Цивилизация
Белок S1, формирующий шипы вируса SARS-CoV-2, помогает ему проникать в мозг, считают ученые из Вашингтонского университета. Об этом они рассказали в статье в журнале Nature Neuroscience.
Чаще всего COVID-19 поражает легкие, поэтому наиболее распространенные симптомы болезни — кашель и одышка. В наиболее тяжелых случаях пациентам требуется искусственная вентиляция легких. Однако инфекция также нередко приводит к неврологическим симптомам, от головной боли до судорог и припадков, и такие осложнения могут сохраняться очень долго. Предположительная причина этого — попадание вируса в мозг, но конкретные механизмы того, как это происходит, не изучены до конца.
Ранее авторы работы занимались изучением гематоэнцефалического барьера в контексте различных заболеваний, от болезни Альцгеймера до ВИЧ-инфекции, диабета и ожирения. Весной 2020 года они сосредоточились на том, как он взаимодействует с SARS-CoV-2.
Чтобы выяснить, как SARS-CoV-2 проникает в мозг, исследователи заражали им мышей через дыхательные пути и внутривенно.
Оказалось, белок S1 позволяет SARS-CoV-2 преодолевать гематоэнцефалический барьер — «фильтр» между кровеносной системой и центральной нервной системой.
Он защищает нервную ткань от циркулирующих в крови микроорганизмов, токсинов, клеточных и гуморальных факторов иммунной системы, которые воспринимают ткань мозга как чужеродную.
Это не уникальное явление — такое свойство есть и у ряда других вирусов. Больше всего поведение SARS-CoV-2 в этом плане напомнило ученым ВИЧ.
По словам автора работы Уильяма Бэнкса, белок S1 в вирусе SARS-CoV2 и белок gp 120 в вирусе ВИЧ-1 функционируют аналогичным образом. У обоих на поверхности есть белки-гликопротеины, которые работают как «руки» вируса, «хватаясь» за рецепторы и проникая в клетки. Оба вируса пересекают гематоэнцефалический барьер, и S1, как и gp120, вероятно, токсичен для тканей мозга.
Бэнкс отметил, что сходство между ВИЧ и SARS-CoV-2 в проникновении в мозг «было похоже на дежавю».
«Мы знаем, что при COVID-19 возникают проблемы с дыханием, потому что инфекция попадает в легкие, но есть и дополнительное объяснение — вирус проникает в дыхательные центры головного мозга и нарушает их работу, — говорит ученый. — С SARS-CoV-2 лучше не связываться. Многие эффекты, которые он способен спровоцировать или усилить, проникнув в мозг, могут сохраняться очень долго».
Результаты исследования объясняют, почему многие пациенты, перенесшие инфекцию в легкой форме, даже спустя месяцы продолжают чувствовать слабость и усталость.
Небольшое воспаление может возникнуть в ответ на любую вирусную инфекцию, поясняют ученые. У некоторых людей, особенно пожилых или с хроническими заболеваниями, иммунная система реагирует на инфекцию слишком бурно и выходит из-под контроля, приводя к цитокиновому шторму — неконтролируемому воспалению, которое приводит к повреждению собственных тканей организма.
Цитокиновый шторм — одна из наиболее распространенных причин смерти при COVID-19, однако неясно, какая доля пациентов с ним сталкивается. Исследователи полагают, что причиной долговременных неврологических осложнений после болезни выступает схожая реакция в мозге.
«Белок S1, скорее всего, заставляет мозг выделять цитокины и воспалительные продукты», — уточняет Бэнкс.
Профессор неврологии Джейкоб Рабер из Орегонского университета отмечает, что у мужчин S1 добирается до обонятельной луковицы в мозге, а также до почек быстрее, чем у женщин. Этим можно объяснить более тяжелое течение COVID-19 у мужчин, полагает он.
Ранее немецкие ученые выяснили, что SARS-CoV-2 способен проникнуть в мозг по обонятельному нерву, на это указали результаты вскрытия пациентов, умерших от коронавируса. Обонятельный нерв тянется от слизистой оболочки носа в полость черепа, где переходит в обонятельную луковицу, а она — в обонятельный тракт, и далее до обонятельного анализатора в коре головного мозга. Таким образом, проникнув в клетки нерва, вирус может подняться в мозг и попасть в разные его отделы.
Исследователям удалось получить снимки неповрежденных коронавирусных частиц в слизистой оболочке носа. Также в мозговой жидкости исследователи натолкнулись на иммунные клетки, активировавшиеся после проникновения в мозг вируса.