Исследователи из Йельского университета провели эксперименты с органоидами мозга («минибрейнами») и мозгом животных для выяснения того, каким образом в нейроны может проникать вирус SARS-CoV-2.
Они показали, что «входными воротами» служит белок ACE2, а последствия проникновения вируса в клетки выражаются в виде ишемии здоровых соседних клеток и их дальнейшей гибели. Причем, ишемические микроинфаркты обнаружены и в мозге пациентов, которые болели COVID-19. Об этом авторы сообщают в статье, опубликованной в журнале Journal of Experimental Medicine.
Споры о том, можно ли считать коронавирус SARS-CoV-2 нейротропным (то есть способным поражать нервные клетки напрямую), не утихают до сих пор. Тема «коронавирус и мозг» стала предметом одной из статей в The Lancet Neurology, посвященных итогам года. Доказательств, которые появляются в некоторых исследованиях, все еще недостаточно, чтобы продемонстрировать вирусные способности к инвазии нейронов наверняка. Хотя некоторые авторы даже обозначали возможные пути проникновения вируса в головной мозг, рассуждая о неврологических проявлениях COVID-19.
Главным «камнем преткновения», который ставит всю теорию нейроинвазии коронавируса под вопрос, служит исчезающе малое количество сообщений о прямых находках частей или целых вирусов в нейронах мозга. Поэтому ученые из Йельского университета воспользовались органоидами – миниатюрными трехмерными культурами нервных и других клеток мозга, выращенными в лабораторных условиях из стволовых клеток человека.
Органоиды оказались весьма ценным инструментом, потому что при помощи них не только удалось продемонстрировать, что вирус проникает в нейроны через присутствующие на их мембране белки ACE2 (впрочем, этот механизм уже известен), но и то, как проявляется его патологическое влияние на нервную ткань. Исследователи выяснили, что пораженные нервные клетки, в которых происходит репликация вируса, сильно наращивают свой метаболизм, лишая питания окружающие нейроны, которые вирусом не поражены. Из-за этого здоровые клетки мозга начинают страдать от недостатка кислорода (ишемии) и гибнут. Причем, блокировка ACE2 эффективно предотвращала попадание вирусов внутрь клеток.
Далее авторы проверили обнаруженные патофизиологические реакции на генномодифицированных мышах, в клетках которых экспрессировался человеческий ACE2. Они обнаружили и выраженные негативные изменения со стороны сосудистой системы мозга, и ту же самую массовую гибель нейронов от ишемии, которую наблюдали на органоидах. Причем, поражение вирусом мозга для мышей оказалось гораздо более летальным, нежели поражение легких.
Кроме того, ученые проанализировали мозг трех пациентов, у которых при жизни диагностировали COVID-19. Вирус SARS-CoV-2 удалось обнаружить в нейронах коры только одного из этих людей, причем, инфицированные области мозга сильно пострадали от ишемических инфарктов. У других пациентов вирусные частицы выявить не удалось, но у всех в тканях мозга также присуствовали микроинфаркты, вызванные локальной ишемией.
Авторы отмечают, что, конечно, требуется гораздо большее количество исследований и доказательств, чтобы выявить точные пути вторжения вируса в мозг и подтвердить временную взаимосвязь между SARS-CoV-2 и ишемическими поражениями мозга у пациентов.
«Наше исследование демонстрирует, что нейроны могут стать мишенью для заражения SARS-CoV-2 с разрушительными последствиями локальной ишемии в головном мозге. Результаты показывают, что неврологические симптомы, связанные с COVID-19, могут быть связаны с этими реакциями, и эта информация поможет в разработке рациональных подходов к лечению пациентов с COVID-19», — говорят исследователи.
Текст: Анна Хоружая