Цивилизация
Большинство пациентов с COVID-19 сталкиваются с неврологическими симптомами, от потери обоняния и вкуса до эпилептических припадков и инсультов. Механизмы этих симптомов не изучены до конца. До сих пор считалось, что основная причина этого — повреждение самих нервов. Однако дело может быть и в другом — как выяснила международная группа ученых из Университета Любека в Германии, французского Института Пастера в Лилле и других исследовательских центров, COVID-19 травмирует сосуды мозга, что может быть причиной нарушения его работы. Подробнее об этом они рассказали в статье в журнале Nature Neuroscience.
Исследователи изучили образцы мозга 40 пациентов, 17 из которых умерли от COVID-19. У второй группы ученые обнаружили повреждения паренхимы — клеток, составляющих основу органов, не имеющих полостей. Паренхима играет роль каркаса, и нарушение ее целостности может сказаться на работоспособности органа. В данном случае причиной повреждения стало поражение сосудов. Изучив срезы мозга с помощью компьютерной томографии, ученые обнаружили множество нитевидных структур, образовавшихся из-за отмирания сосудов.
Причиной отмирания стала гибель эндотелиальных клеток, которые выстилают внутреннюю поверхность кровеносных сосудов.
Ученые сравнили эти срезы со срезами мозга пациентов без COVID-19. Контрольная группа имела схожие сопутствующие заболевания (болезни сердца, деменция, рак и другие), часть находилась на вентиляции легких. Однако ни болезни, ни гипоксия, ни медицинские процедуры не оказались связаны с подобными повреждениями мозга — по всей видимости, их причиной был сам вирус.
Чтобы убедиться, что дело не в каких-либо неучтенных факторах, исследователи попробовали воспроизвести результаты на животной модели. Они заразили SARS-CoV-2 хомяков и мышей и наблюдали за изменениями их мозга.
У хомяков нитевидные отмершие сосуды образовались уже на четвертый день после заражения. Со временем, однако, у выздоровевших особей мозг восстанавливался. Аналогичные результаты наблюдались и у мышей.
«В целом, полученные данные показывают, что инфекция SARS-CoV-2 вызывает микрососудистую патологию в головном мозге», — пишут исследователи.
Чтобы выяснить, действительно ли SARS-CoV-2 может инфицировать эндотелиальные клетки, исследователи следили за экспрессией рецептора ACE2 и других, способных помогать вирусу проникать в клетки. Оказалось, ACE2 действительно экспрессируется в эндотелиальных клетках микрососудов мозга грызунов, хотя и в небольшом количестве. При этом наблюдалась высокая экспрессия рецептора NRP1, который играет важную роль в образовании новых сосудов, и белка басигина, иммуноглобулина, присутствующего во многих типах клеток, в том числе и эндотелиальных.
При дальнейшем анализе образцов мозга как грызунов, так и пациентов авторы работы обнаружили фрагменты SARS-CoV-2 в эндотелиальных клетках, что окончательно подтвердило: эндотелиальные клетки в мозге человека и в целом млекопитающих, по крайней мере некоторых, экспрессируют рецепторы, которые связываются с SARS-CoV-2, что делает сосуды уязвимыми для инфекции.
Гибель эндотелия оказалась связана с коронавирусной протеазой Mpro, подавляющей работу белков NEMO в организме. Эти белки при появлении инфекции косвенно стимулируют иммунный и воспалительный ответ, предотвращая апоптоз (гибель клетки). Избавление от NEMO позволяет вирусу успешно реплицироваться и заражать другие клетки вплоть до гибели изначальной. Нейроны, глия, эндотелиальные клетки периферических сосудов способны выживать и в условиях дефицита NEMO, но активность этого белка необходима для эндотелиальных сосудов мозга, поясняют авторы работы.
Полученные данные могут поспособствовать разработке препаратов, защищающих мозг от воздействия коронавируса, считают ученые.
«Mpro-опосредованное повреждение эндотелиальных клеток мозга позволяет предположить, что ингибиторы Mpro могут предотвратить неврологические осложнения при инфицировании SARS-CoV-2», — пишут они.
Также можно использовать уже существующие препараты, защищающие клетки сосудов от гибели. В частности, остановить разрушение эндотелия, предположительно, можно с помощью ингибирования рецептора некроптоза RIPK1 — более ранние наблюдения показали, что такой подход позволяет бороться с микрососудистыми патологиями. Ингибиторы RIPK1 уже существуют и прошли клинические испытания, однако еще предстоит выяснить, насколько они будут эффективны при COVID-19.