Когнитивные нарушения после COVID-19 не связаны с воздействием вируса на нейроны

С каждым днем растет число сообщений о длительных неврологических осложнениях у пациентов, переболевших COVID-19. Понимание неврологических нарушений при COVID-19 исключительно важно, так как речь идет о благополучии миллионов людей. Группа под руководством исследователей из Кливлендской клиники, крупного медицинского центра США, изучила функциональную связь между инфекцией SARS-CoV-2 и когнитивными нарушениями, схожими с болезнью Альцгеймера (БА).

Есть данные, согласно которым вирус SARS-CoV-2 способен проникать в ткани мозга (через сосуды, богатые рецепторами АСЕ2 для связывания вируса). S-белок вируса легко преодолевает гематоэнцефалический барьер (подробнее на PCR.NEWS) и вызывает воспалительную реакцию в эндотелиальных клетках сосудов. Вопрос о том, может ли SARS-CoV-2 напрямую инфицировать мозг, остается дискуссионным.

С помощью искусственного интеллекта ученые проанализировали так называемую сеть белок-белковых взаимодействий (ББВ, или PPI: protein-protein interaction network) пациентов с COVID-19, и пациентов с БА. Они предположили, что сетевые подходы, выявляющие точки соприкосновения между инфекцией SARS-CoV-2 и когнитивными дисфункциями, улучшат понимание патобиологии неврологических осложнений после заражения SARS-CoV-2.

Для исследования взяли образцы мозга пациентов с болезнью Альцгеймера, образцы крови и спинномозговой жидкости пациентов с COVID-19. В образцах провели суммарное РНК-секвенирование, РНК-секвенирование единичных клеток и ядер, исследовали белок-белковые взаимодействия вируса и хозяина методом масс-спектрометрии и генетические взаимодействия — c помощью CRISPR-Cas9. Авторы предположили, что белки, связанные с неврологической функцией, окажутся мишенью воздействия вируса, прямого либо косвенного.

Анализ выявил мало доказательств прямого повреждения мозга или нейронов во время COVID-19. Однако были получены надежные доказательства участия путей нейровоспаления и микрососудистого повреждения мозга.

Авторы исследовали транскриптомные профили маркерных генов БА у инфицированных SARS-CoV-2 пациентов и генетические факторы проникновения SARS-CoV-2 в мозг пациентов с БА, не болевших COVID-19. Чтобы определить, было ли повреждение мозга вызвано прямым воздействием SARS-CoV-2, оценили уровни экспрессии генов, ответственных за проникновение SARS-CoV-2 в клетки хозяина, и генов противовирусной защиты в эндотелиальных клетках головного мозга при БА и в здоровых контрольных образцах. Для оценки нейровоспаления выявляли изменения в экспрессии биомаркеров БА у пациентов с COVID-19. Также сравнивали экспрессию факторов проникновения SARS-CoV-2 в клетку и генов противовирусной защиты у людей с разными генотипами APOE — белка, вовлеченного в развитие БА.

Выяснилось, что инфекция SARS-CoV-2 влияет на несколько иммунных путей, которые могут привести к неврологическим нарушениям, подобным БА. Инфекция SARS-CoV-2 значительно изменила экспрессию маркеров БА, в том числе белков TGFB1, SERTAD3, GSTM3, KIDINS220, NKTR, ARSB и IGF1. Транскриптомный анализ показал повышенные уровни экспрессии генов, отвечающих за противовирусную защиту (LY6E, IFITM2, IFITM3 и IFNAR1) в эндотелиальных клетках головного мозга по сравнению с другими типами клеток, что может приводить к повреждению микрососудов мозга при инфицировании.

У пациентов с БА и генотипом APOE E4/E4 (фактор риска БА) была менее выражена экспрессия генов противовирусной защиты по сравнению с людьми с генотипом APOE E3/E3 (нейтральный по отношению к БА вариант). Это может означать, что риск заражения SARS-CoV-2 для людей с APOE E4/E4 тоже повышен.

Вместе с тем, среди 13 областей мозга ни одна область не продемонстрировала высокой экспрессии факторов, обеспечивающих проникновение вируса внутрь клетки, таких как ACE2, TMPRSS2, FURIN или NRP1. Это и позволило ученым сделать предварительный вывод о том, что когнитивные нарушения при COVID-19, скорее всего, вызваны нейровоспалением и микрососудистым повреждением мозга, а не прямым воздействием вируса на нейроны.