Home » Исследование показывает, что астроциты являются рассадниками SARS-CoV-2 во время инфекции головного мозга.

Исследование показывает, что астроциты являются рассадниками SARS-CoV-2 во время инфекции головного мозга.

В недавнем исследовании, опубликованном в ПНАСисследователи подтвердили наличие коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2) в мозге человека, заражающего астроциты и нарушающего функцию и жизнеспособность нейронов.

Исследование: Морфологические, клеточные и молекулярные основы инфекции головного мозга у пациентов с COVID-19. Изображение предоставлено: Катерина Кон/Shutterstock

Фон

Из всех внелегочных эффектов, зарегистрированных у пациентов с коронавирусной болезнью 2019 (COVID-19), наиболее выраженные симптомы затрагивают центральную нервную систему (ЦНС). Некоторые из долгосрочных осложнений после четырех недель острой инфекции SARS-CoV-2 являются психоневрологическими. У пораженной популяции пациентов когнитивные и неврологические нарушения соответствуют значительному повреждению ЦНС. Предыдущее исследование продемонстрировало наличие рибонуклеиновой кислоты (РНК) SARS-CoV-2 в течение трех месяцев после острой стадии у пациентов с неврологическими симптомами. Кроме того, у этих пациентов были изменены области коры головного мозга и повреждены аксоны, и они страдали от потери белого вещества.

Недавние исследования также подтвердили наличие белков SARS-CoV-2 в областях мозга пациентов с COVID-19. Инфекция SARS-CoV-2 может вызывать астроглиоз, микроглиоз и накопление иммунных клеток в головном мозге человека. Кроме того, SARS-CoV-2 может преодолевать гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), как это видно на моделях мышей, и заражать органоидные клетки головного мозга человека. в пробирке.

Несмотря на растущее количество данных о неврологических и нейропсихиатрических симптомах у пациентов с COVID-19, отсутствует понимание молекулярных механизмов, регулирующих инфекцию головного мозга SARS-CoV-2 и ее последующее влияние на структуру и функции мозга человека.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи проанализировали образцы ткани головного мозга 26 человек, умерших от COVID-19, с помощью минимально инвазивной аутопсии через эндоназальный трансэтмоидальный доступ. Они использовали гистопатологические признаки повреждения головного мозга в качестве ориентира для возможной инфекции головного мозга SARS-CoV-2. Кроме того, исследователи исследовали живых пациентов и доклинические в пробирке а также ex vivo модели.

Read more:  Гиалурановая кислота пробуждает стволовые клетки, чтобы начать восстановление мышц

Кроме того, они провели анализ морфометрии поверхности коры головного мозга у 81 субъекта с легкой формой COVID-19 в среднем в течение 57 дней после обнаружения SARS-CoV-2 с помощью количественной полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (qRT-PCR). Для этого анализа у исследователей была контрольная группа, состоящая из 81 здорового добровольца без сопутствующих психоневрологических заболеваний.

Кроме того, команда оценила эпизодическую вербальную память, устойчивое внимание, переменное внимание и когнитивную гибкость в подгруппе из 61 участника. Они также провели протеомный анализ методом жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (ЖХ/МС) 12 посмертных образцов мозга пациентов с COVID-19 и восьми контрольных пациентов, отрицательных по SARS-CoV-2. Наконец, исследователи культивировали нейроны, полученные из нервных стволовых клеток (NSC), в кондиционированной среде, где могли размножаться астроциты, инфицированные SARS-CoV-2.

Результаты исследования

В пробирке эксперименты показали, что астроциты человека, полученные из NSC, были восприимчивы к инфекции SARS-CoV-2 через неканонический механизм, который включал взаимодействие спайка (S) и нейропилина-1 (NRP1). Эти астроциты также показали изменения в энергетическом метаболизме и ключевых метаболитах, используемых для питания нейронов и в биогенезе нейротрансмиттеров. Примечательно, что инфицированные астроциты секретировали еще не идентифицированные факторы, которые приводили к гибели нейронов.

Кроме того, кондиционированная среда увеличивала скорость апоптоза на 22,7% в нейронах, происходящих из НСК. Возможность заражения нейронов была исключена, поскольку РНК SARS-CoV-2 не была обнаружена ни в одном типе клеток после воздействия кондиционированной среды, а прямое воздействие SARS-CoV-2 не снижало жизнеспособность нейронов, полученных из НСК, через 24 часа. , 48 или 72 часа. Эти результаты свидетельствуют о том, что астроциты, инфицированные SARS-CoV-2, выделяют растворимые факторы, которые снижают жизнеспособность нейронов.

При анализе толщины коры выявлены участки уменьшенной толщины коры исключительно в левом полушарии или в орбитофронтальной области из-за ее близости и сообщения с полостью носа. Нейропсихологическая оценка показала, что 70% и 36% лиц испытывали утомляемость и дневную сонливость соответственно. Почти у 28% участников были выявлены нарушения непосредственной эпизодической вербальной памяти, а примерно 34% и 56% не справились с цветовыми дорожками A и B соответственно. Примечательно, что у 77% этих пациентов с COVID-19 также наблюдалась острая аносмия или дисгевзия, вероятно, связанные с наблюдаемыми изменениями толщины коры.

Read more:  Барбра Стрейзанд рассказала о мужчине, которого ее мозг любил больше, чем ее тело

Гистопатологический анализ выявил изменения, соответствующие некрозу и воспалению в пяти из 26 образцов ткани головного мозга. Эти пять образцов также содержали РНК SARS-CoV-2 и белок S. Поскольку SARS-CoV-2 преимущественно поражает астроциты, из 656 дифференциально экспрессируемых белков астроциты экспрессировались наиболее интенсивно. Кроме того, ЖХ/МС-анализ астроцитов, инфицированных SARS-CoV-2, показал значительные изменения в метаболических промежуточных продуктах гликолиза, включая пируват и лактат. В совокупности эти результаты продемонстрировали снижение тех метаболитов, продуцируемых астроцитами, инфицированными SARS-CoV-2, которые поддерживали метаболизм и функцию нейронов.

Выводы

Астроциты являются основными энергетическими резервуарами головного мозга, необходимыми для гомеостаза мозга, а также играют решающую роль в защите клеток головного мозга от повреждений, вызванных патогенными инфекциями или стерильным воспалением. Результаты текущего исследования показали, что симптомы тревоги и депрессии также частично связаны с инфекцией SARS-CoV-2. В естественных условиях результаты показали атрофию коры головного мозга, нейропсихиатрические симптомы и когнитивные дисфункции в ткани головного мозга пациентов с COVID-19. Интересно, что у пациентов с легкой формой COVID-19 также наблюдалась атрофия коры в верхней височной извилине, ранее описанная в группе пациентов с тяжелой инфекцией SARS-CoV-2.

Таким образом, исследование повысило вероятность того, что нейроинвазия, наблюдаемая в случаях летального исхода от COVID-19, может действовать при легкой форме COVID-19. Поэтому терапия COVID-19 должна включать способы предотвращения проникновения SARS-CoV-2 в ЦНС.

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.