В нескольких исследованиях были обнаружены SARS-CoV-2 в тканях головного мозга и широко распространенные сигналы иммунной активации в мозге. Это привело ученых к мысли, что выделяемые вирусом белки циркулируют в кровотоке и способствуют воспалительной реакции.
В настоящем исследовании исследователи использовали технологию оптической очистки тканей для идентификации всех тканевых мишеней, в которых накапливался белок SARS-CoV-2 S1 у мышей, и исследовали распределение S1 в посмертных образцах от пациентов с COVID-19.
Для экспериментов на животных они использовали двухмесячных мышей смешанного пола дикого типа C57Bl6/J, которых содержали в 12/12-часовых циклах света и темноты с произвольным доступом к пище и воде. Они получили белки S1 с мутацией N501Y и пометили их флуоресцентным красителем Alexa Fluor 647. Затем они сделали микроинъекцию spike S1 (N501Y) непосредственно внутривенно в костный мозг черепа подопытных животных под общим наркозом.
После трех дней внутривенных инъекций команда собрала череп, мозговые оболочки и ткани головного мозга каждого животного для протеомного анализа и нанесла на карту распределение флуоресцентно меченого spike S1. Затем они собрали ткани коры головного мозга мыши через дни и 28 дней, чтобы оценить гибель клеток и повреждение нейронов. Это помогло им определить, постоянно ли присутствовал S-белок в черепах пациентов, умерших от причин, не связанных с COVID, в течение первых двух лет пандемии.
Результаты исследования
У здоровых мышей прямые микроинъекции S в ниши костного мозга черепа вызывали изменения протеома мозга и гибель паренхиматозных клеток. Оно также продемонстрировало иммуногенность SARS-CoV-2 S в отсутствие других вирусных компонентов. Однако необходимы дополнительные данные, чтобы показать активную репликацию SARS-CoV-2 в этих тканях.
Тем не менее, наблюдаемое накопление SARS-CoV-2 и его S-гликопротеина на периферии ЦНС в образцах черепа некоторых людей предполагает вероятный механизм неврологических последствий инфекции SARS-CoV-2. Это происходило даже у тех, кто выздоровел от болезни, но умер позже по причинам, не связанным с COVID-19.
“Протеомный анализ коры головного мозга восьми пациентов с COVID-19 и 11 контрольных групп помог исследователям идентифицировать 7138 белков, анализ обогащения набора генов (GSEA) которых коррелировал эти нерегулируемые белки с биологическими процессами, модулируемыми в ответ на инфекцию SARS-CoV-2”, – сообщается в исследовании.
Исследования выявили SARS-CoV-2 S в иммунных клетках пациентов более чем через 12 месяцев после заражения и в их плазме в течение года после выздоровления. Научная работа показала, что S запускает экспрессию воспалительных цитокинов и хемокинов в макрофагах и эпителиальных клетках легких, тем самым нарушая функции эндотелия.
В мозговых оболочках это воспалительное состояние привело к усилению регуляции белков дегрануляции нейтрофилов, например, PDGFA-ассоциированного белка 1 (PDAP1), который может быть связан с более высокими уровнями NETS в оси SMB и инвазией нейтрофилов в мозговые оболочки.
NETs также вызывали повреждение тканей, включая повреждение эндотелия, тем самым изменяя процессы свертывания крови и объясняя, почему у некоторых пациентов с COVID-19 развиваются мини-инфаркты в паренхиме головного мозга. Фактически, в головном мозге белки, участвующие в путях нейродегенерации, были сильно нарушены.
Ученые полагают, что все будущие усилия должны быть направлены на характеристику этих белков в качестве биомаркеров и терапевтических мишеней для профилактики и лечения невротических осложнений, связанных с COVID-19. Об этом пишет News-Medical.