The newly identified severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) causes COVID-19, a pandemic respiratory disease. Moreover, thromboembolic events throughout the body, including in the CNS, have been described. Given the neurological symptoms observed in a large majority of individuals with COVID-19, SARS-CoV-2 penetrance of the CNS is likely. By various means, we demonstrate the presence of SARS-CoV-2 RNA and protein in anatomically distinct regions of the nasopharynx and brain. Furthermore, we describe the morphological changes associated with infection such as thromboembolic ischemic infarction of the CNS and present evidence of SARS-CoV-2 neurotropism. SARS-CoV-2 can enter the nervous system by crossing the neural-mucosal interface in olfactory mucosa, exploiting the close vicinity of olfactory mucosal, endothelial and nervous tissue, including delicate olfactory and sensory nerve endings. Subsequently, SARS-CoV-2 appears to follow neuroanatomical structures, penetrating defined neuroanatomical areas including the primary respiratory and cardiovascular control center in the medulla oblongata.

COVID-19-induced "acute respiratory distress syndrome" (ARDS) is associated with prolonged respiratory failure and high mortality, but the mechanistic basis of lung injury remains incompletely understood. Here, we analyze pulmonary immune responses and lung pathology in two cohorts of patients with COVID-19 ARDS using functional single-cell genomics, immunohistology, and electron microscopy. We describe an accumulation of CD163-expressing monocyte-derived macrophages that acquired a profibrotic transcriptional phenotype during COVID-19 ARDS. Gene set enrichment and computational data integration revealed a significant similarity between COVID-19-associated macrophages and profibrotic macrophage populations identified in idiopathic pulmonary fibrosis. COVID-19 ARDS was associated with clinical, radiographic, histopathological, and ultrastructural hallmarks of pulmonary fibrosis. Exposure of human monocytes to SARS-CoV-2, but not influenza A virus or viral RNA analogs, was sufficient to induce a similar profibrotic phenotype in vitro. In conclusion, we demonstrate that SARS-CoV-2 triggers profibrotic macrophage responses and pronounced fibroproliferative ARDS.

Abstract Objective To investigate whether low-density granulocytes (LDGs) are a immunophenotypic feature of patients with multiple sclerosis (MS) and/or neuromyelitis optica spectrum disorder (NMOSD). Methods Blood samples were collected from 26 patients with NMOSD and 20 patients with MS, as well as from 18 patients with Systemic Lupus Erythematosus (SLE) and 23 Healthy Donors (HD). We isolated peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) with density gradient separation and stained the cells with antibodies against CD14, CD15, CD16, and CD45, and analysed the cells by flow cytometry or imaging flow cytometry. We defined LDGs as CD14 - CD15 high and calculated their share in total PBMC leukocytes (CD45 + ) as well as the share of CD16 hi LDGs. Clinical data on disease course, medication, and antibody status were obtained. Results LDGs were significantly more common in MS and NMOSD than in HDs, comparable to SLE samples (median values HD 0.2%, MS 0.9%, NMOSD 2.1%, SLE 4.3%). 0/23 of the HDs, but 17/20 NMOSD and 11/17 MS samples as well as 13/15 SLE samples had at least 0.7 % LDGs. NMOSD patients without continuous immunosuppressive treatment had significantly more LDGs compared to their treated counterparts. LDG nuclear morphology ranged from segmented to rounded, suggesting a heterogeneity within the group. Conclusion LDGs are a feature of the immunophenotype in some patients with MS and NMOSD.

Abstract The newly identified severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) causes COVID-19, a pandemic respiratory disease presenting with fever, cough, and often pneumonia. Moreover, thromboembolic events throughout the body including the central nervous system (CNS) have been described. Given first indication for viral RNA presence in the brain and cerebrospinal fluid and in light of neurological symptoms in a large majority of COVID-19 patients, SARS-CoV-2-penetrance of the CNS is likely. By precisely investigating and anatomically mapping oro- and pharyngeal regions and brains of 32 patients dying from COVID-19, we not only describe CNS infarction due to cerebral thromboembolism, but also demonstrate SARS-CoV-2 neurotropism. SARS-CoV-2 enters the nervous system via trespassing the neuro-mucosal interface in the olfactory mucosa by exploiting the close vicinity of olfactory mucosal and nervous tissue including delicate olfactory and sensitive nerve endings. Subsequently, SARS-CoV-2 follows defined neuroanatomical structures, penetrating defined neuroanatomical areas, including the primary respiratory and cardiovascular control center in the medulla oblongata.