Occasional cases of viral escape in cerebrospinal fluid (CSF) despite suppression of plasma human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) RNA have been reported. We investigated CSF viral escape in subjects treated with commonly used antiretroviral therapy regimens in relation to intrathecal immune activation and central nervous system penetration effectiveness (CPE) rank.Sixty-nine neurologically asymptomatic subjects treated with antiretroviral therapy >6 months and plasma HIV-1 RNA <50 copies/mL were cross-sectionally included in the analysis. Antiretroviral therapy regimens included efavirenz, lopinavir/ritonavir or atazanavir/ritonavir combined with tenofovir, abacavir, or zidovudine and emtricitabine or lamivudine. HIV-1 RNA was analyzed with real-time polymerase chain reaction assays. Neopterin was analyzed by enzyme-linked immunosorbent assay.Seven (10%) of the 69 subjects had detectable CSF HIV-1 RNA, in median 121 copies/mL (interquartile range, 54-213 copies/mL). Subjects with detectable CSF virus had significantly higher CSF neopterin and longer duration of treatment. Previous treatment interruptions were more common in subjects with CSF escape. Central nervous system penetration effectiveness rank was not a significant predictor of detectable CSF virus or CSF neopterin levels.Viral escape in CSF is more common than previously reported, suggesting that low-grade central nervous system infection may continue in treated patients. Although these findings need extension in longitudinal studies, they suggest the utility of monitoring CSF responses, as new treatment combinations and strategies modify clinical practice.

Abstract

Background

 Neurologic manifestations are well-recognized features of coronavirus disease 2019 (COVID-19). However, the longitudinal association of biomarkers reflecting CNS impact and neurological symptoms is not known. We sought to determine whether plasma biomarkers of CNS injury were associated with neurologic sequelae after COVID-19. 

Methods

 Patients with confirmed acute COVID-19 were studied prospectively. Neurological symptoms were recorded during the acute phase of the disease and at six months follow-up, and blood samples were collected longitudinally. Healthy age-matched individuals were included as controls. We analysed plasma concentrations of neurofilament light-chain (NfL), glial fibrillary acidic protein (GFAp), and growth differentiation factor 15 (GDF-15). 

Findings

 One hundred patients with mild (n = 24), moderate (n = 28), and severe (n = 48) COVID-19 were followed for a median (IQR) of 225 (187–262) days. In the acute phase, patients with severe COVID-19 had higher concentrations of NfL than all other groups (all p < 0·001), and higher GFAp than controls (p < 0·001). GFAp was also significantly increased in moderate disease (p < 0·05) compared with controls. NfL (r = 0·53, p < 0·001) and GFAp (r = 0·39, p < 0·001) correlated with GDF-15 during the acute phase. After six months, NfL and GFAp concentrations had normalized, with no persisting group differences. Despite this, 50 patients reported persistent neurological symptoms, most commonly fatigue (n = 40), "brain-fog" (n = 29), and changes in cognition (n = 25). We found no correlation between persistent neurological symptoms and CNS injury biomarkers in the acute phase. 

Interpretation

 The normalization of CNS injury biomarkers in all individuals, regardless of previous disease severity or persisting neurological symptoms, indicates that post COVID-19 neurological sequelae are not accompanied by ongoing CNS injury. 

Funding

 The Swedish State Support for Clinical Research, SciLifeLab Sweden, and the Knut and Alice Wallenberg Foundation have provided funding for this project.

Abstract A wide range of neurological manifestations have been associated with the development of COVID-19 following SARS-CoV-2 infection. However, the etiology of the neurological symptomatology is still largely unexplored. Here, we used state-of-the-art multiplexed immunostaining of human brains ( n = 6 COVID-19, median age = 69,5 years; and n = 7 control, median age = 68 years), and demonstrated that expression of the SARS-CoV-2 receptor ACE2 is restricted to a subset of neurovascular pericytes. Strikingly, neurological symptoms were exclusive to, and ubiquitous in, patients that exhibited moderate to high ACE2 expression in peri-vascular cells. Viral particles were identified in the vascular wall and paralleled by peri-vascular inflammation, as signified by T cell and macrophage infiltration. Furthermore, fibrinogen leakage indicated compromised integrity of the blood-brain barrier. Notably, cerebrospinal fluid from an additional 16 individuals ( n = 8 COVID-19, median age = 67 years; and n = 8 control, median age = 69,5 years) exhibited significantly lower levels of the pericyte marker PDGFRβ in SARS-CoV-2-infected cases, indicative of disrupted pericyte homeostasis. We conclude that pericyte infection by SARS-CoV-2 underlies virus entry into the privileged central nervous system space, as well as neurological symptomatology due to peri-vascular inflammation and a locally compromised blood-brain barrier.

Abstract Background The incidence and clinical relevance of asymptomatic cerebrospinal fluid escape (CSF-E) during antiretroviral therapy (ART) is uncertain. We examined the impact and incidence of asymptomatic CSF-E in a Swedish HIV cohort. Methods Neuroasymptomatic people living with HIV (PLWH) who have been on ART for at least six months with suppressed plasma viral load were followed longitudinally. CSF-E was defined as either increased CSF HIV-1 RNA with concurrent plasma suppression or as CSF HIV-1 RNA exceeding that in plasma when both were quantifiable. Paired CSF and plasma were analyzed for HIV-1 RNA, neopterin, neurofilament light protein (NfL), white blood cell (WBC) count, and albumin ratio. Results Asymptomatic CSF-E (cut-off 50 copies/mL) was found in 4/173 PLWH (2%) and 5/449 samples (1%). The corresponding proportions were 8% of PLWH and 4% for samples using a 20 copies/mL cut-off for CSF HIV-1 RNA. CSF-E samples (cut-off 20 copies/mL) had a 25% higher geometric mean of CSF neopterin (P = .01) and 8% higher albumin ratio (P = .04) compared to samples without CSF-E. No differences were observed in CSF NfL levels (P = .8). The odds ratio for increased CSF WBC (≥ 3 cells/μL) in samples with CSF-E was 3.9 (P = .004), compared to samples without elevated CSF viral load. Conclusion Asymptomatic CSF-E was identified in only four (2%) PLWH, with no cases of continuous CSF-E observed. Increased CSF HIV-1 RNA was associated with biomarkers of CNS immune activation and blood-brain-barrier impairment, but not with biomarkers of neuronal injury.