COVID-19 может изменить микроструктуру мозга даже у выздоровевших людей

Фото из открытых источников

Новое исследование с использованием передовых методов нейровизуализации показало, что инфекция SARS-CoV-2 может вызывать стойкие изменения в мозге, даже у людей, которые чувствуют себя полностью выздоровевшими. В ходе исследования были выявлены специфические изменения в микроструктуре тканей и уровнях химических веществ, которые отличают людей с длительным COVID-19 от тех, кто выздоровел без остаточных симптомов, а также от тех, кто никогда не был инфицирован. Эти результаты были опубликованы в журнале Brain, Behavior, & Immunity – Health.

Глобальное распространение COVID-19 привело к тому, что значительное число людей столкнулось с хроническими проблемами со здоровьем, известными как «длительный COVID». К распространенным симптомам относятся сильная усталость, когнитивные нарушения, часто называемые «мозговым туманом», и нарушения сна.

Исследовательская группа Национального центра нейроиммунологии и новых заболеваний Университета Гриффита ранее изучала миалгический энцефаломиелит/синдром хронической усталости (МЭ/СХУ). Они отметили, что симптомы длительного COVID-19 часто совпадают с симптомами МЭ/СХУ. Это наблюдение побудило команду исследовать, могут ли здесь действовать схожие мозговые механизмы.

Медицинские специалисты также отмечают, что даже у людей, выздоровевших от острой фазы COVID-19, иногда наблюдается незначительное замедление когнитивных функций. Предыдущие исследования с использованием методов визуализации пытались выявить эти изменения, но дали противоречивые результаты.

Во многих предыдущих исследованиях не проводилось прямого сравнения трех различных групп: пациентов с длительным COVID-19, пациентов, полностью выздоровевших, и тех, кто никогда не заражался вирусом. Исследователи стремились восполнить этот пробел в знаниях, используя мультимодальный подход магнитно-резонансной томографии (МРТ). Это позволило им одновременно оценить содержание миелина, целостность тканей и нейрохимические показатели.

«Когда началась пандемия COVID-19, у многих людей стали проявляться симптомы, схожие с симптомами синдрома хронической усталости (СХУ). Это наблюдение побудило нас исследовать длительный COVID и определить, связаны ли они с изменениями в головном мозге, аналогичными тем, которые наблюдаются при СХУ», — сказал автор исследования Киран Тапалия, научный сотрудник Национального центра нейроиммунологии и новых заболеваний. «Даже после полного выздоровления от COVID-19 некоторые люди продолжали сообщать о сохраняющихся симптомах, таких как «туман в голове». Это еще больше побудило нас сравнить изменения в головном мозге в трех группах: люди с длительным течением COVID-19, люди, полностью выздоровевшие от COVID-19, и те, кто никогда не болел COVID-19».

В исследовании приняли участие 47 человек из района Голд-Кост в Квинсленде, Австралия. В выборку вошли 19 человек с диагнозом «длительный COVID» в соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения. Также в нее вошли 12 человек, переболевших COVID-19 и не имевших длительных симптомов. Третья группа состояла из 16 здоровых контрольных лиц, не имевших в анамнезе инфекции SARS-CoV-2. Все участники были в возрасте от 18 до 65 лет.

Исследователи исключили из выборки лиц с другими серьезными заболеваниями, чтобы гарантировать, что результаты будут специфичны для COVID-19. Участники заполнили подробные анкеты, касающиеся их симптомов. Эти анкеты измеряли уровень боли, физическую функцию, тяжесть усталости и когнитивные нарушения. Группа с длительным течением COVID-19 сообщила о значительно более высоком уровне боли и усталости по сравнению с другими группами. У них также были зафиксированы более низкие показатели физической и когнитивной функции.

Участники исследования прошли сканирование с использованием МРТ-сканера мощностью 3 Тесла. В ходе сканирования исследователи получили три конкретных типа данных. Во-первых, они использовали T1-взвешенные и T2-взвешенные изображения для создания карт соотношения. Этот метод позволяет оценить содержание миелина в головном мозге. Миелин — это защитная оболочка вокруг нервных волокон, которая обеспечивает быструю связь между нейронами.

Во-вторых, команда использовала диффузионно-взвешенную томографию. Этот метод отслеживает движение молекул воды в тканях мозга. Он помогает выявить микроскопическую архитектуру мозга и целостность проводящих путей белого вещества. Наконец, они применили магнитно-резонансную спектроскопию. Эта техника действует как виртуальная биопсия, позволяя ученым измерять уровни определенных химических веществ в целевой области мозга. Исследователи сосредоточили этот химический анализ на задней поясной коре, центре, отвечающем за память и эмоции.

Исследование выявило значительные различия в картах соотношения T1w/T2w, которые служат индикатором интенсивности миелинового сигнала. При сравнении пациентов с длительным COVID-19 со здоровыми контрольными группами исследователи обнаружили более высокую интенсивность сигнала в прецентральной извилине и средней височной извилине. Прецентральная извилина играет важную роль в управлении движениями, в то время как средняя височная извилина отвечает за память. Это увеличение указывает на потенциальные процессы ремиелинизации или воспаления в этих областях.

