Immune-mediated and autoimmune disorders of central nervous system after new coronavirus disease

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Autoimmune and immune-mediated diseases of the central nervous system are relatively rare, but potentially severe and disabling complications of the novel coronavirus infection (COVID-19). Despite the lack of exact prevalence of this group among other complications of COVID-19, its study lately receives increasing attention. Big variety of mechanisms could be involved into pathogenesis of autoimmune and immune-mediated disorders of the central nervous system, including the aberrant immune response to direct viral invasion, neuroinflammation and activation of T- and B-lymphocytes, formation of autoantibodies as a result of cross-reactivity or due to molecular mimicry, etc. This review discusses recent data on the pathogenetic mechanisms as well as clinical features of the most common complications of COVID-19: myelitis, MOG-associated diseases, spectrum of neuromyelitis optica disorders. Multiple potential biomarkers detected in post-COVID-19 patients and their diagnostic and clinical value are discussed. Given the increased number of patients having COVID-19, the study of such diseases, their connection with infection, and possible mechanisms seems to be an extremely relevant area of modern neuroimmunology.

About the authors

Alexandra О. Kozlova

Research Center of Neurology

Email: alykozlova96@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2992-0199

M.D., neurologist

Russian Federation, Moscow

Alfiia Kh. Zabirova

Research Center of Neurology

Email: alfijasabirowa@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8544-3107

M.D., neurologist

Russian Federation, Moscow

Ekaterina V. Baydina

Research Center of Neurology

Email: baydina@neurology.ru
ORCID iD: 0000-0001-5911-5855
SPIN-code: 9864-9147

M.D., Ph.D. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Maria N. Zakharova

Research Center of Neurology

Author for correspondence.
Email: zakharova@neurology.ru
ORCID iD: 0000-0002-1072-9968
SPIN-code: 4277-2860

