Коронавирус заражает астроциты головного мозга человека in vitro

У пациентов с COVID-19 часто возникают симптомы, связанные с центральной нервной системой. Более того, у людей с долгим ковидом также отмечают нарушения памяти, повышенные утомляемость и тревожность, сонливость. Остается неясным, заражает ли SARS-CoV-2 клетки мозга. Однако вирусную РНК находили в спинномозговой жидкости пациентов, а вирусные белки — в мозге больных, трансгенных мышей и хомячков. SARS-CoV-2 также заражает органоиды мозга и преодолевает гематоэнцефалический барьер у мышей и в модели. В новой работе исследователи из Бразилии изучили мозг живых пациентов, посмертные образцы мозга умерших от коронавирусной инфекции людей, модели in vitro и ex vivo, чтобы понять клеточные и молекулярные механизмы воздействия COVID-19 на нервную систему.

Авторы провели МРТ-исследование толщины коры мозга у 81 больного с COVID-19. Пациенты болели в легкой форме и жаловались на тревожность, утомляемость и сонливость. Анализ показал наличие участков истончения коры в левом полушарии. Тестирование подтвердило снижение памяти и внимания. У 77% наблюдалась потеря обоняния и вкуса. Авторы предположили, что данные симптомы связаны с влиянием вируса на кору головного мозга.

Оставалось неясным, как именно вирус действует на нейроны. Для прояснения этого вопроса авторы изучили посмертные образцы мозга 26 человек, погибших от COVID-19. Материал брали вблизи тех участков, в которых ранее было выявлено истончение коры. Гистологический анализ показал зоны воспаления и некроза в 5 из 26 образцов. Интересно, что во всех пяти образцах был также обнаружен генетический материал SARS-CoV-2 и S-белок.

Анализы показали, что клетки, инфицированные вирусом — это астроциты. S-белок был также обнаружен в нейронах, но в меньшей степени. Заражение культуры астроцитов, полученных из нейральных стволовых клеток человека, подтвердило, что эти клетки восприимчивы к SARS-CoV-2. Инфицирование вирусом снижало их жизнеспособность на 25%. Ученые выяснили, что главную роль в заражении астроцитов вирусом играет рецептор NRP-1. Нейтрализация его антителами препятствовала заражению клеток.

Далее исследователи выявили изменения метаболизма в инфицированных клетках. Уровень окислительного метаболизма в клетках оказался повышенным. А синтез веществ, необходимых для поддержания функционирования нейронов (пирувата, лактата, ГАМК и глутамата), был снижен. Авторы работы предполагают, что изменения метаболизма в зараженных астроцитах приводит к гибели нейронов.

Помимо этого оказалось, что зараженные астроциты могут секретировать нейротоксические факторы. Нейроны культивировали вместе с астроцитами, инфицированными SARS-CoV-2. В результате скорость апоптоза нейронов значительно возросла. При этом РНК вируса в нервных клетках обнаружена не была, и прямое действие вируса не снижало жизнеспособность этих клеток. Это говорит о том, что именно зараженные астроциты вырабатывают вещества, приводящие к гибели нейронов.

Вопрос о том, инфицирует ли вирус COVID-19 ткань мозга, пока еще остается открытым из-за небольшой выборки пациентов. Ученые обнаружили вирусный материал в образцах мозга нескольких умерших больных. Это может свидетельствовать о возможности инвазии вируса в ЦНС. Авторы исследования считают, что заражение астроцитов головного мозга вирусом ведет к гибели нейронов, истончению коры мозга в некоторых участках и, как следствие, возникновению нейродегенеративных нарушений у пациентов.

Белок S1 коронавируса проникает через гематоэнцефалический барьер мышей

В мозге жертв коронавируса обнаружены повреждения сосудов, но не сам вирус

В мозге умерших от COVID-19 обнаружено небольшое количество вирусной РНК, но не белков