Geruchsverlust nach COVID im Zusammenhang mit Gehirnveränderungen in wichtigen Geruchsregionen

MRT-Scans zeigen, dass Menschen, die nach einer COVID-19-Erkrankung ihren Geruchssinn verlieren, messbare Veränderungen in Gehirnregionen zeigen, die mit Emotionen und sensorischer Verarbeitung verbunden sind, was neue Hinweise auf die anhaltenden Auswirkungen von Long-COVID liefert.

Studie: Veränderungen der Amygdala bei olfaktorischer Dysfunktion nach COVID. Bildnachweis: Denys Kurbatov/Shutterstock.com

In einer aktuellen Studie veröffentlicht in Wissenschaftliche BerichteForscher untersuchten die strukturelle Integrität und Konnektivität von Signalwegen der weißen Substanz in olfaktorisch relevanten Gehirnregionen bei Patienten mit olfaktorischer Dysfunktion (OD) nach der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19).

Der olfaktorische Aspekt von COVID-19 hat in der Forschung große Aufmerksamkeit erregt. Während die akuten COVID-19-Symptome bei vielen Menschen nach einigen Wochen abklingen, kämpft ein erheblicher Teil der Menschen noch lange nach Abklingen der Infektion mit anhaltenden Gesundheitsproblemen, einschließlich anhaltender OD. Das Verständnis der diesem Phänomen zugrunde liegenden Faktoren ist entscheidend für die Entwicklung effektiver Managementstrategien und die Unterstützung der Betroffenen.

Frühere Studien berichteten über heterogene Ergebnisse bei Patientenpopulationen. Diese neue Arbeit konzentrierte sich speziell auf Personen mit leichten, nicht hospitalisierten COVID-19-Fällen, um Störfaktoren im Zusammenhang mit einer schweren Erkrankung oder Behandlungseffekten zu vermeiden.

Über die Studie

In der vorliegenden Studie untersuchten die Forscher die strukturelle Integrität und Konnektivität von Signalwegen der weißen Substanz in Hirnregionen, die mit der Geruchsverarbeitung bei Patienten mit post-COVID-OD in Zusammenhang stehen. Eingeschlossen wurden 61 Personen aus der COVIDOM-Studie, die die langfristigen Auswirkungen von COVID-19 untersuchte. Alle Teilnehmer hatten vor mindestens sechs Monaten eine bestätigte SARS-CoV-2-Infektion.

Personen mit Schwangerschaft, medizinischen Implantaten, die mit der Magnetresonanztomographie (MRT) nicht kompatibel sind, oder Klaustrophobie wurden ausgeschlossen. Der Sniffin‘ Sticks-Test wurde zur Beurteilung der Geruchsfunktion verwendet und der TDI-Score (Threshold-Discrimination-Identification) wurde aus seinen drei Untertests berechnet: Schwelle, Diskriminierung und Identifikation. Teilnehmer mit anhaltender OD nach einer SARS-CoV-2-Infektion, definiert als ein TDI-Score < 31, wurden in die Post-COVID-OD-Gruppe (PC-OlfDys) aufgenommen.

Nach ihrer SARS-CoV-2-Infektion wurden Personen mit Normosmie als post-COVID-normosmische (PC-N) Kontrollen einbezogen. Die Teilnehmer füllten Fragebögen zu demografischen Daten, der Krankengeschichte, dem Verlauf einer akuten SARS-CoV-2-Infektion und dem Raucherstatus aus. Die Teilnehmer bewerteten außerdem ihren Geruchssinn auf einer 10-Punkte-Skala vor, während und nach ihrer SARS-CoV-2-Infektion.

Der Fragebogen zur generalisierten Angststörung 7 (GAD-7) und der Fragebogen zur Patientengesundheit bei Depressionen (PHQ-8) wurden ebenfalls ausgefüllt. Die kognitive Beeinträchtigung wurde mithilfe des Montreal Cognitive Assessment Test (MoCA) beurteilt. Es wurde eine Diffusionstensor-Bildgebung, eine fortschrittliche MRT-Technik, durchgeführt und die traktbasierte räumliche Statistik (TBSS) für die voxelweise Analyse der fraktionierten Anisotropie (FA), der mittleren Diffusionsfähigkeit (MD), der radialen Diffusionsfähigkeit (RD) und der axialen Diffusionsfähigkeit (AD) verwendet.

Darüber hinaus wurden regionale Analysen (Region of Interest, ROI) durchgeführt. Für Intergruppenvergleiche wurde der Mann-Whitney-U-Test verwendet. Ein unabhängiger Stichproben-T-Test verglich FA-, RD-, AD- und MD-Werte aus dem ROI zwischen den Gruppen. Zwischen den Fragebogen- und Diffusionswerten wurde eine bivariate Pearson-Korrelationsanalyse durchgeführt.

