症例報告

症例報告。COVID-19に対するBNT162b2 mRNAワクチ
ン接種後の多巣性壊死性脳炎と心筋炎について
Michael Mörz
ゲオルク・シュモル病理学研究所、ドレスデン市立病院、フリードリヒ通り 41、01067 ドレスデン、
ドイツ； michael.moerz@klinikum-dresden.de

概要：本報告では、3回目のCOVID-19ワクチン接種後3週間で死亡した76歳のパーキンソン病（
PD）の症例を紹介する。この患者は2021年5月にChAdOx1 nCov-19ベクターワクチンを初回接種し、その後、BNT162b2 mRNAワクチンを7月と12月に2回接種した。死亡前の臨床症状が曖昧であったため、遺族から剖検を依頼された。死後の検査でPDが確認された。さらに、誤嚥性肺炎と全身性動脈硬化症の徴候が認められた。しかし、脳の病理組織学的分析では、急性血管炎（主にリンパ球性）と、グリアおよびリンパ球反応を含む顕著な炎症を伴う原因不明の多巣性壊死性脳炎という、これまで疑われていなかった所見が発見された。心臓では、慢性心筋症の兆候に加え、軽度の急性リンパ組織球性心筋炎と血管炎が見られた。この患者にはCOVID-19の既往はなかったが，SARS-CoV-2抗原（スパイク蛋白とヌクレオカプシド蛋白）の免疫組織化学的検査を行った
ところ，スパイク蛋白のみが検出された．驚いたことに、脳と心臓の炎症巣内、特に小血管の内皮細胞ではスパイク蛋白のみが検出され、ヌクレオカプシド蛋白は検出されなかった。ヌクレオカプシド蛋白が検出されなかったことから、スパイク蛋白の存在は、ウイルス感染ではなく、ワクチン接種によるものと考えざるを得ない。この結果は、遺伝子ベースのCOVID-19ワクチンによる脳炎と心筋炎の既報を裏付けるものである。

引用Mörz, M. A Case
Report:BNT162b2 mRNAワクチン
接種後の多巣性壊死性脳炎および心筋炎の症例報告。

キーワードCOVID-19ワクチン接種、壊死性脳炎、心筋炎、スパイクプロテイン検出、ヌクレオ
カプシドタンパク質検出、剖検

COVID-19です。ワクチン 2022, 10,1651.
https://doi.org/10.3390/
vaccines10101651
アカデミックエディターシム・ソンリョル

受領しました。2022年8月31日
受理：2022年9月27日

1. はじめに

発行：2022年10月1日
出版社からのコメント：MDPIは、出版された地図や機関名における管轄権の主張に関して中立的な立場をとっています。

著作権：© 2022 著者によるものです。 ラ イ セ ン シ ー ： MDPI, Basel,
Switzerland.この記事は、クリエイ
ティブ・コモンズ 表示 (CC BY) ライ
センス(https://creativecommons.org/license

2019年に重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）が出現し、その後
COVID-19 が 世 界 的 に 広 が っ た こ と か ら 、ワ ク チ ン の 迅 速 な 開 発 ・ 展 開 に よ り 、
COVID-19パンデミックの進行を食い止める必要性が認識されるようになった。最近のゲノミクスの進歩は、DNAベースの非反復性ウイルスベクター、およびmRNAベースのワクチンなど、これらの新規ワクチンを作成するための遺伝子ベースの戦略を促進し、さらに積極的に短縮されたスケジュールで開発されました[1-4]。
WHOの緊急時使用リスト作成手続き（EUL）は、品質、安全性、有効性、実績の証拠に基づいて医薬品の受け入れ可能性を決定するものであり[5]、これらのワクチンは開発開始後1～2年で市場に出ることが許可されました。第3相臨床試験の公表された結果では、重篤な副作用はわずかしか報告されていない[2,6-8]。しかし、その後、重篤な、あるいは致命的な有害事象が発生する可能性があることが明らかになりました。臨床医は、患者の有害事象を早期に発見し管理するために、このような症例報告に注意する必要があります。さらに

s/by/4.0/) の条件に基づいて配布されるオープンアクセス記事です。

Vaccines 2022, 10, 1651. https://doi.org/10.3390/vaccines10101651

www.mdpi.com/journal/vaccines

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しかし，COVID-19接種に関連する死亡例については，組織学的な検討も含め，漠然とした状況でも十分な死後調査を検討する必要がある．今回，2種類のCOVID-19ワクチン
を合計3回接種し，2回目のmRNA-BNT162bワクチン接種後3週目に死亡した76歳の高齢者の症例を報告する．剖検と組織学的検査により，予期せぬ新型脳炎と小血管の病理学的変化を伴う軽度の心筋炎が発見された．これらの所見は，SARS-CoV-2スパイク蛋白の免疫組織化学的証明により，先行するCOVID-19ワクチン接種との因果関係が確立された．本研究で紹介した方法は，曖昧な症例においてCOVID-19ワクチン接種によるものか感染によるものかを区別するのに有用であると思われる．
2. 材料と方法
2.1. 定期的な組織検査
ホルマリン固定した組織をルーチンに処理し、パラフィン包埋組織を5μmに切り出
し、ヘマトキシリン・エオジン（H&E）で染色し、組織病理学的検査を行った。
2.2. 免疫組織化学
免疫組織化学的染色は、心臓と脳について、完全自動免疫染色システム（Ventana
Benchmark, Roche）を用いて行った。すべての抗体に抗原賦活法（Ultra CC1, Roche
Ventana）が用いられた。使用した抗体の標的抗原と希釈倍率を表1にまとめた。一次抗体とのインキュベーションは、各ケースで30分間行われた。SARS-CoV-2陽性COVID-19
患者の組織は、SARS-CoV-2-spikeおよびnucleocapsidに対する抗体のコントロールとして使用した(図1)。in vitroでトランスフェクトした培養細胞（以下参照）を、vac-cineによるスパイクタンパク質発現の検出のための陽性対照として、またヌクレオカプシドタ
ン パ ク の 検 出 の た め の 陰 性 対 照 と し て 使 用 し た 。 ス ラ イ ド を 光 学 顕 微 鏡 （ Nikon
ECLIPSE 80i）で観察し、カメラシステムMotic® Europe Motic MP3により代表画像を取り込んだ。
表1.免疫組織化学に使用した一次抗体。組織切片は、表に記載したように希釈した当該抗体と30分間インキュベートした。

標的抗原

メーカー

CD3（Tリンパ球が発現する。）
CD68（単球系細胞で発現。）
SARS-CoV-2-スパイクサブユニット
1
SARS-CoV-2-ヌクレオキャプシド

サイトメッドダコ
プロサーキット
プロサーキッ
ト

クロー
ン
ZM-45
PG-M1
9083

希釈
1:200
1:100
1:500

インキュベーシ
ョン時間
30分
30分
30分

35-7201:500

30分

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図1.急性症状のSARS-CoV-2感染者（PCRで確認）の鼻腔塗抹標本。繊毛上皮の存在に注意。2つのSARS-CoV-2抗原（スパイクおよびヌクレオカプシドタンパク質）に対する免疫組織化学的検査
では、感染後に予想されるように両者に陽性反応が見られた。(a)スパイクタンパク質の検出。ス
パイクサブユニット1 SARS-CoV-2タンパク質の検出の陽性対照。鼻粘膜の繊毛上皮の数カ所に
DABの茶色い粒状の沈着が見られる（赤矢印）。ヌクレオキャプシドに比べ、DAB顆粒は少なく、DABの粒状沈着が密でない。(b) ヌクレオカプシドタンパク質の検出。ヌクレオカプシドSARSCoV-2タンパク質の検出のための陽性対照。鼻粘膜のいくつかの繊毛上皮は、免疫組織化学的にDABの密集した茶色がかった粒状の沈着を示す（例の赤い矢印）。スパイク検出と比較すると、DABの顆粒はより細かく、より密に詰まっていることがわかる。倍率は400x.

