Konzentrationsprobleme, Brain Fog, verlangsamtes Denken: Kognitive Beschwerden gehören zu den häufigsten und belastenden Symptomen des Post-COVID-Syndroms. Forschende des Zentralinstituts für Seelische Gesundheit (ZI) haben nun Hinweise darauf gefunden, dass bei Betroffenen der Energiestoffwechsel im Gehirn messbar verändert ist.

In einer Studie mit einer speziellen Magnetresonanztomographie-Methode zeigte sich bei Patient*innen mit Post-COVID ein verändertes Verhältnis wichtiger Energieträger im Gehirn. Das stand in Zusammenhang mit der Leistung in kognitiven Tests.

Hypothese: Gestörte Energiebereitstellung

Schätzungen zufolge entwickeln etwa 5 bis 10 Prozent der Menschen nach einer SARS-CoV-2-Infektion ein Post-COVID-Syndrom. Neben Erschöpfung und Schlafproblemen berichten viele Betroffene über kognitive Einschränkungen. Bislang sind die Ursachen dafür nicht ausreichend verstanden. Eine zentrale wissenschaftliche Hypothese lautet, dass eine Störung der zellulären Energiebereitstellung an den Beschwerden beteiligt sein könnte.

Untersuchung energiereicher Phosphate im lebenden Gehirn

Um dieser Frage nachzugehen, nutzte das Studienteam 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 (in vivo) bestimmte energiereiche Phosphate zu untersuchen, die für den Zellstoffwechsel entscheidend sind. Interessant für die Forschenden war zum einen Adenosintriphosphat (ATP) – vereinfacht gesagt der Treibstoff der Zelle – sowie Phosphokreatin (PCr), ein Kurzzeit-Energiespeicher, der ATP rasch nachliefern kann.

27 Post-COVID-Patient*innen sowie 23 vollständig genesene Kontrollpersonen nach SARS-CoV-2-Infektion wurden untersucht. 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“, so Prof. Gabriele Ende vom ZI.

Zentrales Ergebnis: reduziertes ATP/PCr-Verhältnis

• Die Forschenden konnten 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 vom 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.

Subgruppe mit zusätzlichem ME/CFS zeigt ähnliche Muster

Etwa die Hälfte der Post-COVID-Gruppe erfüllte zusätzlich die Kriterien für ME/CFS (Myalgische Enzephalomyelitis/Chronisches Fatigue-Syndrom). ME/CFS geht mit ausgeprägter Erschöpfung und einer typischen Verschlechterung nach körperlicher oder geistiger Belastung einher. 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.

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“, sagt Dr. Claudia Schilling.

Quelle: Zentralinstitut für Seelische Gesundheit