Трансгенные мыши под действием коронавируса потеряли обоняние

Экспериментальная работа с COVID-19 сильно продвинулась вперед, когда ученые получили в свое распоряжение трансгенных мышей K18-hACE2, которых раньше использовали как модель для изучения другого коронавируса SARS-CoV. Эти мыши благодаря генной модификации экспрессируют человеческий рецептор АСЕ2 (hАСЕ2), который используют для проникновения в клетку как SARS-CoV, так и SARS-CoV-2. Эту линию получили в 2000-е годы в Университете Айовы, и сейчас крупнейший поставщик лабораторных животных, Jackson Laboratory, снова предлагает ее.

Ранее американские ученые показали, что мыши K18-hACE2 при инфицировании вирусом SARS-CoV-2 демонстрируют признаки болезни, в отличие от обычных мышей, которые коронавирусом заражаются, но не болеют.

В новом исследовании специалисты из университета Айовы под руководством создателей чувствительной к коронавирусу линии — Стэнли Перлмана и Пола Маккрея детально изучили симптомы заболевания у мышей K18-hACE2, зараженных SARS-CoV-2, и сравнили их с симптомами COVID-19 у человека. Мышей заражали вирусом интраназально в трех разных дозах. Чем больше была доза, тем сильнее у животных снижался вес; все мыши, получившие дозу 10⁵ , погибли, все получившие дозу 10³ выжили, после дозы 10⁴ результаты были промежуточными.

При исследовании тканей мышей ученые обнаружили, что на ранних стадиях инфекции главной мишенью для вируса служат легкие. Вирусная нагрузка в легких высока на второй день, на шестой она падает. Выявлены альвеолярные повреждения, повышенный уровень клеточной смерти, кровоизлияния, тромбы в сосудах, а также экспрессия провоспалительных цитокинов. Патологическая картина в легких мышей очень похожая на ту, что развивается у пациентов с COVID-19. Наблюдалось увеличение числа макрофагов, моноцитов, нейтрофилов и CD4 и CD8 Т-клеток, а на шестой день в плазме мышей появились нейтрализующие антитела.

Небольшое количество инфекционного вируса было найдено в почках, тонком и толстом кишечнике, а вирусная РНК также присутствовала в сердце, печени, селезенке. Не у всех, но у некоторых животных на поздних стадиях (к шестому дню) вирус достигал мозга. У этих мышей в мозге повышался уровень клеточной смерти, появлялись тромбы. Исследователи нашли, что в большинстве случае вирус проникал в мозг через обонятельные луковицы. В клетках обонятельного эпителия экспрессировался рецептор АСЕ2, следовательно, они могут быть первичными мишенями вируса.

Было интересно проверить, развивается ли у зараженных мышей потеря обоняния (аносмия), так же, как у людей. Для этого ученые провели три поведенческих теста. В первом тесте мышам-самцам подкладывали открытую пробирку, внутри которой находился субстрат с запахом самца или самки. Мыши обнюхивали пробирку, запах самки их привлекал, о чем судили по проведенному рядом с ней времени.   Во втором тесте самкам предъявляли два запаха – подстилки их родной клетки и незнакомой клетки; в этом случае срабатывала реакция на новизну. В третьем тесте пищу закапывали в подстилку и наблюдали, как мыши будут ее находить.

Оказалось, что мыши, зараженные вирусом SARS-CoV-2, хуже, чем контрольные мыши, справлялись со всеми тестами на обоняние: самцов меньше привлекал запах самки, самки меньше исследовали запах незнакомой подстилки, мыши обоего пола с большими трудностями находили закопанную пищу. Все это происходило на 2-й и 3-й дни после инфицирования, когда вирус еще не проник в мозг. Таким образом, у мышей наблюдалась явная аносмия, но она была связана с инфицированием обонятельного эпителия, а не с поражением мозга.

Наконец, ученые попытались выяснить, защитит ли мышей конвалесцентная плазма крови (взятая от переболевших COVID-19 пациентов). Человеческую плазму с высоким титром нейтрализующих антител вводили мышам превентивно, за 12 часов до инфицирования. Плазма защитила мышей от смерти, но не от заболевания. У получивших ее животных вирус не проникал в мозг, патологические изменения в легких были менее выражены. Вместе с тем, конвалесцентная плазма не спасла мышей от потери обоняния.