Dall’inizio della pandemia molti ricercatori hanno impiegato le loro energie nel capire come l’infezione da SARS-COV-2 possa arrivare al cervello infettando e provocando modificazioni macrostrutturali e funzionali tali da indurre successive sintomatologie psichiatriche e neurologiche. Invece, la possibilità di studiare possibili modificazioni cerebrali a livello microstrutturale in soggetti colpiti da COVID-19 rappresenta una sfida più ardua.

Il gruppo di ricerca guidato da Gwenaëlle Douaud, ricercatrice e professoressa associata al Wellcome Center for Integrative Neuroimaging dell’Università di Oxford, ha pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica Nature uno studio che rappresenta un primo passo verso la scoperta di possibili cambiamenti cerebrali strutturali provocati dalla malattia.

Indispensabile è stata la possibilità di accedere alla UK Biobank, una straordinaria risorsa per condurre questo tipo di indagini. UK Biobank è un progetto di studio a lungo termine, iniziato nel 2006, che dispone di un ampio database biomedico. L’accesso a questo database ha reso possibile condurre uno studio longitudinale che ha confrontato le risonanze cerebrali prima e dopo la malattia da COVID-19, potendo anche discriminare tra gli effetti della malattia da condizioni preesistenti. Inoltre, sono stati presi in esame i dati di un precedente studio di neuroimmagini per distinguere al meglio possibili cambiamenti cerebrali dovuti al COVID-19 da quelli legati all’invecchiamento.

Lo studio.

I ricercatori hanno confrontato le risonanze cerebrali prima e dopo l’infezione in 401 soggetti che avevano sviluppato una sintomatologia lieve e le hanno confrontate con le risonanze di 384 soggetti mai infettati. I 785 partecipanti allo studio avevano un’età compresa tra i 51 e gli 81 anni e coloro che erano risultati positivi al SARS-COV-2 avevano effettuato la seconda scansione cerebrale in media 4 mesi e mezzo dopo la malattia.

Ad oggi, sono molte le ricerche che individuano modificazioni cerebrali in pazienti con un’infezione severa da SARS-COV-2, pertanto, la Prof.ssa Douaud definisce sorprendente i risultati emersi sottolineando che lo studio ha preso in esame soggetti con un’infezione lieve.

Qual è stata la scoperta sorprendente?

Confrontando le risonanze dei due gruppi sono stati identificati significativi cambiamenti strutturali nel tempo nei soggetti infettati. Nello specifico, è stato trovato:

• una riduzione nello spessore della sostanza grigia nella corteccia orbitofrontale, spesso definita corteccia olfattiva secondaria, e nel giro paraippocampale, soprattutto nel lobo sinistro con un ruolo nella memoria episodica;
• pronunciata perdita di materia in un’area del cervelletto con ruolo nelle funzioni cognitive e olfattive;
• maggior quantità di marcatori per il danno tissutale nella corteccia cingolata anteriore, nella corteccia orbitofrontale, nell’amigdala e nell’insula;
• una riduzione nella dimensione globale del cervello tra lo 0,2 e il 2%.

Gli autori evidenziano come i cambiamenti cerebrali trovati sono associati a regioni olfattive e limbiche. Pertanto se fossero effettivamente collegate a disfunzioni olfattive, potrebbero attenuarsi nel tempo dal momento in cui gusto e olfatto vengono recuperati. È stato anche ipotizzato che mettendo in luce cambiamenti strutturali, anziché funzionali, sia necessario attendere più tempo affinché si verifichino dei miglioramenti. Inoltre, gli autori sottolineano come i dati emersi siano una media del gruppo degli ex pazienti COVID e non tutti riportano tali modificazioni.

Cognitivamente, i soggetti infettati hanno riportato maggiori difficoltà nell’attenzione e nelle funzioni esecutive, in assenza di compromissioni nella memoria nonostante le aree individuate fossero ad essa associate. Le difficoltà cognitive trovate sono state associate alle modificazioni longitudinali trovate nel cervelletto.

I ricercatori chiariscono che resta aperta l’ipotesi, ancora da testare, che la perdita di materia grigia e l’aumento del danno tissutale in aree coinvolte nella memoria possano aumentare il rischio di sviluppare futuri problemi di memoria. Inoltre, non escludono la possibilità di conseguenze a lungo termine quali lo sviluppo della malattia di Alzheimer o altre forme di malattie neurodegenerative.

Con l’intento di fornire prove a sostegno della specificità dei propri risultati, i ricercatori hanno analizzato le risonanze prima e dopo l’infezione da polmonite non correlata a SARS-COV-2 in un ristretto gruppo di 11 pazienti e le hanno confrontate con le risonanze di 261 soggetti sani. Sebbene il confronto mostrasse delle differenze significative tra i due gruppi, queste non coincidevano con i cambiamenti strutturali evidenziati nei pazienti COVID.

Un limite dello studio è la mancata conoscenza della variante di SARS-COV-2 che ha infettato ciascun paziente. Con molta probabilità i soggetti dello studio erano stati infettati dalle prime varianti, ad esclusione della Omicron, nonché quelle che provocavano maggiormente sintomi di anosmia. Quindi, non si può escludere che tra i cambiamenti strutturali riportati non vi siano possibili effetti differenti tra i ceppi di SARS-COV-2.

Essendo questo uno studio osservazionale, non è possibile affermare con assoluta certezza la causalità della malattia sulle modificazioni cerebrali trovate. Tuttavia, le ambiguità sono notevolmente ridotte trattandosi di uno studio longitudinale che confronta e analizza “le fotografie” fatte al cervello prima e dopo l’infezione.

In conclusione, dallo studio emerge che l’infezione da SARS-COV-2 può provocare modificazioni cerebrali microstrutturali come riduzione della sostanza grigia in aree associate al gusto e all’olfatto, maggior quantità di marcatori per il danno tissutale e una generale riduzione della dimensione dell’encefalo.

Saranno necessarie indagini future per approfondire le modificazioni strutturali sul lungo tempo, capire il diverso ruolo delle varianti e analizzare la presenza o meno di cambiamenti simili nei soggetti infettati dalla variante Omicron.

Bibliografia

• Douaud G, Lee S, Alfaro-Almagro F, Arthofer C, Wang C, McCarthy P, Lange F, Andersson JLR, Griffanti L, Duff E, Jbabdi S, Taschler B, Keating P, Winkler AM, Collins R, Matthews PM, Allen N, Miller KL, Nichols TE, Smith SM. SARS-CoV-2 is associated with changes in brain structure in UK Biobank. Nature. 2022 Mar 7.

• Gollub RL. Brain changes after COVID revealed by imaging. Nature. 2022 Mar 8.