M.D., D.Sc. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

References

  1. Inciardi RM, Lupi L, Zaccone G, et al. Cardiac Involvement in a Patient With Coronavirus Disease 2019 (COVID-19). JAMA Cardiol. 2020;5(7):819–824. doi: 10.1001/jamacardio.2020.1096
  2. Zoghi G, Moosavy SH, Yavarian S, et al. Gastrointestinal implications in COVID-19. BMC Infect Dis. 2021;21(1):1135. doi: 10.1186/s12879-021-06824-y
  3. Gómez-Mesa JE, Galindo-Coral S, Montes MC, Muñoz Martin AJ. Thrombosis and Coagulopathy in COVID-19. Curr Probl Cardiol. 2021;46(3):100742. doi: 10.1016/j.cpcardiol.2020.100742
  4. Sachdeva M, Gianotti R, Shah M, et al. Cutaneous manifestations of COVID-19: Report of three cases and a review of literature. J Dermatol Sci. 2020;98(2):75–81. doi: 10.1016/j.jdermsci.2020.04.011
  5. Seah I, Agrawal R. Can the Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) Affect the Eyes? A Review of Coronaviruses and Ocular Implications in Humans and Animals. Ocul Immunol Inflamm. 2020;28(3): 391–395. doi: 10.1080/09273948.2020.1738501
  6. Espíndola OM, Gomes YCP, Brandão CO, et al. Inflammatory Cytokine Patterns Associated with Neurological Diseases in Coronavirus Disease 2019. Ann Neurol. 2021;89(5):1041–1045. doi: 10.1002/ana.26041
  7. Bernard-Valnet R, Perriot S, Canales M, et al. Encephalopathies Associated With Severe COVID-19 Present Neurovascular Unit Alterations Without Evidence for Strong Neuroinflammation. Neurol Neuroimmunol Neuroinflamm. 2021;8(5): e1029. doi: 10.1212/nxi.0000000000001029
  8. Moody R, Wilson K, Flanagan KL, et al. Adaptive Immunity and the Risk of Autoreactivity in COVID-19. Int J Mol Sci. 2021;22(16):8965. doi: 10.3390/ijms22168965
  9. Guan WJ, Ni ZY, Hu Y, et al. Clinical Characteristics of Coronavirus Disease 2019 in China. N Engl J Med. 2020;382(18):1708–1720. doi: 10.1056/nejmoa2002032
  10. Chou SH, Beghi E, Helbok R, et al. Global Incidence of Neurological Manifestations Among Patients Hospitalized With COVID-19-A Report for the GCS-NeuroCOVID Consortium and the ENERGY Consortium. JAMA Netw Open. 2021;4(5):e2112131. doi: 10.1001/jamanetworkopen.2021.12131
  11. Ariño H, Heartshorne R, Michael BD, et al. Neuroimmune disorders in COVID-19. J Neurol. 2022;269(6):2827–2839. doi: 10.1007/s00415–022–11050-w
  12. Liu JM, Tan BH, Wu S, et al. Evidence of central nervous system infection and neuroinvasive routes, as well as neurological involvement, in the lethality of SARS-CoV-2 infection. J Med Virol. 2021;93(3):1304–1313. doi: 10.1002/jmv.26570
  13. Arbour N, Ekandé S, Côté G, et al. Persistent infection of human oligodendrocytic and neuroglial cell lines by human coronavirus 229E. J Virol. 1999;73(4):3326–3337. doi: 10.1128/jvi.73.4.3326–3337.1999
  14. Sarwar S, Rogers S, Mohamed AS, et al. Multiple Sclerosis Following SARS-CoV-2 Infection: A Case Report and Literature Review. Cureus. 2021;13(10): e19036. doi: 10.7759/cureus.19036
  15. Fleischer M, Köhrmann M, Dolff S, et al. Observational cohort study of neurological involvement among patients with SARS-CoV-2 infection. Ther Adv Neurol Disord. 2021;14:1756286421993701. doi: 10.1177/175628642199370
  16. Jarius S, Pache F, Körtvelyessy P, et al. Cerebrospinal fluid findings in COVID-19: a multicenter study of 150 lumbar punctures in 127 patients. J Neuroinflammation. 2022;19(1):19. doi: 10.1186/s12974-021-02339-0
  17. Remsik J, Wilcox JA, Babady NE, et al. Inflammatory Leptomeningeal Cytokines Mediate COVID-19 Neurologic Symptoms in Cancer Patients. Cancer Cell. 2021;39(2):276–283.e3. doi: 10.1016/j.ccell.2021.01.007
  18. Al-Aly Z, Xie Y, Bowe B. High-dimensional characterization of post-acute sequelae of COVID-19. Nature. 2021;594(7862):259–264. doi: 10.1038/s41586-021-03553-9
  19. Dotan A, Muller S, Kanduc D, et al. The SARS-CoV-2 as an instrumental trigger of autoimmunity. Autoimmun Rev. 2021;20(4):102792. doi: 10.1016/j.autrev.2021.102792
  20. Baranzini SE, Wang J, Gibson RA, et al. Genome-wide association analysis of susceptibility and clinical phenotype in multiple sclerosis. Hum Mol Genet. 2009;18(4):767–778. doi: 10.1093/hmg/ddn388
  21. Lourenço CM, Dupré N, Rivière JB, et al. Expanding the differential diagnosis of inherited neuropathies with non-uniform conduction: Andermann syndrome. J Peripher Nerv Syst. 2012;17(1):123–127. doi: 10.1111/j.1529-8027.2012.00374.x
  22. Song E, Bartley CM, Chow RD, et al. Divergent and self-reactive immune responses in the CNS of COVID-19 patients with neurological symptoms. Cell Rep Med. 2021;2(5):100288. doi: 10.1016/j.xcrm.2021.100288