2.3. ワクチン誘発スパイクタンパク質の免疫組織化学的検出のための陽性対照試料の調製について細胞培養とトランスフェクション卵巣癌細胞株（OVCAR-3およびSK-OV3、CSL
cell Lines Service、ハイデルベルク、ドイツ）を、Glutamax（Sigma-Aldrich、セントルイス、米国）、10％FCS（Gibco、上海、中国）およびゲンタマイシン（最終濃度20μg／mL、Gibco）を補充したDMEM／HAMS-F12培地で平底75cm2細胞培養フラス
コ（セルスター）内で70％のコンフルエンスまで培養し、湿式細胞培養器内で37℃、5％ の CO2 で 処 理 し た 。 ト ラ ン ス フ ェ ク シ ョ ン の た め に 、 培 地 を 完 全 に 除 去 し 、BNT162b2（ファイザー／バイオテック）の場合には1：500、mRNA-1273（モデナ）、
Vaxzevria（アストラゼネカ）、Jansen（COVID-19ワクチンJansen）の場合には1：100に希釈した注射液を元の瓶から直接含む2mLの新しい培地で細胞を1時間インキュベー
トした。その後、さらに15mLの新鮮な培地を細胞培養物に加え、さらに3日間コンフル
エンスまで細胞を増殖させた。
トランスフェクト細胞からの組織ブロックの調製。トランスフェクト細胞から細胞培養液を除去し、単層をPBSで2回洗浄し、0.25% Trypsin-EDTA (Gibco) 1 mLを加えてトリプシン処理し、PBS/10% FCS 10 mLで収穫し、PBSで2×洗浄し、280×gで10分間ずつ遠心分離した。細胞ペレットは2 mLのPBS/4%ホルマリンで8℃にて一晩固定し、PBSで1回洗浄した。遠心分離後に残った細胞ペレットを200μLずつPBSに懸濁し、400μLの2％
アガロースin PBS溶液（40℃前後に予冷）と混合し、直ちに小（1cm）ディッシュに移して固定を行った。固定されアガロース包埋された細胞ペレットは、組織サンプルと並行してパラフィン包埋を行うまで4%ホルマリン/PBSで保存された。
2.4. 事例紹介と解説
2.4.1. クリニカルヒストリー
本報告は、パーキンソン病（PD）の既往を持つ76歳男性が、3回目のCOVID-19ワ
クチン接種後3週間で逝去した症例である。2021年5月の初回接種（ChAdOx1 nCov-19
ベクターワクチン）当日、顕著な循環器系の副作用が出現し、主治医への相談が繰り返されました。2021年7月の2回目の接種（BNT162b2 mRNAワクチン／Comirnaty）後、家族は明らかな行動・心理的変化を指摘した（例：もう触られたくない、不安の増大、
無気力、近親者にも社会的引きこもりを経験した）。さらに、PDの症状が著しく悪化
し、重度の運動障害と車椅子のサポートが何度も必要になった。最初の2回のワクチン接種後もこれらの副作用から完全に回復することはなかったが、それでも2021年12月に再度ワクチン接種を行った。3回目の接種（BNT162b2の2回目の接種）から2週間後、夕食時に突然倒れました。驚くべきことに、咳や食べ物の誤嚥の兆候はなく、ただ黙って倒れていた。その後、多少回復したが、1週間後、再び食事中に突然倒れた。救急隊が呼ばれ、長時間の蘇生処置が行われたが、成功した。

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(1時間以上）、病院に搬送され、直接人工コ・マを入れたが、その後間もなく死亡した。臨床診断は誤嚥性肺炎による死亡であった。家族によると、過去にCOVID-19の臨床・検査診断歴はなかったという。
2.4.2. 解剖
剖検は、生前の症状が曖昧であったため、家族から依頼され承諾したものである。
剖検は巨視的および顕微鏡的調査を含む標準的な手順で行われた。脳（前頭葉皮質、黒質、ruber核）および心臓（左心室および右心室心臓組織）を含む、組織学的検査用の肉眼的脳組織が準備された。
3. 結果
3.1. 解剖所見
解剖学的仕様体重、身長、体内器官のスペックは表2の通りであった。
表 2.解剖学的仕様。

項目
体重
高さ
心臓の重さ
脳内重量
肝臓重量

測定
60kg
175cm
410 g
1560 g1500 g脳。脳組織の巨視的検査では、右海馬の部位に外接する脳実質の壊死を認めた。黒質では色素ニューロンの脱落が見られた。顕微鏡的には、左前頭部に炎症性の破片反応を伴うラクナ壊死の領域がいくつか検出された（図2）。Nucleus ruberをH&Eで染色す
ると、神経細胞死、ミクログリア、リンパ球の浸潤が認められた（Figure 3）。さらに、左右の前頭葉皮質、脳室傍、黒質、核にミクログリアとリンパ球の反応と、時に好中性顆粒球を含む混合浸潤を伴うリンパ球性血管炎がみられた（図4）。また、脳毛細血管に炎症性変化が見られる箇所では、内皮内のアポトーシス細胞死の兆候も見られた（
図4）。髄膜所見は特記すべきものはなかった。これらの所見は、多巣性壊死性脳炎を示唆するものであった。さらに、大脳血管に程度の差こそあれ慢性動脈硬化性病変が認められたが、これについては「血管系」の項で詳しく述べる。
パーキンソン病（PD）。脳組織のマクロ観察および組織学的検査により、色素ニ
ューロンの消失を伴う黒質の両側蒼白化が認められた。また、色素を貯蔵するマクロフ
ァージや、グリア脱皮反応を伴う神経細胞壊死が散見された。これらの所見はPDを示
唆するものであり、臨床診断を確定するものであった。
胸腔。胸部は漏斗状で、肋骨の連続骨折（右は第2～5肋骨、左は第2～6肋骨）が認められるが、これは心肺蘇生を受けた患者によく見られる像である。気管内チューブは適切に挿入されていた。左大腿静脈に中心静脈カテーテルを定期的に留置した形跡があった．左橈骨動脈に動脈カテーテルを定期的に留置した形跡がある。を行った．

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尿道カテーテルも挿入されていた。右肩の前面に長さ9cmの皮膚痕があった。
肺。肺の顕微鏡検査では、濁った分泌物や膿性の斑点が見られ、実質は著しく脆くなっていた。胸膜には右側450mL、左側400mLの漿液性胸水が貯留していた。両側の粘膜膿性気管支炎は，気管と気管支に多量の膿性分泌物を認めた．両側の慢性破壊性肺気腫が検出された．両側の気管支肺炎は、下肺葉の多段階の展開と葉が分泌物と脆弱な実質で満たされていることが認められた。さらに、さまざまな程度の慢性動脈硬化性病変が認められ、これについては「血管系」の項で詳しく述べる。
心臓心臓の巨視的検査では、心房と心室の外反を含む急性および慢性心血管系不全の症状が認められた。さらに、左室肥大を認めた（壁厚：18mm、心臓重量：410g、体重：60kg、身長：1.75m）。肺水腫、脳浮腫、脳うっ血、慢性肝うっ血、腎組織浮腫、下垂体組織浮腫などの組織うっ血（心不全によるものと思われる）を認めた。さらに、ショック性腎臓障害の証拠もあった。心臓の組織学的検査では、細かい点状の線維化と組織球浸潤を伴う軽度の心筋炎が認められた（図5）。さらに、「血管系」で詳述する
程度の差はあれ、慢性動脈硬化性病変が見られた。これらに加えて、心臓にはより急性の心筋と血管の変化が見られた。それらは、泡沫組織球やリンパ球の浸潤、好酸球増多、心筋細胞の過収縮を特徴とする軽度の心筋炎の徴候から成っていた。さらに、心臓の毛細血管やその他の細い血管に軽度の急性血管炎が観察された。これらは、軽度のリンパ球-組織球の浸潤、顕著な内皮の腫脹と空胞化、多巣性の筋細胞変性と凝固壊死、および単一内皮細胞と血管筋細胞の核分裂で構成されていた（図5）。また、内皮表面に血漿凝固塊・フィブリン塊の付着が見られることがあり、内皮の損傷を示唆する（図5）。
血管系（大血管）。肺動脈は外反とリピドーシスを示した。腎臓ではわずかなび
まん性の糸球体硬化と動脈硬化が認められ、腎皮質瘢痕（最大径10mm）を伴っていた。この所見は全身の動脈硬化と全身性高血圧を示唆するものである。大動脈とその分枝、冠状動脈などの大動脈には、さまざまな程度の動脈硬化と軽度から中等度の狭窄が認められました。さらに、頸部動脈に軽度の結節性動脈硬化症が認められた。上行大動脈，大動脈弓，胸部大動脈には，中等度の結節性，部分的な石灰化動脈硬化がみられた．
脳底動脈は軽度の動脈硬化を示した．腹部大動脈と腸骨動脈には高度の結節性動脈硬化と石灰化動脈硬化が、右冠動脈には中等度の狭窄がみられた。冠動脈の検査では、左冠動脈でより多くの動脈硬化と狭窄が様々な程度で認められた。左冠動脈前下行枝（LAD）は高度の動脈硬化と中等度の狭窄を示した。左回旋動脈（左冠動脈回旋枝）の動脈硬化と狭窄は軽度であった．軽度の脳底動脈硬化。腹部大動脈と腸骨動脈に高度の結節性・石灰化性動脈硬化症。右冠動脈の中等度の狭窄性動脈硬化症．リンパ球性動脈周囲炎も検出された。

