Terugblik op Thought for Food-webinar over de invloed van COVID-19 op ons brein

10 mei 2021 Actueel, BiB Public

Patholoog Paul van der Valk over onrust in het brein na COVID-19: een gevolg van het virus of ons eigen immuunsysteem?

Door: Channah Osinga

In het derde Thought for Food-webinar op 21 april jl., was professor en patholoog Paul van der Valk van het Amsterdam UMC (VUmc) te gast. Hij vertelde ons over hoe onderzoek naar menselijk hersenweefsel in zijn werk gaat en waarom dit onderzoek belangrijk is. Ook gaf hij ons een uniek kijkje in de resultaten van het onderzoek naar hersenweefsels van overleden COVID-19 patiënten, waar Paul en zijn collega’s de afgelopen tijd mee bezig zijn geweest.

Hoe bestudeer je hersenweefsel en waarom is het belangrijk?

Onderzoek naar de hersenen is lastig; de hersenen liggen goed beschermd in de schedel en hersenweefsel is niet iets waarvan je zomaar een stukje van kunt missen. Met beeldvorming (bijvoorbeeld MRI) zijn we de afgelopen jaren steeds meer te weten gekomen over algemene veranderingen in de hersenen bij mensen met verschillende ziektes, zoals veranderingen in hersenactiviteit en groottes van bepaalde hersengebieden.

Toch zijn we met deze technieken niet in staat om te achterhalen wat er gebeurt in de hersenen op celniveau. De manier om dit te weten te komen is door het verzamelen van hersenweefsel, ofwel ‘Brain Banking’, bij mensen die hun hersenen ter beschikking hebben gesteld aan de wetenschap. De hersenen worden dan na het overlijden uitgenomen door een patholoog en specifieke gebieden kunnen worden onderzocht. Om dit hersenweefsel onder de microscoop te bekijken, moet het weefsel eerst gefixeerd worden om verderf tegen te gaan, daarna wordt het vastgezet in kaarsvet (paraffine) om het in dunne plakjes te kunnen snijden (5 micrometer, ofwel 0.005 millimeter).

Het belang van ‘Brain Banking’

Bij het VUmc hebben ze al veel ervaring met deze microscopie technieken. Zo zijn Paul en zijn collega’s al meer te weten gekomen over Multiple Sclerose (MS), een chronische ziekte van het centrale zenuwstelsel (hersenen en ruggenmerg). Nu passen ze dezelfde technieken toe bij hersenweefsel van mensen die overleden zijn aan COVID-19. Er is namelijk al bekend dat COVID-19 schadelijk kan zijn voor diverse organen, zoals de luchtwegen en de longen (Menter et al., 2020), maar Paul en zijn onderzoeksteam hebben nu, net als een aantal andere onderzoekers (Ahmad et al., 2020; Verma et al.,2020; Wu et al., 2020), ook gevonden dat COVID-19 onrust kan veroorzaken in de hersenen (Schurink et al., 2020). Anders dan bij MS, is COVID-19 een geheel nieuwe ziekte. Er moest veel hersenweefsel verzameld worden, omdat onbekend was waar ze eventuele afwijkingen zouden vinden. De hersenbank heeft uiteindelijk over de gehele hersenenweefsel kunnen verzamelen: van de reukzenuw tot aan het ruggenmerg.

Vreemde indringers in de hersenen

Paul en zijn collega’s kleurden het verzamelde weefsel eerst met de standaard kleuring, Hematoxyline – Eosine. Deze kleuring zorgt ervoor dat structuren in het weefsel paarsblauw en roze oplichten waarmee afwijkingen goed zichtbaar worden onder de microscoop. Maar tot hun verbazing waren er nauwelijks of geen afwijkingen zichtbaar bij overleden COVID-19 patiënten. Dit leek te mooi om waar te zijn, want hoe zijn al de hersen-gerelateerde klachten van mensen met COVID-19 dan te verklaren? Paul en zijn collega’s lieten het hier niet bij zitten. Ze verrichtten een tweede beoordeling met meer geavanceerde kleuringen. En wat bleek? Na weefsels uit verschillende delen van het brein te hebben gekleurd met een kleuring voor afweercellen (T-lymfocyten), lichtte de hersencoupes helemaal op onder de microscoop. Dit betekent dat er veel afweercellen waren waargenomen, verspreid door de hele hersenen en het ruggenmerg. Terwijl deze afweercellen normaal helemaal niet in de hersenen aanwezig zijn en niet zichtbaar zijn op een standaard kleuring. Daarnaast vonden ze een enorme activatie van andere soort afweercellen: de microglia. Microglia worden ook wel de Pac-Mans (van het klassieke computerspel) van het lichaam genoemd, aangezien deze cellen indringers opeten om te voorkomen dat het weefsel beschadigt. Deze enorme activatie is nog nooit eerder gezien bij andere virussen, zoals het influenza virus.