Сравнение группы выздоровевших и группы пациентов с длительным COVID-19 выявило еще более выраженные различия. У выздоровевших наблюдалась значительно более высокая интенсивность сигнала в стволе головного мозга и мозжечке по сравнению с пациентами с длительным COVID-19. Ствол головного мозга контролирует жизненно важные функции, такие как цикл сна и бодрствования и обработка болевых ощущений. Мозжечок координирует произвольные движения и равновесие. Более низкая интенсивность сигнала в этих областях у пациентов с длительным COVID-19 может быть связана с их постоянной усталостью и физическими ограничениями.

Исследователи также выявили изменения у лиц, которые, как сообщается, полностью выздоровели. По сравнению с контрольной группой, никогда не подвергавшейся заражению, у выздоровевших наблюдалась более высокая интенсивность сигнала в прецентральной извилине и задней поясной коре. Это указывает на то, что вирус может оставлять след в мозге даже при отсутствии явных симптомов. Это предполагает, что мозг может претерпевать компенсаторные изменения после заражения.

Диффузионно-взвешенная магнитно-резонансная томография предоставила дополнительные доказательства структурных изменений. У пациентов с длительным течением COVID-19 наблюдалась более низкая средняя диффузия в зубчатых областях мозжечка по сравнению со здоровыми контрольными группами. Этот показатель связан с плотностью и организацией ткани. Более низкая диффузия может указывать на ограничение движения воды, потенциально из-за отека или ремоделирования ткани. У выздоровевших пациентов также наблюдалась более низкая диффузия в хвостатом ядре по сравнению со здоровыми контрольными группами. Хвостатое ядро — это структура, участвующая в двигательных процессах и обучении.

Химический анализ с помощью магнитно-резонансной спектроскопии выявил значительные метаболические дисбалансы. Исследователи наблюдали эти различия в основном между группой пациентов с длительным COVID-19 и группой выздоровевших. У пациентов с длительным COVID-19 был значительно снижен уровень глутамина. Глутамин — это аминокислота, которая поддерживает иммунную систему и выработку энергии. Его истощение предполагает, что организм может исчерпать свои запасы для борьбы с продолжающимся воспалением или иммунной дисрегуляцией.

С другой стороны, у пациентов с длительным COVID-19 наблюдался более высокий уровень N-ацетил-аспартата (NAA) по сравнению с группой выздоровевших. NAA является маркером здоровья и метаболизма нейронов. Как правило, более низкие уровни указывают на повреждение. Однако исследователи предполагают, что повышенный уровень NAA в данном контексте может представлять собой компенсаторную реакцию. Мозг может работать интенсивнее, чтобы поддерживать свои функции в условиях метаболического стресса. Это также может быть результатом осмотического стресса, связанного с симптомами заболевания.

Исследователи проанализировали взаимосвязь этих биологических маркеров с симптомами участников. В группе с длительным течением COVID-19 они обнаружили значительную корреляцию между интенсивностью сигнала миелина и физической функцией. Более низкая интенсивность сигнала в средней височной извилине была связана с ухудшением физической функции. Это согласуется с идеей о том, что уменьшение количества миелина снижает эффективность связи между мозгом и телом.

Аналогичная закономерность наблюдалась и в отношении когнитивных функций. Была выявлена отрицательная корреляция между интенсивностью сигнала в среднем мозге и показателями когнитивных функций. Это говорит о том, что изменения в области ствола головного мозга связаны с тяжестью когнитивных нарушений. Эти взаимосвязи обеспечивают биологическую основу для субъективных симптомов, о которых сообщают пациенты.

«Это исследование ясно показывает, что даже у людей, которые не испытывают никаких симптомов после выздоровления от COVID-19, могут сохраняться долгосрочные последствия воздействия вируса на мозг», — сказал Тапалия.

Однако, как и любое исследование, это исследование имеет свои оговорки. Дизайн исследования был поперечным, то есть оно зафиксировало моментальный снимок, а не отслеживало изменения в течение длительного периода. На основании одних только этих данных невозможно определить, являются ли наблюдаемые изменения в мозге постоянными или они развиваются с течением времени. Размер выборки был относительно небольшим, менее 50 участников. Небольшие размеры выборки иногда могут приводить к результатам, которые невозможно воспроизвести в более крупных популяциях.

Исследователи также отметили, что статистические методы, используемые для выявления кластеров в головном мозге, включают пороговые значения, которые могут приводить к ошибкам. Они попытались скорректировать это с помощью стандартных статистических поправок. Кроме того, исследование носит поисковый характер. Его цель — выдвинуть гипотезы для будущих исследований, а не предоставить окончательные клинические диагностические инструменты.

Необходимы дальнейшие исследования для подтверждения этих результатов в более крупных и разнообразных группах. Особенно полезными были бы лонгитудинальные исследования. Такие исследования могли бы отслеживать состояние людей с момента заражения до выздоровления или развития «длительного COVID». Это позволило бы ученым увидеть, исчезают ли изменения в головном мозге по мере улучшения симптомов. Это также помогло бы уточнить временные рамки ремиелинизации и метаболических изменений.