Rugsėjo 8 d. preprintų duomenų bazėje „bioRxiv“ paskeltas tyrimas dar nebuvo išspausdintas recenzuojamame žurnale, tačiau jame pateikiama įrodymų, kad SŪRS-CoV-2 gali tiesiogiai užkrėsti smegenų ląsteles neuronus, praneša livescience.com. Nors naujasis koronavirusas siejamas su įvairiais smegenų pažeidimais (nuo mirtimi galinčio pasibaigti smegenų uždegimo iki smegenų ligų encefalopatijų), galinčiais sukelti sumišimą, pasimetimą ir kliedėjimą, iki šiol praktiškai nebuvo įrodymų, jog virusas geba patekti į smegenų audinį.
„Aktyviai ieškome daugiau pacientų, kad galėtume išsiaiškinti, kaip dažnai įvyksta tokios smegenų infekcijos ir kokie simptomai koreliuoja su užkratu konkrečioje smegenų srityje“, – elektroniniame laiške „Live Science“ atskleidė vyresnioji tyrimo autorė Akiko Iwasaki, dirbanti imunologe Jeilio universitete. Be to, mokslininkams visų pirma reikia sužinoti, kaip virusas patenka į smegenis ir ar galima jam užkirsti kelią, pranešime nurodė studijos autoriai.
Žmonių, pelių ir mini smegenys
Norėdami sužinoti, ar SŪRS-CoV-2 gali įsibrauti į smegenų ląsteles, tyrimą atlikę mokslininkai išanalizavo trijų nuo COVID-19 mirusių pacientų smegenų audinio mėginius. Taip pat jie atliko eksperimentus su COVID-19 užkrėstomis pelėmis ir organoidais – laboratorijoje išaugintomis ląstelių grupėmis, imituojančiomis trimatę smegenų audinio sandarą.
„Šis tyrimas yra pirmasis, kurio metu buvo atlikta išsami SŪRS-CoV-2 (smegenų) infekcijos analizė naudojant tris modelius“, – sakė tyrime nedalyvavusi dr. Maria Nagel, Kolorado universiteto Medicinos mokyklos neurologijos ir oftalmologijos dėstytoja. Anksčiau pasitaikydavo tik „ataskaitų apie retus pavienius atvejus“, kai SŪRS-CoV-2 RNR ir viruso dalelių būdavo aptinkama mirusių pacientų smegenų audinyje, „Live Science“ skirtame elektroniniame laiške pasakojo neurovirusologijos srityje besispecializuojanti dr. M. Nagel.
Išnagrinėjusi organoidus, mokslininkų komanda nustatė, kad naujasis koronavirusas gali patekti į neuronus ir sukelti infekciją per receptorių ACE2 – ląstelės paviršiuje esantį baltymą. Paskui jie elektroniniu mikroskopu, kuris naudoja įkrautų dalelių srautą audiniams apšviesti, pažvelgė į infekuotas ląsteles. Tyrėjai išvydo smegenų ląstelėse „pumpuruojančias“ koronaviruso daleles. Vadinasi, virusas užvaldė neuronų vidaus mechanizmus ir pradėjo gaminti savo kopijas.
Užkrėtęs neuronus, koronavirusas taip pat sukėlė medžiagų apykaitos pokyčių netoliese esančiuose sveikuose neuronuose. Nemažai šių gretimų ląstelių žuvo, taigi, galima daryti prielaidą, jog užkrėstos ląstelės vagia deguonį iš savo kaimynių, kad galėtų toliau gaminti viruso kopijas, pareiškė studijos autoriai.
„Nežinome, ar panašūs procesai vyksta užkrėstuose žmonėse, tačiau yra šią hipotezę remiančių įrodymų“, – sakė A. Iwasaki. Išanalizavusi smegenų audinių mėginius, komanda pamatė, kad SŪRS-CoV-2 buvo užkrėtęs keletą neuronų smegenų žievėje. Netoli šių ląstelių jie rado „nedidelių insultų“ požymių. Taigi, tikėtina, kad virusas vagia deguonį iš netoliese esančių ląstelių – taip pat, kaip iš organoidų, pabrėžė A. Iwasaki.
