L’infiammazione innescata da SARS-CoV-2 porta a un aumento del danno neurotossico nelle aree corticali del cervello umano

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I ricercatori dell’Ospedale universitario di Basilea e dell’Università di Basilea-Svizzera hanno scoperto in modo scioccante che l’infiammazione innescata da SARS-CoV-2 porta a un aumento del danno neurotossico nelle aree corticali del cervello umano.

I risultati dello studio sono stati pubblicati su un server di prestampa e sono attualmente in fase di revisione paritaria. https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2022.02.13.22270662v1

L’evidenza crescente mostra che il cervello è un bersaglio di SARS-CoV-2. Tuttavia, le conseguenze del virus sulle regioni corticali dei pazienti ospedalizzati sono attualmente sconosciute.

Lo scopo di questo studio era di valutare le caratteristiche del volume della materia grigia corticale cerebrale (GMV) , dello spessore (Th) e della superficie (SA) nei pazienti ospedalizzati con SARS-CoV-2 con un’ampia gamma di sintomi neurologici e la loro associazione con indicatori clinici dei processi infiammatori.

Un totale di 33 pazienti sono stati selezionati da uno studio prospettico, multicentrico e trasversale durante la pandemia in corso (agosto 2020-aprile 2021) presso l’ospedale universitario di Basilea. Retrospettivamente i controlli sani della biobanca con lo stesso protocollo di immagine sono serviti come gruppo di controllo. Per ogni immagine anatomica T1w MPRAGE, la segmentazione Th e GMV è stata eseguita con FreeSurfer-5.0. Le misure corticali sono state confrontate tra i gruppi utilizzando un modello di regressione lineare.

Le covariate erano età, sesso, età*sesso, intensità del campo magnetico MRI e volume intracranico totale/Th medio/SA totale. L’associazione tra caratteristiche corticali e variabili di laboratorio è stata valutata utilizzando correlazioni parziali per le stesse covariate. I valori P sono stati regolati utilizzando il tasso di falsa scoperta (FDR). I nostri risultati hanno rivelato un volume di materia grigia corticale inferiore nelle regioni orbitofrontali e cingolate nei pazienti rispetto ai controlli.

Il volume della materia grigia orbitofrontale era negativamente associato ai livelli di proteine, al rapporto CSF-sangue/albumina e al livello di CSF EN-RAGE. CSF EN-RAGE e rapporto CSF/albumina del sangue, che sono biomarcatori neuroinfiammatori, sono stati associati ad alterazioni corticali del volume e dello spessore della materia grigia nelle regioni frontali, orbitofrontali e temporali. I nostri dati suggeriscono che l’infiammazione innescata da virus porta a un aumento del danno neurotossico in alcune aree corticali.

Mappa delle regioni cerebrali con un’associazione significativa tra il volume della materia grigia e le variabili cliniche dello spessore corticale in pazienti con SARS-CoV-2 gravemente colpiti. Il pannello A) mostra le 27 regioni del cervello con valori di correlazione significativi per il volume della materia grigia e lo spessore corticale dopo molteplici correzioni di confronto (False Discovery Rate-FDR). Il pannello B) e C) mostra le matrici che rappresentano il significato dell’associazione (p-corretto significativo <0,05 nei quadrati rossi). CSF=liquido cerebrospinale, leuco=leucociti, latto=lattato, prot=proteina, albR=Albumina rapporto CSF-sangue, Cen_Rage: CSF EN-RAGE = recettore extracellulare per la proteina legante i prodotti finali della glicazione avanzata, R= destra, L= sinistra.

Discussione

Questo studio mostra una diminuzione del GMV nelle regioni orbitofrontali e cingolate in un campione di pazienti SARS-CoV-2 ospedalizzati con un’ampia gamma di sintomi neurologici. Questi risultati sono in accordo ed estendono le precedenti anomalie MRI multifocali riportate nei pazienti ospedalizzati (4).

È interessante notare che il GMV nell’area orbitofrontale – una regione che è stata descritta come influenzata dal metabolismo nei pazienti ospedalizzati (5) – era costantemente associato negativamente ai livelli proteici, al rapporto CSF/albumina del sangue e CSF EN-RAGE.

Un’ipotesi per l’alterazione cerebrale nell’infezione da SARS-CoV-2 è una risposta neuroinfiammatoria (6). I nostri risultati hanno confermato un’associazione significativa tra (i) una diminuzione di GMV e Th nelle regioni frontali, fronto-orbitali e temporali e (ii) livelli aumentati di CSF di marcatori infiammatori indiretti (proteine, rapporto sangue/albumina e EN-RAGE).

L’aumento dei livelli di proteine ​​nel liquido cerebrospinale è stato utilizzato per indicare la risposta infiammatoria (7). L’aumento del rapporto liquido cerebrospinale/albumina del sangue suggerisce una ripartizione BBB. EN-RAGE è una citochina che attiva una cascata infiammatoria, inclusa l’aterosclerosi accelerata (8).

La relazione tra ENRAGE e rapporto liquido cerebrospinale/albumina del sangue con aumento dei volumi in alcune aree corticali suggerisce un processo infiammatorio innescato da virus come conseguenza di una complicanza parainfettiva secondaria o dopo invasione diretta (meno probabile) (9).

In sintesi, i livelli di marker infiammatori nel liquido cerebrospinale erano associati ai cambiamenti di GMV e Th nelle regioni frontali, orbitofrontali e temporali nei pazienti SARS-CoV-2 ospedalizzati con diversi livelli di coinvolgimento neurologico. Futuri studi longitudinali in coorti più ampie dovrebbero ulteriormente confermare ed espandere questi risultati.

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