Zellen der Blut-Hirn-Schranke dienen als Eintrittspforte für SARS-CoV-2 ins Gehirn

Hamburg – In einem Zellmodell konnten Wissenschaftler um Susanne Krasemann vom Universitäts­klinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) zeigen, dass die Blut-Hirn-Schranke bei COVID-19 fehlreguliert sein und damit den Eintritt von SARS-CoV-2 ins Gehirn erleichtern kann. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in Stem Cell Reports (2022; DOI: 10.1016/j.stemcr.2021.12.011).

Neurologische Komplikationen einer COVID-19-Erkrankung wie Enzephalitis, Schwindel, Kopfschmerzen oder Geschmackstörungen sind keine Seltenheit. Zwar konnte SARS-CoV-2 im Gehirn und Liquor von Betroffenen nachgewiesen werden. Jedoch ist bislang unklar, wie das Virus in das Gehirn gelangen und welche Folgen dies haben kann.

Im Hirngewebe von verstorbenen COVID-19-Patienten zeigten die Autoren vom UKE, vom Fraunhofer-Institut für Translationale Medizin und Pharmakologie (ITMP) sowie weiteren Organisationen zunächst, dass Interferon-gamma-Signalwege in der neurovaskulären Einheit der Blut-Hirn-Schranke (BHS) ver­stärkt hochreguliert worden waren. Dabei handelte es sich um Signalwege, die eine Infektion mit SARS-CoV-2 hemmen können, wie frühere Studiendaten gezeigt haben.

In einem Zellmodell gingen die Wissenschaftler dann der Frage nach, ob etwa die Endothelzellen der Hirnkapillaren möglicherweise als Eintrittspforte für das Virus dienen. Sie nutzten dabei endothelähn­liche Zellen der Hirnkapillaren, die von humanen pluripotenten Stammzellen abstammten.

Sie infizierten die Endothelzellen mit SARS-CoV-2 (apikale Infektion) und konnten das Virus basolateral, das heißt auf der das Gehirn imitierenden Seite, finden. Das wies daraufhin, dass sich das Virus in den Zellen aktiv vermehren und transzellulär über die BHS hinweg in das Gehirn transportiert werden kann.

In einer weiteren Untersuchung mit dem Zellmodell zeigte sich, dass bestimmte Substanzen die Aufnah­me des Virus in die Zellen reduzierten. Dazu gehörten Antikörper gegen das Spikeprotein des Virus, das Angiotensin-konvertierende Enzym 2 und Neuropilin-1 sowie ein Inhibitor der transmem­branen Serin­protease 2.

Die Daten liefern deutliche Hinweise, dass SARS-CoV2 über die BHS in das Gehirn gelangen kann, schreiben die Autoren. Mit dem In-vitro-Modell würden sich die Anfälligkeit von Zellen, Krankheitsmechanis­men sowie Therapiestrategien bei einer SARS-CoV-2-Infektion des menschlichen Gehirns weiter erforschen lassen.

aks