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図2.前頭部の脳。全体像(a)ですでに、変性と炎症過程を示す、実質細胞数の増加を伴う顕著な空胞が認められる。高倍率画像（b）では、神経細胞およびグリア細胞のびまん性および帯状死、ミクログリアの活性化、顆粒球およびリンパ球による炎症性浸潤を伴う急性脳障害が確認される。1：神経細胞死（赤い細胞質を持つ細胞）、2：ミクログリアの増殖、3：リンパ球。H&E染色。倍率40×（a）、200×（b）。

図3.脳、神経核。全体像（a）では、炎症とグリア反応が進行していることを示す、細胞数の増加を伴う顕著な局所的な壊死に注目。高倍率画像（b）では、神経細胞の死滅が明らかであり、グリア細胞の増加を伴っている。ミクログリアの活性化と、主にリンパ球系の炎症性細胞浸潤の存在に注意。1：好酸球増多と細胞核の破壊を伴う神経細胞死と核溶解の徴候（核内容は細胞質内に分布している）；2：ミクログリア（例）；3：リンパ球（例）。H&E染色。倍率40×（a）、400×（b）。

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図4.脳、脳室周囲血管炎。血管炎の顕著な徴候を示す毛細血管を通る断面図。内皮細胞（5）は腫脹と空胞化を示し、核の肥大化とともに数が増加しており、活性化を示している。さらに、内皮層内には、リンパ球（1）、顆粒球（2）、組織球（4）からなる混合炎症細胞浸潤が存在する。隣接する脳組織にもリンパ球や活性化したミクログリアが存在し、炎症（脳炎）の徴候が見られる(3)。H&E。倍率：200×（a）、400×（b）。

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図5.心臓の左心室。(a):間質性浮腫（7）と軽度のリンパ球-組織球浸潤（2＋4）を認める。心筋細胞変性の徴候（5）、細胞質の過好酸球と単一収縮帯を伴う。(d):血管壁内のリンパ球浸潤（2）、内皮の腫脹と空胞化（3）、核分裂の兆候を伴う血管筋細胞の空胞化（1）により、急性変性とそれに伴う炎症の兆候を示す動静脈。血管内腔（d）では、内皮表面に付着した血漿凝固・フィブリン塊に注目し、内皮の損傷を示唆する。1：血管筋細胞（pyknotic）、2：リンパ球、3：腫脹した内皮細胞、4：マクロファージ、5：壊死した心筋細胞、6：好酸性顆粒球、7（青線）：間質性浮腫。H&E染色。倍率：200倍（a）、（c）、40倍（b）、詳細拡大図（d）。

3.2. その他の所見--

口腔内：舌筋下の出血を伴う舌咬合を検出（舌咬合はてんかん発作によく見られる）。
副腎：両側軽度皮質過形成。
結腸：S状結腸が糞便インパクションで細長くなっていた。
腎臓：わずかなびまん性糸球体硬化症と動脈硬化症、腎皮質瘢痕（直径最大10mm）、両側の軽度活動性腎炎と尿嚢炎、およびショック腎の証拠があります。
肝臓：わずかなリポフスチン症。
脾臓：軽度の急性脾臓炎。
胃：軽度のびまん性胃粘膜出血。
甲状腺：チョコレート嚢胞（直径0.5cmまで）を伴う両側結節性甲状腺腫。
前立腺：良性結節性前立腺肥大症、慢性持続性前立腺炎。

3.3. 免疫組織化学的解析
SARS-CoV-2抗原（スパイク蛋白とヌクレオキャプシド）の存在について、脳と心臓の免疫組織化学的染色を行ったところ、SARS-CoV-2抗原が検出された。脳では、SARS-CoV-2のスパイク蛋白サブユニット1が壊死部の内皮、ミクログリア、アストロサ
イトで検出された（図6、7）。さらに、胸部、腹部大動脈、腸骨枝、脳底動脈に存在するリンパ球性動脈周囲炎部位でもスパイクタンパク質を確認することができた（図8）。SARS-CoV-2サブユニット1はマクロファージや血管壁の細胞、特に内皮（図9）、
Nucleus ruber（図10）に見いだされた。一方、SARS-CoV-2のヌクレオキャプシドプロ
テインは、対応するどの組織切片にも検出されなかった（図11、12）。また、リンパ球性心筋炎を示す心臓内皮細胞では、SARS-CoV-2のスパイク蛋白サブユニット1が検出された(図13)。免疫組織化学染色では、SARS-CoV-2ヌクレオキャプシド蛋白は検出されなかった(図14)。

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図6.前頭葉の脳。CD68（単球系細胞により発現）の免疫組織化学的染色。CD68陽性ミクログリ
ア細胞の存在する地図状の組織破壊に注目。さらにミクログリアの帯状活性化（茶色の顆粒）。
ミクログリアの活性化は、脳内で組織破壊が起こったことを意味し、マクロファージ（脳内ではミクログリアと呼ばれる）により除去／消去される。茶色の顆粒：マクロファージ／ミクログリ
ア。倍率は40×.

図7.脳。ルバー核。CD68（単球系細胞で発現）の免疫組織化学的検査では、豊富な陽性細胞を示し、ミクログリアの帯状活性化を示している（茶色の顆粒）。Mag- nification:40×.

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図8.前頭葉の脳。CD3（Tリンパ球に発現）の免疫組織化学的検査により、特に内皮内に多数のCD3陽性リンパ球（茶色の顆粒、赤矢印は一例を示す）が認められるが、脳組織内にもリンパ球性血管炎と脳炎を示すものが認められる。青点線：血管。倍率：200倍

図9.前頭部の脳。SARS-CoV-2スパイク蛋白の陽性反応。毛細血管を通る断面図（図11と同じ血管、5〜20μmの連続切片）。毛細血管内皮細胞（赤矢印）および個々のグリア細胞（青矢印）において茶色の顆粒として検出されるSARS-CoV-2スパイクサブユニット1に対する免疫組織化学反応。倍率：200倍。

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図10.脳、核 ruber.毛細血管の膨潤した内皮におけるSARS-CoV-2スパイクタンパク質の豊富な存
在は、まばらな単核炎症細胞浸潤を伴う炎症の急性兆候を示す（図12と同じ血管、5〜20μmの連続切片）。毛細血管内皮細胞（赤矢印）および個々のグリア細胞（青矢印）において茶色の顆粒として見えるSARS-CoV-2スパイク蛋白サブユニット1に対する免疫組織化学的実証。倍率：200倍。

図11.前頭部の脳。SARS-CoV-2ヌクレオカプシド蛋白の免疫組織化学反応陰性。毛細血管を通る断面図（図9と同じ血管、5〜20μmの連続切片）。倍率：200倍。

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図12.脳、ヌクレオール。SARS-CoV-2のヌクレオカプシドタンパク質に対する免疫組織化学反応
陰性。毛細血管を通る断面（図11に示したものと同じ血管、5〜20μmの連続切片）。倍率：200倍。

図13.心臓左心室。SARS-CoV-2スパイク蛋白の陽性反応。毛細血管を通る断面（図14と同じ血管、5〜20μmの連続切片）。SARS-CoV-2スパイクサブユニット1が茶色の顆粒であることを組織化学的に証明する。毛細血管内皮細胞におけるスパイクタンパク質の豊富な存在（赤矢印）、顕著
な内皮の腫脹および少数の単核炎症細胞の存在に注意。Mag- nification:400×.

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図14.心臓の左心室。SARS-CoV-2 ヌクレオカプシドタンパク質に対する免疫組織化学反応陰性。
毛細血管を通る断面（図13と同じ血管、5〜20μmの連続切片）。倍率は400×.

