Mikrovaskulära hjärnskador sågs hos COVID-19-patienter som avled, men inga tecken på en direkt virusattack på hjärnan upptäcktes, visade en patologirapport.

Skador orsakade av tunna och läckande blodkärl i hjärnan syntes konsekvent på högupplöst MRT, men det fanns inga tecken på SARS-CoV-2-infektion i vävnadsprover, rapporterade Avindra Nath, MD, klinisk chef för National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), och medförfattare i ett brev i New England Journal of Medicine.

“Vi fann att det fanns många foci av små blodkärlsskador från vilka det läckte ut blodprodukter till hjärnvävnaden”, sade Nath. “Orsaken till detta var oklar men beror troligen på skador från immunceller eller lymfocyter. Vi hittade en del lymfocyter som satt fast vid endotelcellerna i blodkärlen och i de perivaskulära regionerna”, berättade han för MedPage Today.

“Den inflammatoriska reaktionen är nyckeln till neuropatogenesen för detta syndrom, eftersom vi inte kunde hitta virus i hjärnan”, tillade Nath. “Studien har potentiellt viktiga implikationer för långsiktiga skador på flera strukturer i hjärnan, särskilt luktbulben och hjärnstammen.”

Andra forskare har funnit SARS-CoV-2 RNA och protein i hjärnan och nasofarynx hos patienter som dött med COVID-19, med de högsta nivåerna av viralt RNA funna i luktmunnen slemhinnan.

I den här studien undersökte Nath och kollegor hjärnvävnadsprover från COVID-19-patienter – 16 fall från New York Citys chefsläkare och tre från University of Iowa i Iowa City – som dog mellan mars och juli 2020. Deras analys omfattade 11,7T MRI-bilder av 13 patienter med upplösningar på 25 μm för luktbulben och 100 μm för hjärnan, plus konventionella histopatologiska hjärnundersökningar av 18 patienter.

Åldern varierade från 5 till 73 år, med en median på 50 år. Fjorton patienter hade kroniska sjukdomar, inklusive diabetes och högt blodtryck, och 11 hade hittats döda eller hade dött plötsligt. Av 16 patienter med tillgänglig sjukdomshistoria hade en delirium, fem hade milda respiratoriska symtom, fyra hade akut respiratoriskt nödsyndrom, två hade lungemboli och symtomen var okända hos tre.

Magnetisk resonansmikroskopi visade punktvisa hyperintensiviteter som representerade områden med mikrovaskulära skador och fibrinogenläckage hos nio patienter som korrelerade med histopatologisk undersökning, som visade en gallring av endotelcellernas basallamina.

Däremot motsvarade punktvisa hypointensiviteter hos tio patienter överbelastade blodkärl med områden med fibrinogenläckage och “relativt intakt kärlvävnad”, säger forskarna. De observerade också minimal perivaskulär inflammation men ingen vaskulär ocklusion, vilket överensstämmer med andra studier.

Perivaskulärt aktiverad mikroglia, makrofaginfiltrat och hypertrofiska astrocyter sågs hos 13 patienter. Hos åtta patienter observerades T-celler i perivaskulära utrymmen och i lumens intill endotelceller.

“Vi blev helt överraskade”, sade Nath. “Ursprungligen förväntade vi oss att se skador som orsakas av syrebrist. Istället såg vi multifokala områden med skador som vanligtvis förknippas med stroke och neuroinflammatorisk sjukdom.”

SARS-CoV-2 upptäcktes inte i hjärnvävnad, men det är möjligt att viruset hade rensats bort vid dödstillfället eller att antalet virala kopior var lägre än vad som kunde upptäckas med de tester som användes, konstaterade forskarna.

Fyndet tyder än så länge på att skadorna inte orsakades av en direkt infektion i hjärnan, konstaterade Nath. Med begränsad klinisk information tillgänglig i den här studien kan inga slutsatser dras om hur dessa fynd relaterar till neurologiska egenskaper hos COVID-19.

Men studier pågår för att “ytterligare karakterisera de inflammatoriska infiltraten och mönstret av neuronala skador i obduktionsmaterialet”, sade Nath. Dessutom studerar NINDS-forskare en kohort av COVID-19-patienter med neurologiska följder för att fastställa om de också har mikrovaskulära skador och om inflammatoriska infiltrat är kopplade till kvarstående neurologiska symtom.