Įdomu tai, kad infekuotame smegenų audinyje buvo nedaug imuninių ląstelių, ko mokslininkai nesitikėjo. Kai, pavyzdžiui, pasiutligės virusas ar Zikos virusas pasiekia smegenis, paprastai paskui jį nuseka daug imuninių ląstelių, nurodė autoriai. Gali būti, kad kai SŪRS-CoV-2 pavyksta patekti į smegenis, virusas kažkokiu būdu išvengia įprasto organizmo gynybinio atsako. Kol kas nėra žinoma, kaip šis neįprastas imuninės sistemos atsakas paveikia infekcijos eigą, tačiau tikėtina, jog imuninei sistemai pasidaro sunkiau jį pašalinti iš smegenų. Be to, nors užkrato vietoje yra nedaug imuninių ląstelių, netoliese žūstantys neuronai vis tiek gali sukelti grandininę reakciją nervų sistemoje, kuri baigsis kenksmingu uždegimu, pastebėjo tyrimo autoriai.
Galiausiai mokslininkai atliko bandymus su pelėmis – genetiškai modifikavo vieną pelių grupę, kad jų smegenyse būtų išreikštas žmonėms būdingas receptorius ACE2, o kitos grupės pelės šį receptorių turėjo savo plaučiuose. Pirmosios grupės pelės ėmė sparčiai netekti svorio ir mirė per šešias dienas, o antrosios – išsaugojo savo kūno svorį ir išgyveno. Be to, pelių, kurioms buvo infekuotos smegenys, kraujagyslių išsidėstymas smegenyse dramatiškai pasikeitė, galbūt tam, kad daug maistingųjų medžiagų turintis kraujas būtų nukreiptas į „metaboliškai aktyvius taškus“, kur įsikūrė virusas, rašė mokslininkai.
Tolesni veiksmai
Organoidų ir pelių tyrimai pateikia užuominų, koks mirtinas gali būti SŪRS-CoV-2, jei pasiekia smegenis. Tiesa, dabar mokslininkams reikia išsiaiškinti, ar toks pats pavojus gresia ir žmonėms.
„Kiekviena eksperimentinė sistema turi apribojimų“, – priminė A. Iwasaki. Pavyzdžiui, COVID-19 infekcija pelių organizme gali vystytis kitaip negu žmonių, ir nors organoidai iš dalies yra panašūs į mini smegenis, juose nėra imuninių ląstelių ar kraujagyslių, kurias turi visavertis organas, pridūrė ji.
Be to, „žmonių organizme virusas nėra tiesiogiai introdukuojamas į smegenis“, kaip buvo atlikta eksperimentų su pelėmis metu, sakė dr. M. Nagel. Mokslininkams reikės ištirti daugiau COVID-19 pacientų smegenų mėginių, kad nustatytų, ar šio preliminaraus tyrimo radiniai galioja ir didesnėms žmonių grupėms.
SŪRS-CoV-2 užkrėsti primatai (išskyrus žmones) taip pat galėtų būti naudojami tyrimams atlikti, nes mokslininkams aktualaus žmonių smegenų audinio kiekis yra ribotas, pastebėjo dr. M. Nigel.
„Virusas gali užkrėsti konkrečias smegenų sritis arba turėti labiau netiesioginį poveikį neurologinėms funkcijoms“, – patikslino mokslininkė. Pavyzdžiui, kai kuriuos COVID-19 pacientus ne vieną mėnesį kamuoja simptomai, būdingi lėtinio nuovargio sindromui. Manoma, kad juos sukelia pokyčiai už konkrečius hormonus atsakingose smegenų dalyse. Dar vienas svarbus klausimas – ar „virusas paveikia už kvėpavimo sistemos veiklą atsakingą centrą smegenų kamiene ir sukelia kvėpavimo nepakankamumą itin sunkiais COVID-19 atvejais“, tęsė ji.
Be to, tyrėjai vis dar nesupranta, kaip naujasis koronavirusas patenka į smegenis. Kai mokslininkai sužinojo, kad COVID-19 gali sutrikdyti užsikrėtusiųjų skonio ir uoslės pojūčius, kai kurie iš jų pateikė teoriją, jog virusas tiesiogiai pasiekia smegenis nosyje esančiais nervais. Tikėtina, kad naujasis koronavirusas pasiekia smegenis per nosį, pritarė A. Iwasaki. Taip pat galimas variantas, jog į smegenis jis patenka su krauju, įveikęs kraujo ir smegenų barjerą – audinį, kuris atskiria smegenis ir kraują ir praleidžia tik tam tikras medžiagas. Naujojo koronaviruso patekimo į smegenis būdo išsiaiškinimas bus labai svarbus žingsnis, siekiant užkirsti kelią šiai infekcijai ir ją veiksmingai gydyti, pabrėžė tyrimo autoriai.