3.4. 剖検に基づく診断
76歳の死亡した男性患者はPDであり、典型的な死後所見に相当する。主な死因は再発性の誤嚥性肺炎であった．また，壊死性脳炎と血管炎が死亡の主要因と考えられた．さらに、心筋線維化を伴う軽度のリンパ組織球性心筋炎と全身性動脈硬化症が認められ、これらも高齢者の体調悪化の一因となったであろう。
最終診断は、両側気管支肺炎（J18.9）、Parkin- son病（G20.9）、壊死性脳炎（
G04.9）、心筋炎（I40.9）の断端でした。
SARS-CoV-2抗原（スパイク蛋白とヌクレオキャプシド）の免疫組織化学的解析により，壊死性脳炎を伴う病変や小血管（脳，心臓）の急性炎症性変化には，スパイク蛋
白SARS-CoV-2サブユニット1が豊富に含まれていることが判明した．SARS-CoV-2のヌクレオキャプシド蛋白は一貫して存在しなかったので、罹患組織におけるスパイク蛋白の存在はSARS-CoV-2の感染によるものではなく、むしろ遺伝子ベースのCOVID-19ワク
チンによる組織へのトランスフェクションによるものと考えなければならない。重要なことは、スパイク蛋白は急性炎症反応のある部位（脳、心臓、小血管）、特に内皮細胞、ミクログリア、アストロサイトでのみ証明されたことである。このことは、スパイク蛋白がこの患者の病変の発生と病気の経過に少なくとも一役買っている可能性を強く示唆している。
4. ディスカッション
本例は，3回目のCOVID-19ワクチン接種から3週間後に死亡した76歳のパーキンソン病（PD）患者の症例報告である．死因は誤嚥性肺炎の再発とされたが，これは確かにPDによく見られることである[14,15]．しかし，詳細な剖検調査によって，特に新生児脳炎と心筋炎という新たな病理学的所見が明らかになった．心筋炎の病理組織学的徴候
は比較的軽度であったが，脳炎は顕著な多巣性壊死をもたらし，致命的な転帰につながった可能性がある．脳炎はしばしばてんかん発作を引き起こすが、剖検時に見つかった
舌の咬傷は、本症例のてんかん発作の原因となったことを示唆している。

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14の 171651の症例です。COVID-19ワクチンによる脳炎でてんかん重積状態を呈した症例は過去に数例報告されている[16-18]．
本症例の臨床経過では，COVID-19ワクチン接種と相関するいくつかの顕著な事象が認められた．2021年5月の初回接種（ChAdOx1 nCov-19ベクターワクチン）当日から
すでに心血管系の症状が出現し，医療的ケアを必要とし，その回復も緩やかなものであった．2021年7月の2回目のワクチン接種（BNT162b2 mRNAワクチン）後、家族は顕著な行動・心理的変化を認め、PD症状の著しい進行が突然始まり、重度の運動障害と車椅子でのサポートが繰り返し必要な状態に陥りました。ここから完全に回復することはありませんでしたが、それでも2021年12月に再びワクチン接種を行いました。この3回目の接種（BNT162b2の2回目の接種）の2週間後、夕食をとっているときに突然倒れた。驚くべきことに、咳などの食物誤嚥の兆候はなく、ただ椅子から倒れただけであった。このため、この突然の倒れは本当に誤嚥性肺炎によるものなのか、という疑問が生じた。激しい再救命処置の後、多少は回復したが、1週間後、再び食事中に突然無言で倒れた。誘惑で蘇生に成功したが、長引いた後、病院に移され、そのまま人工的な昏睡状態になったが、間もなく死亡した。臨床診断は誤嚥性肺炎による死亡であった。COVID
ワクチン接種後の症状が曖昧であったため、家族は解剖を依頼した。脳と心臓の変化パターンから、特に小血管、特に内皮が冒されていると思われた。内皮機能異常は、ウイ
ルス感染時の凝固促進状態、微小血管の漏出、臓器虚血を誘発し、臓器機能障害に大きく関与することが知られている[19,20]。これは重症のSARS-CoV-2感染においても同様
で、ウイルスとそのスパイクタンパク質に全身的にさらされると、内皮細胞が重要な役割を果たす強い免疫反応が起こり、血管機能障害、免疫血栓症、炎症が引き起こされます[21]。
この患者にはCOVID-19の既往はなかったが，SARS-CoV-2抗原（スパイク蛋白とヌクレオカプシド蛋白）の免疫組織化学的検査が行われた．スパイク蛋白は脳（特に毛細血管内皮）と心臓の小血管の急性炎症部位で実際に確認できた。しかし、注目すべきは、ヌクレオキャプシドが一様に存在しないことである。ウイルスに感染すると、両方のタンパク質が一緒に発現し、検出されるはずである。一方，遺伝子型COVID-19ワク
チンはスパイク蛋白のみをコードしているので，今回の症例で心臓と脳にスパイク蛋白
のみ（ヌクレオカプシド蛋白はない）が認められたのは，感染ではなくワクチン接種によるものであると思われる．このことは，3回のワクチン接種（3回目は死亡の3週間前）を受けたが，感染症の検査や臨床診断が陽性でなかったという患者の病歴と一致している．
ワクチン反応と自然感染の識別は重要な問題であり、臨床免疫学ではすでに抗スパイクおよび抗ヌクレオカプシドタンパク質ベースの血清検査を併用することが有用なツールとして証明されていた[22]。しかし、組織学においては、この免疫組織化学的アプ
ローチはまだ報告されていないが、これは簡単で、剖検または生検試料におけるSARSCoV-2スパイクタンパク質の潜在的起源を特定するのに非常に有用であると思われる。
さらに確認が必要な場合、例えば法医学的な状況では、rt-PCR法を用いて、罹患組織におけるワクチンmRNAの存在を確認することができるかもしれない[23,24]。
今回のケースで、スパイクタンパクの存在が本当に遺伝子ベースのワクチンによって引き起こされたと仮定すると、付随する急性組織変化や炎症の原因もこれだったのか、という疑問が生じます。遺伝子ベースのワクチンの目的は、スパイク蛋白に対する免疫反応を引き起こすことだと言われています。しかし、このような免疫応答は、スパイ
クタンパク質に対する抗体形成だけでなく、この外来抗原を発現する細胞に対する直接的な細胞および抗体媒介性の細胞傷害をもたらすことになる。さらに、スパイク蛋白質
はそれ自体で、特に血管の周皮細胞や内皮細胞に対して明確な毒性を誘発することが示
唆されている[25,26]。

ワクチン 2022, 10,

15の 171651

スパイクタンパク質の発現とそれに伴う細胞や組織の損傷は注射部位に限定されると広く考えられていますが、いくつかの研究では、注射後3ヶ月まで注射部位からかな
り離れた場所にワクチンmRNAやそれにコードされたスパイクタンパク質があることが分かっています[23,24,27-29]。また，mRNA-COVID-19ワクチンBNT162b2を用いたラットの生体内分布研究により，ワクチンが注射部位にとどまらず，脳を含むすべての組織や臓器に分布することが示されました[30]．ヒトにおけるCOVID-19ワクチンの世界的な展開後，ヒトにおいても，注射部位（三角筋）から離れたいくつかの組織でspikeタン
パク質が検出されている．例えば，心筋炎患者の心筋生検［28］，筋炎患者の骨格筋［23］，皮膚ではmRNA-COVID-19ワクチン接種後の帯状疱疹病変の突発と関連していた［29］．
この患者の基礎疾患はパーキンソン病であり、脳炎や死後検査で検出された心筋炎にパーキンソン病が関与していたとすれば、それはどのようなものだったのだろうかと考えることができる。今回の症例では、脳炎が急性であったのに対し、PDは長期にわたる経過をたどっていた。逆に、PDが二次性壊死性脳炎を引き起こしたというもっともらしいメカニズムや症例報告はない。一方，COVID-19ワクチン接種後に自己免疫性脳炎や頭蓋脊髄炎を発症した症例は多数報告されている[12,31]．中枢神経系以外の臓器における自己免疫疾患も報告されており，例えばmRNAワクチン接種後に急性散在性脳脊髄炎，重症筋無力症，甲状腺炎という複数の自己免疫疾患を一度に発症した症例が印象的であった[32]．ここで紹介する症例では、スパイク蛋白は主に血管内皮とグリア細胞にまばらに検出され、神経細胞には検出されなかったことに注意されたい。しかしながら、神経細胞死は脳病巣に広く認められ、観察された細胞および組織障害に免疫学的バイスタンダー活性化、すなわち自己免疫の寄与が示唆された。
心筋症の発症にPDが寄与していることは実際に証明されており、絶対的に否定することはできない。しかし、今回の症例のように、小血管の病的変化を伴う炎症性心筋症はまれである。むしろ、PD患者における心不全の最も顕著な原因は、心臓の自律神
経機能障害に起因するものである [33,34] 。PDは左心室肥大および拡張機能障害の増加と有意に関連しているようである［34］。本症例では、心室の拡張と肥大が認められたが、むしろ慢性高血圧の顕性徴候に関連しているようであった。一方、心筋の炎症反応
は、多くの症例で遺伝子ベースのCOVID-19ワクチン接種とよく関連していた[9,35-37]。ある症例では、SARS-CoV-2のスパイク蛋白がワクチン接種者の心臓で免疫組織化学的に証明されたこともある[28]。
5. 結論
遺伝子組換え型COVID-19ワクチンとの関連で，脳炎や脳脊髄炎が多数報告されており，その多くはワクチン接種との因果関係があると考えられている[31,38,39]．しかし、今回の報告は、脳炎病巣内にスパイク蛋白が存在することを証明し、感染ではなくワクチン接種に起因するとした最初の報告である。これらの知見は、遺伝子ベースの
COVID-19ワクチンの原因的役割を裏付けるものであり、この診断法は、他の臓器へのワクチン誘発性障害にも関連する可能性がある。
資金提供この研究は、特に資金援助を受けていません。
インスティテューショナル・レビュー・ボード（Institutional Review Board）の声明ザクセン州
医学会議（Ethikkommission Landesärztekammer Sachsen）によると、権利者からインフォーム
ドコンセントを得て、すべてのデータが匿名化されていれば、au-topsyのケースレポートには明
確な倫理承認は必要ない。