Boosdoener: COVID-19 virus of ons eigen immuunsysteem?

Wat de precieze relatie is tussen COVID-19 en de activatie van het afweersysteem in de hersenen is nog allerminst duidelijk. Paul en zijn collega’s hebben namelijk in geen van de hersenweefsels van overleden COVID-19 patiënten virusdeeltjes gevonden. Ook vonden ze minder hersenafwijkingen in de weefsels van patiënten die tijdens de tweede coronagolf zijn overleden. Deze patiënten kregen, in tegenstelling tot de patiënten die ziek werden tijdens de eerste coronagolf, veelal het afweerremmende middel dexamethason toegediend. Dit lijkt tegenstrijdig en roept de vraag op of de afwijkingen in de hersenen worden veroorzaakt door het virus zelf, of dat het virus ons eigen afweersysteem op hol laat slaan. Het precieze mechanisme achter het effect van COVID-19 op de hersenen én de lange-termijn effecten? Dat zal de toekomst leren.

Paul sloot gelukkig af met een geruststellend advies:

Tot nu toe hebben we alleen nog de hersenen van overleden patiënten onderzocht, dus zijn we enkel iets meer te weten gekomen over het slechtst mogelijke scenario. Ik denk dan ook dat je niet te lang stil moet staan bij de mogelijke schadelijke effecten van COVID-19 op het brein, als je de effecten ervan zelf niet opmerkt.

Referenties

Ahmad, I., & Rathore, F. A. (2020). Neurological manifestations and complications of COVID-19: A literature review. Journal of Clinical Neuroscience

Menter, T., Haslbauer, J. D., Nienhold, R., Savic, S., Hopfer, H., Deigendesch, N., … & Tzankov, A. (2020). Postmortem examination of COVID‐19 patients reveals diffuse alveolar damage with severe capillary congestion and variegated findings in lungs and other organs suggesting vascular dysfunction. Histopathology, 77(2), 198-209.

Schurink, B., Roos, E., Radonic, T., Barbe, E., Bouman, C. S., de Boer, H. H., … & Bugiani, M. (2020). Viral presence and immunopathology in patients with lethal COVID-19: a prospective autopsy cohort study. The Lancet Microbe, 1(7), e290-e299.

Verma, K., Amitabh, Prasad, D. N., Kumar, B., & Kohli, E. (2020). Brain and COVID-19 crosstalk: pathophysiological and psychological manifestations. ACS chemical neuroscience, 11(20), 3194-3203.

Wu, Y., Xu, X., Chen, Z., Duan, J., Hashimoto, K., Yang, L., … & Yang, C. (2020). Nervous system involvement after infection with COVID-19 and other coronaviruses. Brain, behavior, and immunity, 87, 18-22.

Over de auteur

Channah Osinga is een derdejaars student Psychobiologie aan de Universiteit van Amsterdam. Ze is vooral geïnteresseerd in de neurobiologische mechanismen die ten grondslag liggen aan hersenaandoeningen. Ze is zich nu aan het oriënteren voor een onderzoeksmaster in deze richting. Haar doel is om na de bachelor nog meer te weten te komen over de complexiteit van het brein.

Aankondiging volgende Thought for Food:

Met deze derde Thought for Food is het drieluik over de effecten van COVID-19 op ons slaapritme, welbevinden, en onze hersenen afgesloten. In mei zijn we weer bij jullie terug met een nieuwe interessante webinar waarin psychiater Sisco van Veen meer over depressie en ethische kwesties binnen de psychiatrie gaat vertellen. Houd 26 mei (12:15-13:00) vrij voor de volgende Thought for food lunch webinar!