinuti opskrbu mozga kisikom.

Nadalje, miševi s infekcijom koja se proširila na mozak imali su puno teže bolesti od onih s infekcijom ograničenom na pluća.

Na kraju, prof. Iwasaki i njezin tim istražili su mozak troje pacijenata koji su umrli od COVID-19. Pronašli su SARS-CoV-2 u kortikalnim neuronima jednog od trojice. Zaražena područja bila su povezana s ishemijskim infarktom, pri čemu je ograničena opskrba krvlju uzrokovala oštećenje tkiva i staničnu smrt. Sva su tri pacijenta imala mikroinfarkte u mozgu.

„Naše istraživanje jasno pokazuje da neuroni mogu postati meta infekcije SARS-CoV-2, s razarajućim posljedicama lokalizirane ishemije u mozgu i stanične smrti. […] Naši rezultati sugeriraju da neurološki simptomi povezani s COVID-19 mogu biti povezani s tim posljedicama te mogu pomoći u usmjeravanju racionalnih pristupa u liječenju bolesnika s COVID-19 s neuronskim poremećajima.”, rekla je članica tima dr. Kaya Bilguvar, direktorica Yale centra za analizu genoma.

Jednom kad zarazi mozak, može utjecati na bilo što

Druga studija podupire ideju da je napad virusa na mozak u slučaju COVID-19 bolesti ono što je čini teškom. Tim istraživača, uključujući starijeg autora studije Mukesha Kumara, virologa specijaliziranog za nove zarazne bolesti i docenta na Državnom sveučilištu Georgia u Atlanti, zarazio je nosne šupljine miševa novim koronavirusom. To je uzrokovalo ozbiljne bolesti glodavaca, čak i nakon što se infekcija očistila iz njihovih pluća.

Znanstvenici su zatim analizirali razinu virusa u nekoliko organa, uspoređujući interventnu skupinu miševa s kontrolnom skupinom, koja je primila dozu fiziološke otopine umjesto virusa.

Rezultati, objavljeni u stručnom časopisu Viruses“, otkrili su da su virusne razine u plućima dosegle vrhunac oko trećeg dana nakon infekcije, ali razina u mozgu se zadržala petog i šestog dana, što se podudaralo s najtežim i iscrpljujućim simptomima.

Znanstvenici su također otkrili da mozak sadrži 1000 puta veću razinu virusa od ostalih dijelova tijela. To može objasniti, kaže stariji istraživač, zašto se čini da se neki ljudi oporavljaju nakon nekoliko dana te imaju poboljšanu plućnu funkciju, da bi se potom stanje pogoršalo uz pojavu ozbiljnih simptoma, od kojih neki mogu biti smrtonosni.

“Naše mišljenje da je COVID-19 više respiratorna bolest, nije nužno točno”, kaže Kumar. “Jednom kad zarazi mozak, može utjecati na sve jer mozak kontrolira vaša pluća, srce i sve. Mozak je vrlo osjetljiv organ. To je središnji procesor za sve.”

“Mozak je jedno od područja u kojem se virusi vole skrivati”, nastavlja on, “jer, za razliku od pluća, mozak iz imunološke perspektive nije tako opremljen za čišćenje virusa. Zbog toga vidimo ozbiljnu bolest i sve ove višestruke simptome poput bolesti srca, moždanog udara i svih ovih dugotrajnih posljedica s gubitkom mirisa i gubitkom okusa”, objašnjava viši istraživač. “Sve ovo ima veze s mozgom, a ne s plućima.”

Kumar upozorava da oštećenje mozga može značiti da su mnogi ljudi s COVID-19 i dalje izloženi velikom riziku od neurodegenerativnih bolesti poput Parkinsonove bolesti, multiple skleroze ili općeg kognitivnog pada nakon oporavka.