ワクチン 2022, 10,

16の 171651

インフォームド・コンセントの表明この症例報告に関わる被験者の権利者からインフォームドコン
セントを取得した。
データ利用可能性ステートメント。データはリクエストに応じて提供します。
謝辞本論文の作成にあたり，貴重なコメントと示唆をいただいたHany A. SalemとDavid O. Fischerに感謝の意を表したい。
利益相反著者は、利益相反がないことを宣言する。

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Case Report

A Case Report: Multifocal Necrotizing Encephalitis andMyocarditis after BNT162b2 mRNA Vaccination against
COVID-19
Michael Mörz
Institute of Pathology ’Georg Schmorl’, The Municipal Hospital Dresden-Friedrichstadt,
Friedrichstrasse 41, 01067 Dresden, Germany; michael.moerz@klinikum-dresden.de

Citation: Mörz, M. A Case Report:
Multifocal Necrotizing Encephalitis
and Myocarditis after BNT162b2
mRNA Vaccination against

Abstract: The current report presents the case of a 76-year-old man with Parkinson’s disease (PD)
who died three weeks after receiving his third COVID-19 vaccination. The patient was first vaccinated in May 2021 with the ChAdOx1 nCov-19 vector vaccine, followed by two doses of the
BNT162b2 mRNA vaccine in July and December 2021. The family of the deceased requested an
autopsy due to ambiguous clinical signs before death. PD was confirmed by post-mortem examinations. Furthermore, signs of aspiration pneumonia and systemic arteriosclerosis were evident.
However, histopathological analyses of the brain uncovered previously unsuspected findings, including acute vasculitis (predominantly lymphocytic) as well as multifocal necrotizing encephalitis
of unknown etiology with pronounced inflammation including glial and lymphocytic reaction. In
the heart, signs of chronic cardiomyopathy as well as mild acute lympho-histiocytic myocarditis
and vasculitis were present. Although there was no history of COVID-19 for this patient, immunohistochemistry for SARS-CoV-2 antigens (spike and nucleocapsid proteins) was performed.
Surprisingly, only spike protein but no nucleocapsid protein could be detected within the foci ofinflammation in both the brain and the heart, particularly in the endothelial cells of small bloodvessels. Since no nucleocapsid protein could be detected, the presence of spike protein must be
ascribed to vaccination rather than to viral infection. The findings corroborate previous reports ofencephalitis and myocarditis caused by gene-based COVID-19 vaccines.

COVID-19. Vaccines 2022, 10, 1651.

Keywords: COVID-19 vaccination, necrotizing encephalitis, myocarditis, detection of spike protein, detection of nucleocapsid protein, autopsy

https://doi.org/10.3390/
vaccines10101651
Academic Editor: Sung Ryul Shim
Received: 31 August 2022
Accepted: 27 September 2022

1. Introduction

Published: 1 October 2022
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Copyright: © 2022 by the author.
Licensee MDPI, Basel, Switzerland.
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(CC

BY)

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The emergence of the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2(SARS-CoV-2) in 2019 with the subsequent worldwide spread of COVID-19 gave rise to aperceived need for halting the progress of the COVID-19 pandemic through the rapid
development and deployment of vaccines. Recent advances in genomics facilitatedgene-based strategies for creating these novel vaccines, including DNA-based nonreplicating viral vectors, and mRNA-based vaccines, which were furthermore developed on
an aggressively shortened timeline [1–4].
The WHO Emergency Use Listing Procedure (EUL), which determines the acceptability of medicinal products based on evidence of quality, safety, efficacy, and performance [5], permitted these vaccines to be marketed as soon as 1–2 years after development had begun. Published results of the phase 3 clinical trials described only a few
severe side effects [2,6–8]. However, it has since become clear that severe and even fatal
adverse events may occur; these include in particular cardiovascular and neurologicalmanifestations [9–13]. Clinicians should take note of such case reports for the sake ofearly detection and management of such adverse events among their patients. In addi-

Vaccines 2022, 10, 1651. https://doi.org/10.3390/vaccines10101651

www.mdpi.com/journal/vaccines

Vaccines 2022, 10, 1651

2 of 17

tion, a thorough post-mortem examination of deaths in connection with COVID-19 vaccination should be considered in ambiguous circumstances, including histology. This
report presents the case of a senior aged 76 years old, who had received three doses
overall of two different COVID-19 vaccines, and who died three weeks after the second
dose of the mRNA-BNT162b-vaccine. Autopsy and histology revealed unexpected necrotizing encephalitis and mild myocarditis with pathological changes in small bloodvessels. A causal connection of these findings to the preceding COVID-19 vaccination
was established by immunohistochemical demonstration of SARS-CoV-2 spike protein.
The methodology introduced in this study should be useful for distinguishing between
causation by COVID-19 vaccination or infection in ambiguous cases.
2. Materials and Methods
2.1. Routine Histology
Formalin-fixed tissues were routinely processsed and paraffin-embedded tissues
were cut into 5 μm sections and stained with hematoxylin and eosin (H&E) for histopathological examination.
2.2. Immunohistochemistry
Immunohistochemical staining was performed on the heart and brain, using a fully
automated immunostaining system (Ventana Benchmark, Roche). An antigen retrieval(Ultra CC1, Roche Ventana) was used for every antibody. The target antigens and dilution factors for the antibodies used are summarized in Table 1. Incubation with the primary antibody was carried out for 30 min in each case. Tissues from
SARS-CoV-2-positive COVID-19 patients were used as a control for the antibodies
against SARS-CoV-2-spike and nucleocapsid (Figure 1). Cultured cells that had beentransfected in vitro (see hereafter) served as a positive control for the detection of vaccine-induced spike protein expression and as a negative control for the detection of nucleocapsid protein. The slides were examined with a light microscope (Nikon ECLIPSE
80i) and representative images were captured by the camera system Motic® Europe Motic
MP3.
Table 1. Primary antibodies used for immunohistochemistry. Tissue sections were incubated 30
min with the antibody in question, diluted as stated in the table.

Target Antigen
CD3 (expressed by T-Lymphocytes)
CD68 (expressed by monocytic cells)
SARS-CoV-2-Spike subunit 1
SARS-CoV-2-Nucleocapsid

Manufacturer
cytomedDAKO
ProSci
ProSci

Clone
ZM-45
PG-M1
9083
35–720

Dilution
1:200
1:100
1:500
1:500

Incubation Time
30 min30 min30 min30 minVaccines 2022, 10, 1651

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Figure 1. Nasal smear from a person with acute symptomatic SARS-CoV-2-infection (confirmed by
PCR). Note the presence of ciliated epithelium. Immunohistochemistry for two SARS-CoV-2
antigens (spike and nucleocapsid protein) revealed a positive reaction for both as to be expected
after infection. (a) Detection of the spike protein. Positive control for spike subunit 1 SARS-CoV-2
protein detection. Several ciliated epithelia of the nasal mucosa show brownish granular deposits
of DAB (red arrow). Compared to nucleocapsid, the DAB-granules are fewer and less densely
packed granular deposits of DAB. (b) Detection of nucleocapsid protein. Positive control for
nucleocapsid SARS-CoV-2 protein detection. Several ciliated epithelia of the nasal mucosa showdense brownish granular deposits of DAB in immunohistochemistry (examples red arrows).
Compared to spike detection, the granules of DAB are finer and more densely packed.
Magnification: 400x.