Die Gesamthirn-TBSS-Analysen zeigten nach Korrektur für mehrere Vergleiche keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen, daher war der ROI-basierte Ansatz der Schlüssel zur Identifizierung subtiler, regionalspezifischer Veränderungen.

Erkenntnisse

Die PC-OlfDys- und PC-N-Gruppen umfassten 31 bzw. 30 Teilnehmer im Alter von durchschnittlich 44 bzw. 44,4 Jahren. Der Geruchssinn wurde von PC-OlfDys-Probanden während und nach einer SARS-CoV-2-Infektion im Vergleich zu PC-N-Kontrollen deutlich schlechter bewertet. Darüber hinaus gaben 38 % der PC-OlfDys-Probanden an, Gerüche anders wahrzunehmen als zuvor, was auf Parosmie (verzerrte Geruchswahrnehmung) hinweist, während keiner in der Kontrollgruppe über Veränderungen in der Geruchswahrnehmung berichtete.

Im Sniffin‘ Sticks-Test gab es signifikante Unterschiede zwischen den beiden Gruppen hinsichtlich des TDI-Scores, obwohl die Kontrollen besser abschnitten. Der durchschnittliche PHQ-8-Score betrug neun in der PC-OlfDys-Gruppe und zwei in der PC-N-Gruppe. Der durchschnittliche GAD-7-Score betrug sechs für die PC-OlfDys-Gruppe und eins für die Kontrollgruppe. Es gab keine signifikanten Unterschiede im MoCA zwischen den beiden Gruppen.

Während das Gesamthirn-TBSS keine signifikanten Gruppenunterschiede aufwies, ergaben ROI-basierte Analysen, dass die FA-Werte der linken Amygdala in der PC-OlfDys-Gruppe signifikant höher waren als in der Kontrollgruppe. Darüber hinaus hatte die PC-OlfDys-Gruppe höhere RD-Werte für die rechte Amygdala als die Kontrollen. Andere ROIs zeigten keine signifikanten Unterschiede in den Diffusionswerten.

Es gab keine Korrelation zwischen dem TDI-Gesamtscore und einem Diffusionswert in der PC-OlfDys-Gruppe. Allerdings korrelierten Identifikations-, Diskriminierungs- und Schwellenwerte (Subtest) negativ mit den AD-, MD- und RD-Werten im vorderen piriformen Kortex, der linken Amygdala und dem rechten Putamen in der PC-OlfDys-Gruppe. Bei den Kontrollen zeigte der TDI-Score eine positive Korrelation mit den MD-Werten des rechten Putamens und der Identifikations-Score eine negative Korrelation mit den RD-Werten der linken Amygdala.

Darüber hinaus korrelierte in der PC-OlfDys-Gruppe die OD-Dauer positiv mit den AD-Werten in der linken Amygdala und den MD-Werten im linken hinteren piriformen Kortex und der linken Amygdala. Der PHQ-8-Score korrelierte negativ mit den AD-Werten des linken Putamens und den FA-Werten der linken Amygdala in der PC-OlfDys-Gruppe. Der GAD-7-Score korrelierte negativ mit den FA-Werten der linken Amygdala bei PC-OlfDys-Probanden. Die PHQ-8- und GAD-7-Scores zeigten bei den Kontrollen keine Korrelationen.

Schlussfolgerungen

Die Ergebnisse deuten auf signifikante Veränderungen im Gehirn hin, die mit einer anhaltenden OD nach einer SARS-CoV-2-Infektion verbunden sind. Veränderungen wurden in mehreren Riechhirnregionen festgestellt, insbesondere in der Amygdala, dem piriformen Kortex und dem Putamen, wo erhöhte FA-Werte möglicherweise auf eine verstärkte Myelinisierung und Reorganisation der Bahnen der weißen Substanz zurückzuführen sind. Im Gegensatz dazu könnten erhöhte RD-Werte auf mikrostrukturelle Veränderungen oder eine gestörte Myelinintegrität hinweisen.

DTI-Befunde sollten nicht als direkter Beweis einer Neurodegeneration interpretiert werden, sondern eher als mögliche Indikatoren für adaptive oder kompensatorische Prozesse innerhalb olfaktorischer Schaltkreise.

Darüber hinaus sind die DTI-Veränderungen in kritischen Riechkreisen umso größer, je länger die OD nach der Infektion dauert. Diese neuronalen Veränderungen waren auch mit höheren Angst- und Depressionswerten verbunden, was auf einen möglichen bidirektionalen Zusammenhang zwischen anhaltendem Geruchsverlust und emotionalem Wohlbefinden schließen lässt, obwohl der Kausalzusammenhang unklar bleibt.

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Quellen: