Tijdens de corona-pandemie melden zich wereldwijd (ex-) patiënten met neurologische en psychiatrische klachten. Die lopen uiteen van problemen met het geheugen of hoofdpijn tot zeldzame psychoses en encefalitis (ontsteking van het hersenweefsel). Daarnaast zijn er sterke aanwijzingen dat SARS-CoV-2 via de reukzenuw het centraal zenuwstelsel kan binnendringen. De onderzoekers wilden daarom weten wat er gebeurt zodra het virus de hersenen heeft bereikt. Maar ook welke cellen het in de hersenen kan infecteren en wat de ontstekingsreactie hierop is. Dat geeft meer inzicht in de oorzaak van de neurologische problemen.
Herprogrammeren
Het onderzoek is gedaan door onderzoekers van de afdeling Virologie en Psychiatrie. Zij werkten samen om viraal onderzoek te combineren met onderzoek naar menselijke hersencelmodellen. Met zogenoemde ‘pluripotente stamceltechnologie’ kunnen huid- of bloedcellen worden ‘geherprogrammeerd’ tot stamcellen. Die kunnen vervolgens uitgroeien tot elk type lichaamscel, onder andere neuronen. Dat zijn hersencellen die verbindingen met elkaar maken.
De hersencellen zijn blootgesteld aan SARS-CoV-2. De onderzoekers zagen dat het virus in staat was om neuronen te infecteren. De verspreiding stopt vervolgens ook weer snel en blijft beperkt blijft tot enkele cellen. Ze zien echter wel dat die minimale infectie leidt tot een reactie van de cytokines, de boodschappers tussen de afweercellen. Zij kunnen een rol spelen bij lokale ontstekingen.
‘Wat wij zagen komt overeen met het feit dat infectie met SARS-CoV-2 zelden leidt tot een ernstige encefalitis door ongecontroleerde virusverspreiding in de hersenen. Maar het feit dat SARS-CoV-2 mogelijk de hersenen kan binnendringen via de reukzenuw en lokaal cellen kan infecteren wat leidt tot een ontstekingsreactie kan zeker bijdragen aan neurologische klachten’, zegt viroloog Debby van Riel.
Werk van Bas Lendemeijer en Lisa Bauer laat zien dat SARS-CoV-2 (geel) een neuron (roze) infecteert. Astrocyten (blauw) raakten niet geïnfecteerd.
Rol van het immuunsysteem
Waarschijnlijk hebben de hersen-gerelateerde klachten na COVID-19 verschillende oorzaken. ‘Naast de bevindingen uit ons onderzoek, speelt waarschijnlijk ook het immuunsysteem een rol. Om daarachter te komen is meer onderzoek nodig’, zegt onderzoeker Femke de Vrij, van de afdeling Psychiatrie. Vervolgonderzoek moet ook meer informatie opleveren over wat SARS-CoV-2 op de langere termijn doet in de hersenen.
‘We hebben het virus nu gevolgd in de cellen over een korte periode. Ook hebben we nog alleen gekeken naar een beperkt aantal soorten hersencellen. Door de cellen in een ander model te laten ontwikkelen tot netwerken met meer celtypen en een georganiseerde structuur, kunnen we meer te weten komen over wat een virusbesmetting doet in hersenstructuren op korte en lange termijn.’
Trucje
Ter vergelijking deden de onderzoekers hetzelfde trucje met het H5N1-vogelgriepvirus. Van dit virus is bekend dat het een ernstige encefalitis veroorzaakt bij geïnfecteerde zoogdieren, zoals mensen, maar ook katachtingen. Van Riel: ‘Bij dit virus zagen we dat het heel gemakkelijk en op grote schaal alle soorten hersencellen infecteerde, dus niet alleen de neuronen. Het vogelgriepvirus is in de hersenen en de rest van het centrale zenuwstelsel dus veel schadelijker dan het coronavirus. Gelukkig verspreidt dat virus zich heel lastig van mens op mens.’
Het onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift mSphere.