2.3. Preparation of Positive Control Samples for the Immunohistochemical Detection of the
Vaccine-Induced Spike Protein
Cell culture and transfection: Ovarian cancer cell lines (OVCAR-3 and SK-OV3, CSL
cell Lines Service, Heidelberg, Germany) were grown to 70% confluence in flat bottom 75
cm2 cell culture flasks (Cell star) in DMEM/HAMS-F12 medium supplemented with
Glutamax (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA), 10% FCS (Gibco, Shanghai, China) andGentamycin (final concentration 20 μg/mL, Gibco), at 37 °C, 5% CO2 in a humidified cellincubator. For transfection, the medium was completely removed, and cells wereincubated for 1 h with 2 mL of fresh medium containing the injection solutions directlyfrom the original bottles, diluted 1:500 in the case of BNT162b2 (Pfizer/Biotech), and 1:100
in cases of mRNA-1273 (Moderna), Vaxzevria (AstraZeneca), and Jansen (COVID-19
vaccine Jansen). Then, another 15 mL of fresh medium was added to the cell cultures andcells were grown to confluence for another 3 days.
Preparation of tissue blocks from transfected cells: The cell culture medium wasremoved from transfected cells, and the monolayer was washed twice with PBS, thentrypsinized by adding 1 mL of 0.25% Trypsin-EDTA (Gibco), harvested with 10 mL of
PBS/10% FCS, and washed 2× with PBS and centrifugation at 280× g for 10 min each. Cell
pellets were fixed overnight in 2 mL in PBS/4% Formalin at 8 °C and then washed in PBS
once. The cell pellets remaining after centrifugation were suspended in 200 μL PBS each,
mixed with 400 μL 2% agarose in PBS solution (precooled to around 40 °C), andimmediately transferred to small (1 cm) dishes for fixation. The fixed andagarose-embedded cell pellets were stored in 4% Formalin/PBS till subjection to routine
paraffin embedding in parallel to tissue samples.
2.4. Case Presentation and Description
2.4.1. Clinical History
This report presents the case of a 76-year-old male with a history of Parkinson’s
disease (PD) who passed away three weeks after his third COVID-19 vaccination. On the
day of his first vaccination in May 2021 (ChAdOx1 nCov-19 vector vaccine), heexperienced pronounced cardiovascular side effects, for which he repeatedly had toconsult his doctor. After the second vaccination in July 2021 (BNT162b2 mRNA
vaccine/Comirnaty), the family noted obvious behavioral and psychological changes(e.g., he did not want to be touched anymore and experienced increased anxiety,lethargy, and social withdrawal even from close family members). Furthermore, there
was a striking worsening of his PD symptoms, which led to severe motor impairment
and a recurrent need for wheelchair support. He never fully recovered from these side
effects after the first two vaccinations but still got another vaccination in December 2021.
Two weeks after the third vaccination (second vaccination with BNT162b2), he suddenly
collapsed while taking his dinner. Remarkably, he did not show coughing or any signsof food aspiration but just fell down silently. He recovered from this more or less, but
one week later, he again suddenly collapsed silently while taking his meal. The
emergency unit was called, and after successful, but prolonged resuscitation attempts

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4 of 17(over one hour), he was transferred to the hospital and directly put into an artificial coma but died shortly thereafter. The clinical diagnosis was death due to aspiration
pneumonia. According to his family, there was no history of a clinical or laboratory
diagnosis of COVID-19 in the past.
2.4.2. Autopsy
The autopsy was requested and consented to by the family of the patient because of
the ambiguity of symptoms before his death. The autopsy was performed according tostandard procedures including macroscopic and microscopic investigation. Gross brain
tissue was prepared for histological examination including the brain (frontal cortex,
Substantia nigra, and Nucleus ruber) as well as the heart (left and right ventricular cardiac tissue).
3. Results
3.1. Autopsy Findings
Anatomical Specifications: Body weight, height, and specifications of body organs
were summarized in Table 2.
Table 2. Anatomical Specifications.

Item
Body weightHight
Heart weight
Brain weight
Liver weight

Measure
60 kg
175 cm410 g
1560 g1500 gBrain: A macroscopic examination of brain tissue revealed a circumscribed segmental cerebral parenchymal necrosis at the site of the right hippocampus. Substantia
nigra showed a loss of pigmented neurons. Microscopically, several areas with lacunar
necrosis were detected with inflammatory debris reaction on the left frontal side (Figure2). Staining of Nucleus ruber with H&E showed neuronal cell death, microglia, andlymphocyte infiltration (Figure 3). Furthermore, there were microglial and lymphocytic
reactions as well as predominantly lymphocytic vasculitis, sometimes with mixed infiltrates including neutrophilic granulocytes (Figure 4) in the frontal cortex, paraventricular, Substantia nigra, and Nucleus ruber on both sides. In some places with inflammatorychanges in brain capillaries, there were also signs of apoptotic cell death within the endothelium (Figure 4). Meninges’ findings were unremarkable. The collective findings
were suggestive of multifocal necrotizing encephalitis. Furthermore, chronic arteriosclerotic lesions of varying degrees were noted in large brain vessels, which are describedin detail in section “Vascular system”.
Parkinson’s disease (PD): Macroscopic and histological examination of brain tissue
revealed bilateral pallor of the substantia nigra with loss of pigmented neurons. In addition, pigment-storing macrophages as well as scattered neuronal necrosis with glial debris reaction were noted. These findings were suggestive of PD, confirming the clinicaldiagnosis.
Thoracic cavity: An examination of the chest showed a funnel-shaped chest with
serial rib fractures (extending from the second to fifth ribs on the right, and from thesecond to sixth ribs on the left); which is a common picture of a patient who underwent
cardiopulmonary resuscitation. An endotracheal tube was properly inserted. There wasevidence of regular placement of a central venous catheter in the left femoral vein. Therewas evidence of regular placement of an arterial catheter in the left radial artery. The

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urinary catheter was inserted as well. There was a 9 cm long skin scar on the front of theright shoulder.
Lungs: Macroscopical lung examination revealed cloudy secretion and purulent
spots with notably brittle parenchyma. The pleura showed bilateral serous effusion,amounting to 450 mL of fluid on the right side and 400 mL on the left side. Bilateralmucopurulent tracheobronchitis was evident with copious purulent secretion in the trachea and bronchi. Bilateral chronic destructive pulmonary emphysema was detected.
Bilateral bronchopneumonia was noted in the lower lung lobes at multiple stages of development and lobe-filling with secretions and fragile parenchyma. Furthermore, chronicarteriosclerotic lesions of varying degrees were noted, which are described in detail in thesection “Vascular system”.
Heart: Macroscopic cardiac examination revealed manifestations of acute andchronic cardiovascular insufficiency, including ectasia of the atria and ventricles. Furthermore, left ventricular hypertrophy was noted (wall thickness: 18 mm, heart weight:
410 g, body weight: 60 kg, height: 1.75 m). There was evidence of tissue congestion(presumably due to cardiac insufficiency) in the form of pulmonary edema, cerebral
edema, brain congestion, chronic hepatic congestion, renal tissue edema, and pituitary
tissue edema. Moreover, there was evidence of shock kidney disorder. Histological examination of the heart revealed mild myocarditis with fine-spotted fibrosis and lympho-histiocytic infiltration (Figure 5). Furthermore, there were chronic arteriosclerotic
lesions of varying degrees, which are described in detail under “Vascular system”. In
addition to these, there were more acute myocardial and vascular changes in the heart.
They consisted of mild signs of myocarditis, characterized by infiltrations with foamy
histiocytes and lymphocytes as well as hypereosinophilia and some hypercontraction ofcardiomyocytes. Furthermore, mild acute vascular changes were observed in the capillaries and other small blood vessels of the heart. They consisted of mild lympho-histiocytic infiltrates, prominent endothelial swelling and vacuolation, multifocal
myocytic degeneration and coagulation necrosis as well as karyopyknosis of single endothelial cells and vascular muscle cells (Figure 5). Occasionally, adhering plasma coagulates/fibrin clots were present on the endothelial surface, indicative of endothelial
damage (Figure 5).
Vascular system (large blood vessels): The pulmonary arteries showed ectasia andlipidosis. The kidney showed slight diffuse glomerulosclerosis and arteriosclerosis withrenal cortical scars (up to 10 mm in diameter). The findings are suggestive of generalized
atherosclerosis and systemic hypertension. Major arteries including the aorta and its
branches as well as the coronary arteries showed variable degrees of arteriosclerosis andmild to moderate stenosis. Furthermore, examination revealed mild nodular arteriosclerosis of cervical arteries. Ascending aorta, aortic arch, and thoracic aorta showed moderate, nodular, and partially calcified arteriosclerosis. The cerebral basilar artery showed
mild arteriosclerosis. Nodular and calcified arteriosclerosis were of high grade in theabdominal aorta and iliac arteries and moderate grade with moderate stenosis in theright coronary arteries. Coronary artery examination showed variable degrees of arteriosclerosis and stenosis more on the left coronary arteries. The left anterior descending
coronary artery (the anterior interventricular branch of the left coronary artery; LAD)
showed high-grade and moderately stenosed arteriosclerosis. The arteriosclerosis andstenosis of the left circumflex artery (the circumflex branch of the left coronary artery)were mild. Mild cerebral basal artery sclerosis. High-grade nodular and calcified arteriosclerosis of the abdominal aorta and the iliac arteries. Moderate stenosed arteriosclerosisof the right coronary artery. Lymphocytic periarteritis was detected as well.

