Група изследователи от Германия, Испания и Франция в статията си в Nature Neuroscience описват как са открили доказателства, че SARS-CoV-2 атакува ендотелиоцитите - клетките, облицоващи съдовете, на кръвно-мозъчната бариера на човешкия мозък, която разделя кръвоносната и централната нервна система. Коронавирусът премахва протеина NEMO в тях, което води до некроптоза - клетъчна смърт и разрушаване на съда. В резултат на това се блокира притока на кръв към мозъка и се появяват капиляри, през които кръвта не може да тече, което води до нарушения във функционирането на мозъка поради кислороден и глюкозен глад. В същото време изследователите са открили, че клетъчната смърт при модели животни, заразени с коронавирус, може да бъде предотвратена, което вдъхва надежда за подобен резултат при хората.

Неврологичните усложнения са често срещана последица от COVID-19

Както документираните клинични случаи, така и работата на учените, изучаващи ефекта на COVID-19 върху хората, показват, че инфекцията често води до неврологични проблеми – те се откриват при почти 84 процента от пациентите. Болните пациенти често съобщават за загуба на вкус и мирис, някои от тях имат замъглено съзнание. Съобщавани са и случаи на инсулти, гърчове и дори психични разстройства.

Когнитивният спад и психичните разстройства са едни от най-честите симптоми на постковидния синдром. Досега обаче не са открити доказателства вирусът да атакува клетките в мозъка, въпреки факта, че геномът на SARS-CoV-2 е открит в мозъка и цереброспиналната течност на някои пациенти. Най-често срещаната хипотеза е, че основната причина за това е увреждането на самите нерви. Нова работа на европейски учени обаче показва, че това не е така.

Инфекцията със SARS-CoV-2 води до смъртта на ендотелните клетки

Учени от университетите в Лил, Любек, Гьотинген и Франкфурт, Института Пастьор, Френския национален институт за здравеопазване и медицински изследвания и Университета на Сантяго де Компостела са изследвали мозъчни проби от 40 починали пациенти, 17 от които са починали от COVID-19. Направеното по-рано магнитно резонансно изображение на мозъка показва, че пациентите имат увредени мозъчни капиляри, разположени в кръвно-мозъчната бариера. Затова изследователите обърнали внимание на тях.

След оцветяване на проби от предната кора, учените откриха при пациенти с коронавирусна инфекция значително увеличение на броя на нишковидните структури с диаметър от 0,5 до един микрометър, в които не са открити следи от ендотелни клетки. Броят на тези структури не е повлиян от това дали пациентът е на апаратна вентилация или е в интензивно отделение, което изключва версията за образуването им поради хипоксия. Всички доказателства били в полза на факта, че смъртта на ендотелните клетки е причината за образуването на тези структури. Изследователите са успели да възпроизведат резултатите при животински модели - хамстери и мишки. При тях дължината на нишковидните структури се увеличава на четвъртия ден след инфекцията.

За да определят дали SARS-CoV-2 действително инфектира ендотелните клетки, изследователите анализирали генната експресия в миши проби. Оказало се, че ендотелните клетки наистина експресират редица рецептори, които се свързват с вируса, по-специално NRP1, който играе важна роля при образуването на нови съдове. В същото време експресията на ACE2 - най-известният "вход" на коронавируса в клетката, не била толкова значима.

Непосредствената причина за смъртта на ендотелните клетки е "изрязването" на един протеин

По-нататъшни експерименти показали, че основната протеаза - "молекулярните ножици" на коронавируса Mpro (Main Protease), премахва от ендотелните клетки както на мишки, така и на хора, NEMO протеина, който е жизненоважен за оцеляването им. Той активира сигналните пътища, които в крайна сметка водят до имунен и възпалителен отговор на организма. Прилагането на адено-асоциирани вирусни вектори с Mpro на мишки увеличава броя на филаментозните структури в тях. При мишки, при които експресията на NEMO е потисната, техният брой също рязко нараства, което води до смъртта на ендотелните клетки. Тази загуба засяга и други мозъчни клетки.

Смъртта на ендотелните клетки според изследователите има две важни последици. Първо, води до микрокървене в области на мозъка, където кръв не трябва да присъства. Освен това се получава хипоперфузия на някои области на мозъка - тяхното лошо кръвоснабдяване, което в най-тежките случаи може да има фатални последици.

Учените са открили метод за борба със смъртта на ендотелните клетки.