Могут ли сросшиеся нейроны объяснить «мозговой туман» COVID-19? | Наука

Из всех симптомов одним из самых тревожных является «овой туман». Жертвы сообщают о головных болях, проблемах с концентрацией внимания и забывчивости. Теперь исследователи показали, что SARS-CoV-2 может вызывать слияние клеток мозга, нарушая их связь. Хотя исследование проводилось только на клетках в лабораторной посуде, некоторые ученые говорят, что оно может помочь объяснить один из самых сбивающих с толку симптомов пандемии.

«Это первый важный шаг», — говорит Стефан Лихтенталер, биохимик из Немецкого центра нейродегенеративных заболеваний, который не участвовал в работе.

Исследователи уже знали, что SARS-CoV-2 может вызывать слияние определенных клеток. Легкие пациентов, умерших от тяжелой формы COVID-19, часто пронизан большими многоклеточными структурами, называемыми синцитиями., которые, по мнению ученых, могут способствовать респираторным симптомам заболевания. Как и другие вирусы, SARS-CoV-2 может побуждать клетки к слиянию, что помогает ему распространяться по органу без необходимости заражать новые клетки.

Чтобы увидеть, может ли такое слияние клеток произойти в клетках мозга, Массимо Хиллиард, нейробиолог из Университета Квинсленда, и его коллеги сначала генетически сконструировали две популяции ов мыши: одна экспрессировала красную флуоресцентную молекулу, а другая — зеленую флуоресцентную молекулу. Если бы они смешались в лабораторной посуде, под микроскопом они выглядели бы ярко-желтыми. Это только то, что увидели исследователи когда они добавили SARS-CoV-2 в блюдо, содержащее оба типа клеток, они сообщают сегодня в Научные достижения. Такое же слияние произошло в органоидах человеческого мозга, так называемых минимозгах, созданных из стволовых клеток.

Ключом, по-видимому, является ангиотензинпревращающий фермент 2 (ACE2), белок, экспрессируемый на поверхности клеток млекопитающих, на который, как известно, нацелен SARS-CoV-2. Вирус использует поверхностный белок, называемый спайком, для связывания с ACE2, заставляя вирус сливаться с клеткой и высвобождать свой генетический материал внутри. По-видимому, спайковый белок в инфицированных клетках может также вызывать слияние других ACE2 в клетке с соседней клеткой. Когда команда сконструировала нейроны для экспрессии шиповидного белка, только клетки, которые также экспрессировали ACE2, смогли слиться друг с другом. Полученные результаты аналогичны предыдущей работе с клетками легких: рецептор ACE2, по-видимому, играет решающую роль в обеспечении их слияния во время инфекции SARS-CoV-2.



Однако синцитии нейронов, наблюдаемые в лабораторных чашках и органоидах, также имели некоторые особенности, которые отличали их от синцитий, наблюдаемых в легких. При слиянии клеток легких только основные части тела клетки соединяются друг с другом. Среди нейронов, напротив, слияние произошло дальше от тела клетки, на длинных тонких отростках, известных как дендриты и аксоны, которые имеют решающее значение для межклеточной коммуникации.

Слияния, казалось, нарушили эту связь. Нейроны обычно возбуждаются независимо, распространяя сигналы по всему мозгу. Но 90% слившихся нейронов сработали одновременно, а остальные 10% молчали. Это огромное количество синхронной активности «почти похоже на припадок», — говорит Хиллиард. По его словам, когда эта тонкая коммуникация нарушается, может возникнуть туман в голове. Группа Хилларда ранее показала, что слияние нейронов в нервной системе червя Caenorhabditis elegans притупили их способность ощущать запахи.

«Эти нейроны похожи на сиамских близнецов, они соединены в бедре», — говорит Адонис Сфера, психиатр из Государственной больницы Паттона и Университета Лома Линда, не участвовавший в исследовании. «Могут ли они функционировать как нейроны? Этого еще никто не знает. Но есть вероятность, что они потеряли часть этой функции».

Еще неизвестно, сохранятся ли эти результаты в мозге животных, инфицированных SARS-CoV-2, а тем более у людей, говорит Оливье Шварц, вирусолог из Института Пастера. Он и другие говорят, что никто на самом деле не искал синцитий нейронов у умерших пациентов с COVID-19. Тем не менее, по его словам, работа имеет смысл и заслуживает дальнейшего изучения. Он также говорит, что слияние нейронов может быть более актуальным для других вирусов, которые заражают больше нейронов, чем обычно делает SARS-CoV-2, таких как вирус бешенства. По словам Шварца, результаты могут даже указать на еще одну причину, по которой бешенство наносит ущерб мозгу.

“Мы думаем [neuronal fusion] может быть действительно широко распространенным», — соглашается Хиллиард. «Этого просто никто не видел, — говорит он, — я думаю, что это действительно у нас на глазах».