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Figure 2. Frontal brain. Already in the overview image (a), prominent vacuolations with increased
parenchymal cellularity are evident, indicative of degenerative and inflammatory processes. At
higher magnification (b), acute brain damage is visible with diffuse and zonal neuronal and glial
cell death, activation of microglia, and inflammatory infiltration by granulocytes and lymphocytes.
1: neuronal deaths (cells with red cytoplasm); 2: microglial proliferation; 3: lymphocytes. H&E
stain. Magnification 40× (a) and 200× (b).

Figure 3. Brain, Nucleus ruber. In the overview image (a), note pronounced focal necrosis withincreased cellularity, indicative of ongoing inflammation and glial reaction. At higher
magnification (b), death of neuronal cells is evident and associated with an increased number of
glial cells. Note activation of microglia and presence of inflammatory cell infiltrates, predominantly
lymphocytic. 1: neuronal death with hypereosinophilia and destruction of cell nucleus with signsof karyolysis (nuclear content being distributed into the cytoplasm); 2: microglia (example); 3:
lymphocyte (example). H&E stain. Magnification 40× (a) and 400× (b).

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Figure 4. Brain, periventricular vasculitis. Cross section through a capillary vessel showing
prominent signs of vasculitis. The endothelial cells (5) show swelling and vacuolation and areincreased in number with enlargement of nuclei, indicative for activation. Furthermore, presence of
mixed inflammatory cell infiltrates within the endothelial layer, consisting of lymphocytes (1),granulocytes (2), and histiocytes (4). The adjacent brain tissue also shows signs of inflammation(encephalitis) with presence of lymphocytes as well and activated microglia (3). H&E.
Magnification: 200× (a) and 400× (b).

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Figure 5. Heart left ventricle. (a): Mild lympho-histiocytic myocarditis.Pronounced interstitial
edema (7) and mild lympho-histiocytic infiltrates (2 + 4). Signs of cardiomyocytic degeneration (5)with cytoplasmic hypereosinophilia and single contraction bands. (d): Arteriole with signs of acutedegeneration and associated inflammation, associated by lymphocytic infiltrates (2) within thevascular wall, endothelial swelling and vacuolation (3), and vacuolation of vascular myocytes withsigns of karyopyknosis (1). Within the vascular lumen (d), note plasma coagulation/fibrin clots
adhering to the endothelial surface, indicative of endothelial damage. 1: pyknotic vascular myocytes, 2: lymphocytes, 3: swollen endothelial cells, 4: macrophages, 5: necrotic cardiomyocytes, 6:
eosinophilic granulocytes, 7 (blue line): interstitial edema. H&E stain. Magnification: 200x (a) and(c), 40× (b), and detailed enlargement (d).

3.2. Other Findings--

Oral cavity: tongue bite was detected with bleeding under the tongue muscle(tongue bite is common with epileptic seizures).
Adrenal glands: bilateral mild cortical hyperplasia.
Colon: the elongated sigmoid colon was elongated with fecal impaction.
Kidneys: slight diffuse glomerulosclerosis and arterio-sclerosis, renal corticalscars (up to 10 mm in diameter), bilateral mild active nephritis and urocystitis as
well as evidence of shock kidney disorder.
Liver: slight lipofuscinosis.
Spleen: mild acute splenitis.
Stomach: mild diffuse gastric mucosal bleeding.
Thyroid gland: bilateral nodular goiter with chocolate cysts (up to 0.5 cm indiameter).
Prostate gland: benign nodular prostatic hyperplasia and chronic persistent
prostatitis.

3.3. Immunohistochemical Analyses
Immunohistochemical staining for the presence of SARS-CoV-2 antigens (spike
protein and nucleocapsid) was studied in the brain and heart. In the brain, SARS-CoV-2
spike protein subunit 1 was detected in the endothelia, microglia, and astrocytes in the
necrotic areas (Figures 6 and 7). Furthermore, spike protein could be demonstrated in theareas of lymphocytic periarteritis, present in the thoracic and abdominal aorta and iliac
branches, as well as a cerebral basal artery (Figure 8). The SARS-CoV-2 subunit 1 wasfound in macrophages and in the cells of the vessel wall, in particular the endothelium(Figure 9), as well as in the Nucleus ruber (Figure 10). In contrast, the nucleocapsid protein of SARS-CoV-2 could not be detected in any of the corresponding tissue sections(Figures 11 and 12). In addition, SARS-CoV-2 spike protein subunit 1 was detected in the
cardiac endothelial cells that showed lymphocytic myocarditis (Figure 13). Immunohistochemical staining did not detect the SARS-CoV-2 nucleocapsid protein (Figure 14).

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Figure 6. Frontal brain. Immunohistochemistry for CD68 (expressed by monocytic cells). Note
map-like tissue destruction with the presence of CD68-positive microglial cells. Furthermore zonal
activation of microglia (brown granules). Activation of the microglia means that tissue destruction
has taken place in the brain, which is cleared/removed by macrophages (called microglia in thebrain). Brown granules: macrophages/microglia. Magnification: 40×.

Figure 7. Brain. Nucleus ruber. Immunohistochemistry for CD68 (expressed by monocytic cells)
shows abundant positive cells, indicative of zonal activation of microglia (brown granules). Magnification: 40×.

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Figure 8. Frontal brain. Immunohistochemistry for CD3 (expressed by T-Lymphocytes) shows
numerous CD3-positive lymphocytes (brown granules, red arrow highlights an example), particularly within the endothelium, but also in the brain tissue, indicative of lymphocytic vasculitis andencephalitis. Blue dotted lines: blood vessels. Magnification: 200×.

Figure 9. Frontal brain. Positive reaction for SARS-CoV-2 spike protein. Cross section through acapillary vessel (same vessel as shown in Figure 11, serial sections of 5 to 20 μm). Immunohistochemical reaction for SARS-CoV-2 spike subunit 1 detectable as brown granules in capillary endothelial cells (red arrow) and individual glial cells (blue arrow). Magnification: 200×.

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Figure 10. Brain, Nucleus ruber. The abundant presence of SARS-CoV-2 spike protein in swollen
endothelium of a capillary vessel shows acute signs of inflammation with sparse mononuclear inflammatory cell infiltrates (same vessel as shown in Figure 12, serial sections of 5 to 20 μm). Immunohistochemical demonstration for SARS-CoV-2 spike protein subunit 1 visible as brown
granules in capillary endothelial cells (red arrow) and individual glial cells (blue arrow). Magnification: 200×.

Figure 11. Frontal brain. Negative immunohistochemical reaction for SARS-CoV-2 nucleocapsid
protein. Cross section through a capillary vessel (same vessel as shown in Figure 9, serial sectionsof 5 to 20 μm). Magnification: 200×.

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Figure 12. Brain, Nucleus ruber. Negative immunohistochemical reaction for SARS-CoV-2 nucleocapsid protein. Cross section through a capillary vessel (same vessel as shown in Figure 11, serial
sections of 5 to 20 μm). Magnification: 200×.

Figure 13. Heart left ventricle. Positive reaction for SARS-CoV-2 spike protein. Cross section
through a capillary vessel (same vessel as shown in Figure 14, serial sections of 5 to 20 μm). Immunohistochemical demonstration of SARS-CoV-2 spike subunit 1 as brown granules. Note theabundant presence of spike protein in capillary endothelial cells (red arrow) associated withprominent endothelial swelling and the presence of a few mononuclear inflammatory cells. Magnification: 400×.

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Figure 14. Heart left ventricle. Negative immunohistochemical reaction for SARS-CoV-2 nucleocapsid protein. Cross section through a capillary vessel (same vessel as shown in Figure 13, serial
sections of 5 to 20 μm). Magnification: 400×.

