SARS-CoV-2 преодолевает гематоэнцефалический барьер

COVID-19 и поражения центральной нервной системы

Вирус SARS-CoV-2 обусловил развитие пандемии COVID-19, продолжается. Кроме тяжелого респираторного дистресс-синдрома и пневмонии, течение COVID-19 ассоциируется с рядом симптомов, связанных с поражением центральной нервной системы (ЦНС), включая потерю вкуса, ольфакторной чувствительности, головная боль, судороги, спутанность сознания, нарушение зрения, невралгию, головокружение, тошноту и рвоту, гемиплегию, атаксию и церебральные кровоизлияния.

Ранее было высказано предположение о том, что отдельные симптомы COVID-19 является следствием прямого воздействия вируса на ЦНС — например, респираторные симптомы могут быть частично обусловлены проникновением SARS-CoV-2 в дыхательные центры головного мозга. Развитие энцефалита на фоне COVID-19 объясняли результатом проникновения вирусных белков в ткани ЦНС. В частности, мРНК SARS-CoV-2 были выделены из ликвора, что позволило предположить возможность вируса преодолевать гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Также доказано, что другие коронавирусы, включая вирус SARS, имеют такую ​​способность [2]. При этом высказана гипотеза о том, что SARS-CoV-2 может вызвать изменения в ЦНС без прямого проникновения через ГЭБ, поскольку развитие COVID-19 связан с цитокинов штормом, и множество цитокинов преодолевают ГЭБ, влияя на функции ЦНС.

ГЭБ на пути SARS-CoV-2

В новой работе учеными Медицинской школы Университета Вашингтона (University of Washington School of Medicine), США, доказана способность спайк-1 (S1) протеина SARS-CoV-2 преодолевать ГЭБ, попадать в паренхиматозную ткань и в меньшей степени — возможность секвестрации эндотелиальных клеток мозга [3]. Результаты проведенной работы опубликованы в журнале «Nature Neuroscience» 16 декабря 2020

Известно, что спайк-протеин S1 определяет направление поражения вирусом клеток макроорганизма. В то же время связующие белки, в частности S1, способны вызвать прямое повреждение тканей, поскольку, отсоединяясь от вируса, инициируют массивное высвобождение цитокинов и других продуктов воспаления — так называемый цитокиновый шторм, сопровождает течение COVID-19. Ранее подобный иммунологический сценарий был описан при инфицировании вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) [1, 4].

Учитывая это, авторы представленной работы исследовали указанные процессы в условиях инфицирования SARS-CoV-2. Так, подтверждено, что белок S1 SARS-CoV-2 и gp120-протеин ВИЧ имеют схожий механизм действия. Названные гликопротеины активно связываются с другими рецепторами, преодолевают ГЭБ, вызывая нейротоксические эффекты. Активное проникновение S1 в ткани мозга, по словам исследователей, может объяснять различные последствия, включая развитие энцефалита, респираторные расстройства и аносмию. Спайк-белки SARS-CoV-2 часто отщепляются от вируса протеазами клетки-хозяина. Поэтому вполне возможно, что после инфицирования SARS-CoV-2 изолированный S1 может пересекать ГЭБ, вызывая реакции в тканях мозга, не обязательно обусловлено присутствием собственно вирусных частиц.

Кроме того, в серии доклинических экспериментов отслежена скорость попадания протеина-S1 в головной мозг после внутривенного и интраназального введения, определена степень его поглощения в 11 различных участках мозга, изучено влияние воспаления на транспорт S1, а также осуществлена ​​сравнительная оценка степени поглощения S1 тканями головного мозга , печени, почек, селезенки и легких. Прежде всего, экспериментально установлено, что поступление в головной мозг протеина-S1, вероятно, связано с везикулярно-зависимым механизмом абсорбционного трансцитоза.

выводы

Согласно выводам исследователей, подтверждено, что нарушения респираторной функции на фоне COVID-19 связаны не только с попаданием SARS-CoV-2 в легочную ткань, но также с проникновением вируса в дыхательные центры головного мозга с последующим нарушением их функциональной способности. Важным наблюдением стали данные о том, что транспорт S1-протеина в ольфакторных луковицах, а также почечной паренхиме лиц мужского пола является более быстрым. указанное потенциально может быть связано с более высоким риском неблагоприятных последствий COVID-19. Наконец авторы заметили, что большинство негативных эффектов при инфицировании SARS-CoV-2 могут усиливаться, длительно персистировать и быть результатом попадания патогена в ткани головного мозга.

Использованная литература

1. Banks WA, Robinson SM, Nath A. (2005) Permeability of the blood-brain barrier to HIV-1 Tat. Exp. Neurol., 193: 218—227.
2. Li YC, Bai WZ, Hashikawa T. (2020) The neuroinvasive potential of SARS-CoV-2 may play a role in the respiratory failure of COVID-19 patients. J. Med. Virol., 92: 552-555.
3. RheaM., Logsdon AF, Hansen KM et al. (2020) The S1 protein of SARS-CoV-2 crosses the blood-brain barrier in mice. Nat. Neurosci., Dec. 16. doi: 10.1038 / s41593-020-00771-8.
4. Rychert J., Strick D., Bazner S. et al. (2010) Detection of HIV gp120 in plasma during early HIV infection is associated with increased proinflammatory and immunoregulatory cytokines. AIDS Res. Hum. Retroviruses, 26: 1139-1145.

Н.А. Савельева-Кулик,

Редакция журнала «Украинский медицинский журнал»