Energiestoffwechsel des Gehirns bei Menschen mit Post-COVID gestört

Forschende des Zentralinstituts für Seelische Gesundheit haben nun Hinweise darauf gefunden, dass bei Menschen mit Post-COVID-Syndrom der Energiestoffwechsel im Gehirn messbar verändert ist.

Schätzungen zufolge entwickeln etwa fünf bis zehn Prozent der Menschen nach einer SARS-CoV-2-Infektion ein Post-COVID-Syndrom. Neben Erschöpfung und Schlafproblemen berichten viele Betroffene über kognitive Einschränkungen, die Alltag und Beruf deutlich beeinträchtigen können. Bislang sind die Ursachen für die Beeinträchtigungen noch nicht ausreichend verstanden. Eine zentrale wissenschaftliche Hypothese lautet, dass eine Störung der zellulären Energiebereitstellung an den Beschwerden beteiligt sein könnte.

Energiereiche Phosphate im lebenden Gehirn untersuchen

Um dieser Frage nachzugehen, nutzte das Forschungsteam des Zentralinstituts für Seelische Gesundheit (ZI) in Mannheim in der NEULOCO-Studie eine spezielle Variante der Magnetresonanztomografie (MRT), die Phosphor-Magnetresonanzspektroskopie (31P-MRS). Dieses Verfahren ermöglicht es, im lebenden Gehirn bestimmte energiereiche Phosphate zu untersuchen, die für den Zellstoffwechsel entscheidend sind. Interessant für die Forschenden war zum einen Adenosintriphosphat (ATP) sowie Phosphokreatin (PCr), ein „Kurzzeit-Energiespeicher“, der ATP rasch nachliefern kann.

Untersucht wurden 27 Post-COVID-Patientinnen und -Patienten sowie 23 vollständig genesene Kontrollpersonen nach SARS-CoV-2-Infektion. Zusätzlich absolvierten alle Teilnehmenden kognitive Tests, deren Ergebnisse mit den Stoffwechselmessungen verglichen wurden. „Mit 31P-MRS können wir zentrale Energieträger des Gehirns nicht nur indirekt, sondern vergleichsweise direkt erfassen. Dadurch lassen sich Veränderungen der Energiebereitstellung im lebenden Gehirn sichtbar machen“, verdeutlicht Prof. Gabriele Ende, Leiterin der Core Facility ZIPP am ZI, die Wahl der Methode.

Zentrales Ergebnis: reduziertes ATP/PCr-Verhältnis

Dadurch konnten die Forschenden bei Menschen mit Post-COVID ein reduziertes Verhältnis von ATP zu PCr (ATP/PCr) nachweisen. Das spricht dafür, dass die Bereitstellung von Energie für den Zellstoffwechsel im Gehirn beeinträchtigt sein könnte. Die Veränderungen zeigten sich in einem ausgedehnten Bereich um den cingulären Cortex, einer Hirnstruktur, die unter anderem an der Steuerung und Organisation von Denkvorgängen beteiligt ist. „Die Daten deuten darauf hin, dass es nicht um eine isolierte Veränderung geht, sondern um ein größeres vernetztes System im Gehirn“, sagt Dr. Wolfgang Weber-Fahr, Arbeitsgruppenleiter am ZI.

Besonders relevant: Niedrigere ATP/PCr-Werte im vorderen cingulären Cortex gingen mit einem schlechteren Abschneiden in den kognitiven Tests einher. „Wir sehen einen Zusammenhang zwischen Energiemarkern im vorderen cingulären Cortex und der kognitiven Leistung. Das deutet darauf hin, dass eine gestörte Bereitstellung von Energie in dieser Hirnregion zu den Denk- und Konzentrationsproblemen bei Post-COVID beitragen könnte“, sagt Dr. Claudia Schilling, Leiterin des Schlaflabors am ZI.

Etwa die Hälfte der Post-COVID-Gruppe erfüllte zusätzlich die Kriterien für ME/CFS (Myalgische Enzephalomyelitis/Chronisches Fatigue-Syndrom). In einer Subgruppenanalyse zeigten diese Teilnehmenden ähnliche Stoffwechselveränderungen wie Post-COVID-Betroffene ohne ME/CFS. Das kann darauf hinweisen, dass bestimmte biologische Mechanismen in beiden Patientengruppen eine Rolle spielen.

Studie zeigt Zusammenhänge, aber noch keine Ursache

Die Ergebnisse stützen die Annahme, dass eine Störung der Zellenergie-Bereitstellung ein wichtiger Krankheitsmechanismus bei Post-COVID sein könnte. Als mögliche Ursachen diskutiert das Team unter anderem eine veränderte Funktion von Mitochondrien, entzündliche Stoffwechselveränderungen oder durchblutungsbedingte Einflüsse auf den Energiestoffwechsel.

„Wichtig ist zu betonen, dass unsere Studie Zusammenhänge aufzeigt. Sie beweist noch nicht, welche Ursache letztlich im Vordergrund steht. Dennoch können solche biologischen Hinweise helfen, Post-COVID besser zu verstehen und zukünftige, gezieltere Therapieansätze zu entwickeln“, fasst Schilling zusammen.

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