Reduced ATP-to-phosphocreatine Ratios in PCS

Prof. Dr. Gabriele Ende berichtete über den Einsatz der Phosphor-Magnetresonanzspektroskopie (MRS) zur Untersuchung des zellulären Energiestoffwechsels im Gehirn von Post-COVID-Patient*innen anhand der Quantifizierung des ATP-zu-Phosphokreatin Verhältnisses. Die Phosphor-MRS ermöglicht die Abschätzung des intrazellulären pH-Werts, der eng mit mitochondrialen Protonengradienten und der Adenosintriphosphat-(ATP)-Produktion verknüpft ist. Geringfügige Verschiebungen des intrazellulären pH-Werts könnten daher als zusätzlicher Marker für eine veränderte bioenergetische Homöostase beim Post-COVID-Syndrom dienen. Hauptziel der Studie war die Untersuchung von Veränderungen des zerebralen Energiestoffwechsels bei Patient*innen mit Post-COVID-Syndrom im Vergleich zu genesenen Kontrollpersonen. Unter Verwendung eines 3D-Verfahrens wurde das gesamte Gehirn untersucht. Zudem analysierte die Arbeitsgruppe den Zusammenhang zwischen dem zerebralen Energiestoffwechsel und Parametern der kognitiven Leistungsfähigkeit sowie dem Schweregrad der Erkrankung. Des Weiteren wurden mögliche Veränderungen der intrazellulären pH-Regulation als zusätzlicher Indikator für eine gestörte mitochondriale Funktion untersucht. 27 Post-COVID-Patient*innen wurden vier bis 45 Monaten nach der akuten Erkrankung untersucht und mit 23 altersentsprechenden, genesenen Kontrollpersonen verglichen. Das Analyseverfahren ähnelt dem der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) und umfasste Schritte wie Normalisierung und Glättung. Die Ergebnisse zeigten bei den Patient*innen Cluster mit einem verringerten Verhältnis von ATP zu Phosphokreatin. Da ATP eine entscheidende Rolle bei der Energieübertragung und -speicherung in den Zellen spielt, können verminderte neuronale ATP-Spiegel erhebliche Auswirkungen auf verschiedene zelluläre Funktionen und die allgemeine Gesundheit des Gehirns haben. In einem gesunden Gehirn – ebenso wie in einem gesunden Muskel – besteht ein dynamisches Gleichgewicht zwischen ATP-Produktion und -Verbrauch; der relativ konstante ATP-Pool wird aufrechterhalten, um die komplexen Funktionen zu gewährleisten. Störungen dieser Regulationsmechanismen können zu einem Energieungleichgewicht führen und sowohl die zelluläre Gesundheit als auch die neurologische Funktion beeinträchtigen. Dies bestätigte sich bei den untersuchten Patient*innen, da signifikante Korrelationen zwischen den Ergebnissen kognitiver Tests und den bildgebenden Befunden festgestellt wurden. Hervorzuheben ist, dass keine signifikanten Unterschiede zwischen Post-COVID-Patient*innen, die die Canadian Consensus Criteria (CCC) erfüllten, und solchen, die diese Kriterien nicht erfüllten, beobachtet wurden. Zusammenfassend lieferte die Arbeitsgruppe robuste Hinweise auf einen gestörten zellulären Energiestoffwechsel im Gehirn von Patient*innen mit Post-COVID-Syndrom, erkennbar an einem signifikant verringerten Verhältnis von ATP zu Phosphokreatin. Dies könnte der erste direkte Nachweis eines Defizits im Stoffwechsel energiereicher Phosphate im Zentralnervensystem beim Post-COVID-Syndrom sein. Die Veränderungen der Metaboliten korrelieren mit kognitiven Beeinträchtigungen und spiegeln wahrscheinlich eine Einschränkung der Energiepufferung oder des interzellulären Energietransfers wider – möglicherweise in Verbindung mit einer mitochondrialen Dysfunktion. Die Gesamtergebnisse tragen zu einer wachsenden Zahl von Hinweisen bei, wonach ein Dysfunktion der zellulären Bioenergetik ein zentraler pathophysiologischer Mechanismus beim Post-COVID-Syndrom sein könnte, was viele der typischen Symptome erklären könnte.