  23. Xiao M, Zhang Y, Zhang S, et al. Antiphospholipid Antibodies in Critically Ill Patients With COVID-19. Arthritis Rheumatol. 2020;72(12):1998–2004. doi: 10.1002/art.41425
  24. Bertin D, Brodovitch A, Beziane A, et al. Anticardiolipin IgG Autoantibody Level Is an Independent Risk Factor for COVID-19 Severity. Arthritis Rheumatol. 2020;72(11):1953–1955. doi: 10.1002/art.41409
  25. Wang EY, Mao T, Klein J, et al. Diverse Functional Autoantibodies in Patients with COVID-19. Nature. 2021;595(7866):283–288. doi: 10.1101/2020.12.10.20247205
  26. Woodruff MC, Ramonell RP, Nguyen DC, et al. Extrafollicular B cell responses correlate with neutralizing antibodies and morbidity in COVID-19. Nat Immunol. 2020;21(12):1506–1516. doi: 10.1038/s41590-020-00814-z
  27. Jenks SA, Cashman KS, Zumaquero E, et al. Distinct Effector B Cells Induced by Unregulated Toll-like Receptor 7 Contribute to Pathogenic Responses in Systemic Lupus Erythematosus. Immunity. 2018;49(4):725–739.e6. doi: 10.1016/j.immuni.2018.08.015. Erratum in: Immunity. 2020;52(1):203. doi: 10.1016/j.immuni.2019.12.005
  28. Latorre D. Autoimmunity and SARS-CoV-2 infection: Unraveling the link in neurological disorders. Eur J Immunol. 2022;52(10): 1561–1571. doi: 10.1002/eji.202149475
  29. Garg RK, Paliwal VK, Gupta A. Spinal cord involvement in COVID-19: A review. J Spinal Cord Med. 2021;11:1–15. doi: 10.1080/10790268.2021.1888022
  30. West TW, Hess C, Cree BA. Acute transverse myelitis: demyelinating, inflammatory, and infectious myelopathies. Semin Neurol. 2012;32(2):97–113. doi: 10.1055/s-0032-1322586
  31. Román GC, Gracia F, Torres A, et al. Acute Transverse Myelitis (ATM): Clinical Review of 43 Patients With COVID-19-Associated ATM and 3 Post-Vaccination ATM Serious Adverse Events With the ChAdOx1 nCoV-19 Vaccine (AZD1222). Front Immunol. 2021;12:653786. doi: 10.3389/fimmu.2021.653786
  32. Kozlova AO, Eliseeva DD, Simaniv TO, et al. Autoimmune spinal cord lesions associated with novel coronavirus infection. Neurology, Neuropsychiatry, Psychosomatics. 2022;14(Suppl 1):21–28. (In Russ.) doi: 10.14412/2074-2711-2022.1S-21-28
  33. Ramanathan S, Mohammad S, Tantsis E, et al. Clinical course, therapeutic responses and outcomes in relapsing MOG antibody-associated demyelination. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2018;89(2):127–137. doi: 10.1136/jnnp-2017-316880
  34. Mehta P, McAuley DF, Brown M, et al. COVID-19: consider cytokine storm syndromes and immunosuppression. Lancet. 2020;395(10229):1033–1034. doi: 10.1016/s0140-6736(20)30628-0
  35. Lambe J, McGinley MP, Moss BP, et al. Myelin oligodendrocyte glycoprotein-IgG associated disorders (MOGAD) following SARS-CoV-2 infection: A case series. J Neuroimmunol. 2022;370:577933. doi: 10.1016/j.jneuroim.2022.577933
  36. Colantonio MA, Nwafor DC, Jaiswal S, et al. Myelin oligodendrocyte glycoprotein antibody-associated optic neuritis and myelitis in COVID-19: a case report and a review of the literature. Egypt J Neurol Psychiatr Neurosurg. 2022;58(1):62. doi: 10.1186/s41983-022-00496-4
  37. Mariotto S, Carta S, Dinoto A, et al. Is there a correlation between MOG-associated disorder and SARS-CoV-2 infection? Eur J Neurol. 2022;29(6):1855–1858. doi: 10.1111/ene.15304
  38. Marignier R, Hacohen Y, Cobo-Calvo A, et al. Myelin-oligodendrocyte glycoprotein antibody-associated disease. Lancet Neurol. 2021;20(9):762–772. Erratum in: Lancet Neurol. 2021;20(10):e6. Erratum in: Lancet Neurol. 2022;21(1):e1. PMID: 34418402. doi: 10.1016/s1474-4422(21)00218-0
  39. Yi MH, Lee YS, Kang JW, et al. NFAT5-dependent expression of AQP4 in astrocytes. Cell Mol Neurobiol. 2013;33(2):223–232. doi: 10.1007/s10571-012-9889-0
  40. Carnero Contentti E, Correale J. Neuromyelitis optica spectrum disorders: from pathophysiology to therapeutic strategies. J Neuroinflammation. 2021;18(1):208. doi: 10.1186/s12974-021-02249-1
  41. Machado C, Amorim J, Rocha J, et al. Neuromyelitis optica spectrum disorder and varicella-zoster infection. J Neurol Sci. 2015;358(1Pt 2):520–521. doi: 10.1016/j.jns.2015.09.374
  42. Harris MK, Maghzi AH, Etemadifar M, et al. Acute demyelinating disorders of the central nervous system. Curr Treat Options Neurol. 2009;11(1):55–63. doi: 10.1007/s11940-009-0008-6
  43. Mirmosayyeb O, Ghaffary EM, Bagherieh S, et al. Post COVID-19 infection neuromyelitis optica spectrum disorder (NMOSD): A case report-based systematic review. Mult Scler Relat Disord. 2022;60:103697. doi: 10.1016/j.msard.2022.103697

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2022 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».