3.4. Autopsy-Based Diagnosis
The 76-year-old deceased male patient had PD, which corresponded to typicalpost-mortem findings. The main cause of death was recurrent aspiration pneumonia. In
addition, necrotizing encephalitis and vasculitis were considered to be major contributors to death. Furthermore, there was mild lympho-histiocytic myocarditis with fine-spotted myocardial fibrosis as well as systemic arteriosclerosis, which will have also
contributed to the deterioration of the physical condition of the senior.
The final diagnosis was abscedating bilateral bronchopneumonia (J18.9), Parkinson’s disease (G20.9), necrotic encephalitis (G04.9), and myocarditis (I40.9).
Immunohistochemistry for SARS-CoV-2 antigens (spike protein and nucleocapsid)
revealed that the lesions with necrotizing encephalitis as well as the acute inflammatorychanges in the small blood vessels (brain and heart) were associated with abundant deposits of the spike protein SARS-CoV-2 subunit 1. Since the nucleocapsid protein of
SARS-CoV-2 was consistently absent, it must be assumed that the presence of spike protein in affected tissues was not due to an infection with SARS-CoV-2 but rather to thetransfection of the tissues by the gene-based COVID-19-vaccines. Importantly, spike
protein could be only demonstrated in the areas with acute inflammatory reactions(brain, heart, and small blood vessels), in particular in endothelial cells, microglia, andastrocytes. This is strongly suggestive that the spike protein may have played at least acontributing role to the development of the lesions and the course of the disease in thispatient.
4. Discussion
This is a case report of a 76-year-old patient with Parkinson’s disease (PD) who diedthree weeks after his third COVID-19 vaccination. The stated cause of death appeared to
be a recurrent attack of aspiration pneumonia, which is indeed common in PD [14,15].
However, the detailed autopsy study revealed additional pathology, in particular necrotizing encephalitis and myocarditis. While the histopathological signs of myocarditis
were comparatively mild, the encephalitis had resulted in significant multifocal necrosis
and may well have contributed to the fatal outcome. Encephalitis often causes epileptic
seizures, and the tongue bite found at the autopsy suggests that it had done so in thisVaccines 2022, 10, 1651

14 of 17case. Several other cases of COVID-19 vaccine-associated encephalitis with status epilepticus have appeared previously [16–18].
The clinical history of the current case showed some remarkable events in correlation to his COVID-19 vaccinations. Already on the day of his first vaccination in May
2021 (ChAdOx1 nCov-19 vector vaccine), he experienced cardiovascular symptoms,
which needed medical care and from which he recovered only slowly. After the second
vaccination in July 2021 (BNT162b2 mRNA vaccine), the family recognized remarkablebehavioral and psychological changes and a sudden onset of marked progression of his
PD symptoms, which led to severe motor impairment and recurrent need for wheelchair
support. He never fully recovered from this but still was again vaccinated in December
2021. Two weeks after this third vaccination (second vaccination with BNT162b2), he
suddenly collapsed while taking his dinner. Remarkably, he did not show any coughing
or other signs of food aspiration but just fell from his chair. This raises the question ofwhether this sudden collapse was really due to aspiration pneumonia. After intense resuscitation, he recovered from this more or less, but one week later, he again suddenly
collapsed silently while taking his meal. After successful but prolonged resuscitation attempts, he was transferred to the hospital and directly set into an artificial coma but diedshortly thereafter. The clinical diagnosis was death due to aspiration pneumonia. Due tohis ambiguous symptoms after the COVID-vaccinations the family asked for an autopsy.
Based on the alteration pattern in the brain and heart, it appeared that the small
blood vessels were especially affected, in particular, the endothelium. Endothelial dysfunction is known to be highly involved in organ dysfunction during viral infections, as it
induces a pro-coagulant state, microvascular leak, and organ ischemia [19,20]. This is also
the case for severe SARS-CoV-2 infections, where a systemic exposure to the virus and its
spike protein elicits a strong immunological reaction in which the endothelial cells play a
crucial role, leading to vascular dysfunction, immune-thrombosis, and inflammation [21].
Although there was no history of COVID-19 for this patient, immunohistochemistry
for SARS-CoV-2 antigens (spike and nucleocapsid proteins) was performed. Spike protein could be indeed demonstrated in the areas of acute inflammation in the brain (particularly within the capillary endothelium) and the small blood vessels of the heart. Remarkably, however, the nucleocapsid was uniformly absent. During an infection with thevirus, both proteins should be expressed and detected together. On the other hand, thegene-based COVID-19 vaccines encode only the spike protein and therefore, the presenceof spike protein only (but no nucleocapsid protein) in the heart and brain of the current
case can be attributed to vaccination rather than to infection. This agrees with the patient’s history, which includes three vaccine injections, the third one just 3 weeks before
his death, but no positive laboratory or clinical diagnosis of the infection.
Discrimination of vaccination response from natural infection is an important question and had been addressed already in clinical immunology, where the combined application of anti-spike and anti-nucleocapsid protein-based serology was proven as a
useful tool [22]. In histology, however, this immunohistochemical approach has not yet
been described, but it is straightforward and appears to be very useful for identifying thepotential origin of SARS-CoV-2 spike protein in autopsy or biopsy samples. Where additional confirmation is required, for instance in a forensic context, rt-PCR methods might
be used to ascertain the presence of the vaccine mRNA in the affected tissues [23,24].
Assuming that, in the current case, the presence of spike protein was indeed driven
by the gene-based vaccine, then the question arises whether this was also the cause theaccompanying acute tissue alterations and inflammation. The stated purpose of thegene-based vaccines is to induce an immune response against the spike protein. Such an
immune response will, however, not only results in antibody formation against the spike
protein but also lead to direct cell- and antibody-mediated cytotoxicity against the cells
expressing this foreign antigen. In addition, there are indications that the spike protein on
its own can elicit distinct toxicity, in particular, on pericytes and endothelial cells of bloodvessels [25,26].

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15 of 17

While it is widely held that spike protein expression, and the ensuing cell and tissue
damage will be limited to the injection site, several studies have found the vaccine
mRNA and/or the spike protein encoded by it at a considerable distance from the injection site for up to three months after the injection [23,24,27–29]. Biodistribution studies inrats with the mRNA-COVID-19 vaccine BNT162b2 also showed that the vaccine does notstay at the injection site but is distributed to all tissues and organs, including the brain[30]. After the worldwide roll-out of COVID-19 vaccinations in humans, spike protein
has been detected in humans as well in several tissues distant from the injection site(deltoid muscle): for instance in heart muscle biopsies from myocarditis patients [28],within the skeletal muscle of a patient with myositis [23] and within the skin, where it
was associated with a sudden onset of Herpes zoster lesions after mRNA-COVID-19
vaccination [29].
The underlying diagnosis in this patient was Parkinson’s disease, and one may ask
what role, if any, this condition had played in the causation of the encephalitis, and the
myocarditis detected at post-mortem examination. PD had been long-standing in thecurrent case, whereas the encephalitis was acute. Conversely, there is no plausible
mechanism and no case report of PD causing secondary necrotizing encephalitis. On theother hand, numerous cases have been reported of autoimmune encephalitis and encephalomyelitis after COVID-19 vaccination [12,31]. Autoimmune diseases in organs
other than the CNS have been reported as well, for example, a striking case of a patient
who after mRNA vaccination suffered multiple autoimmune disorders all at once—acutedisseminated encephalomyelitis, myasthenia gravis, and thyroiditis [32]. In the case reported here, it may be noted that the spike protein was primarily detected in the vascularendothelium and sparsely in the glial cells but not in the neurons. Nevertheless, neuronalcell death was widespread in the encephalitic foci, which suggests some contribution of
immunological bystander activation, i.e., autoimmunity, to the observed cell and tissue
damage.
A contributory role of PD in the development of cardiomyopathy is indeed documented and cannot be ruled out with absolute certainty. However, inflammatory myocardial changes with pathological alterations in small blood vessels as seen in the current
case are uncommon. Instead, the most prominent cause of cardiac failure in PD patientsis rather due to cardiac autonomic dysfunction [33,34]. PD seems well to be significantly
associated with increased left ventricular hypertrophy and diastolic dysfunction [34]. In
the current case, ventricular dilatation and hypertrophy were present but seem rather
related to manifest signs of chronic hypertension. In contrast, myocardial inflammatory
reactions had been well-linked to gene-based COVID-19 vaccinations in numerous cases[9,35–37]. In one case, the spike protein of SARS-CoV-2 could also be demonstrated byimmunohistochemistry in the heart of vaccinated individuals [28].
5. Conclusions
Numerous cases of encephalitis and encephalomyelitis have been reported in connection with the gene-based COVID-19 vaccines, with many being considered causally
related to vaccination [31,38,39]. However, this is the first report to demonstrate thepresence of the spike protein within the encephalitic lesions and to attribute it to vaccination rather than infection. These findings corroborate a causative role of thegene-based COVID-19 vaccines, and this diagnostic approach is relevant to potentially
vaccine-induced damage to other organs as well.
Funding: This research received no specific funding.
Institutional Review Board Statement: According to the Saxonian State Chamber of Medicine(Ethikkommission Landesärztekammer Sachsen), no explicit ethical approval is required for autopsy case reports as long as informed consent was obtained from the entitled person and all data
has been anonymized.

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16 of 17

Informed Consent Statement: The informed consent was obtained from the entitled person for the
subject involved in this case report.
Data Availability Statement: Data are available upon request.
Acknowledgments: The author wishes to thank Hany A. Salem and David O. Fischer for supporting the preparation of this paper with valuable comments and suggestions.
Conflicts of Interest: The author declares he has no conflicts of interest.

References
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