Evaluation der Beeinflussung des autonomen Nervensystems durch eine SARS-CoV-2 Infektion anhand moderner EKG-Biosignalanalysen

Naumann, Dominik (2024): Evaluation der Beeinflussung des autonomen Nervensystems durch eine SARS-CoV-2 Infektion anhand moderner EKG-Biosignalanalysen. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Hintergrund: Die COVID-19 Pandemie mit über 700 Millionen Erkrankten stellt seit 2019 eine große Herausforderung für das Gesundheitswesen dar. Frühere Studien konnten zeigen, dass es bei hospitalisierten COVID-19 Patienten vermehrt zu Arrhyth-mien sowie weiteren Symptomen eines dysfunktionalen autonomen Nervensystems kommt. Daher wurde eine SARS-CoV-2 spezifische autonome Dysfunktion postuliert. Eine solche autonome Dysfunktion kann durch die EKG-basierten Biosignale Periodic Repolarization Dynamics (PRD) und Dezelerationskapazität (DC) analysiert werden. Bislang ist unbekannt, ob bei COVID-19 Patienten ein signifikanter Anstieg des PRDs bzw. eine Reduktion der DC im Sinne einer autonomen Dysfunktion nachgewiesen wer-den kann. Zudem ist nicht erforscht, ob diese vegetativen Veränderungen tatsächlich virusspezifisch sind. Methodik: Zur Beantwortung dieser Fragestellungen wurden Patienten ohne zugrunde-liegende strukturelle Herzerkrankungen oder Vorerkrankungen mit erhöhter Aktivität des Immunsystems, die während der Delta-Welle (2021 – 2022) am LMU Klinikum be-handelt wurden, eingeschlossen. Als gesunde Vergleichskohorte wurde ein gematchtes Subkollektiv der KORA-Studie gebildet. Zwei weitere Kohorten bestanden aus Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie sowie hospitalisierten Patienten ohne akute infekti-ologische Erkrankung. Die Biosignal-Parameter PRD und DC wurden aus klinischen EKGs berechnet. Zusätzlich wurden laborchemische Parameter (C-reaktives Protein, Procalcitonin, Interleukin-6, Leukozyten, Troponin-T, D-Dimer), die Symptomlast, der Sauerstoffbedarf, die Viruslast sowie radiologische Daten erhoben. Ergebnisse: Insgesamt wurden 30 Patienten (47% – 60% männlich) pro Kohorte ein-geschlossen, die im Median 62,5 bis 67,6 Jahre alt waren. Die mediane Viruslast betrug 39.500.000 Kopien/ml, Troponin-T und D-Dimer waren in 23% bzw. 76% der COVID-19 Fälle erhöht. Im primären Endpunkt fand sich eine erhöhte PRD und verminderte DC (beide p < 0,001) im Vergleich zu einer gematchten Bevölkerungsstichprobe. Verglichen mit hospitalisierten Patienten mit Pneumonie und ohne akute Infektion konnte kein signi-fikanter Unterschied der PRD (p = 0,47) und DC (p = 0,418) bei COVID-19 nachgewie-sen werden. In Subanalysen zeigte sich zudem eine signifikante Assoziation zwischen PRD und der Symptomlast sowie dem Sauerstoffbedarf. Fazit: In dieser Arbeit konnte eine signifikante autonome Dysfunktion bei COVID-19 Patienten gezeigt werden. Zudem ließ sich in der hier erstmals durchgeführten Analyse von mild bis moderat erkrankten, hospitalisierten COVID-19 Patienten mit Pneumonie Patienten und einer hospitalisierten Kohorte ohne akute infektiologische Erkrankung nachweisen, dass diese autonome Dysfunktion nicht SARS-CoV-2 spezifisch, sondern am ehesten inflammationsassoziiert ist.

Abstract

Background: The SARS-CoV-2 pandemic with over 700 million cases constitutes a huge burden on the health system in every country. Prior studies have shown that ar-rythmias as well as further symptoms of a dysfunctional autonomic nervous system are common among hospitalized patients with COVID-19. As a result, the hypothesis of a virus-related autonomic dysfunction that may influence the course of the disease has been proposed. Modern ECG-based biosignals like Periodic Repolarization Dynamics (PRD) and Deceleration Capacity (DC) can display such an autonomic dysfunction. Therefore, the questions emerge whether an increased PRD or decreased DC can be measured in hospitalized COVID-19 patients and if so, whether these changes are spe-cific for the SARS-CoV-2 virus. Methods: To answer these questions 90 patients without structural heart disease or any prior disease causing an increased inflammatory state treated at LMU Hospital dur-ing the Delta wave (2021 – 2022) were included in this study. As a healthy control group a subpopulation matched for age and gender was drawn from the KORA study. Two further cohorts included patients with community-acquired pneumonia and hospitalized patients without acute infectious disease. PRD and DC parameters were calculated from clinical ECGs based on Frank-leads. Furthermore, laboratory values like C-reactive protein, procalcitonin, interleukin-6, leukocytes, Troponin-T and D-dimer as well as the patient’s symptoms, need for oxygen supplementation, viral load and radiologic data were evaluated. Results: A total of 30 patients (47 – 60% male) with a median age of 62,5 – 67,6 years were included in each cohort. The median viral load amounted to 39.500.000 copies/ml, the average CRB-65 score was 1. Troponin-T and D-dimer were increased in 23% and 76% in COVID-19 patients respectively. Concerning the primary endpoint, a significant increase in PRD and decrease in DC (both p < 0,001) could be measured compared to healthy controls. In contrast, when compared to hospitalized patients with pneumonia or without acute infectious disease no significant difference was observed in both PRD (p = 0,47) and DC (p = 0,418). Subanalyses showed a significant association between PRD and the presence of symptoms as well as the need for oxygen supplementation. Conclusion: In this research a significant autonomic dysfunction in patients with COVID-19 could be demonstrated. Furthermore, this study is the first to compare hos-pitalized patients with mild to moderate COVID-19 to patients with a community-acquired pneumonia as well as a hospitalized control group without acute inflammatory disease and to show that the autonomic dysfunction observed is not SARS-CoV-2 specific but rather mediated by inflammation in general.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 10. September 2024
• 1. Bericht­erstatter:in: Rizas, Konstantinos