Этот вывод может частично объяснить, почему многие люди испытывают неврологические симптомы, такие как усталость, головокружение, туман в голове, потеря обоняния или вкуса во время или после заражения вирусом. Ученые считают, что эти симптомы могут возникать, когда SARS-CoV-2 проникает в центральную нервную систему, но как и почему вирус перемещается из дыхательных путей в мозг, до сих пор было неясно.
В статье, опубликованной 23 августа в журнале Nature Microbiology, исследователи обнаружили мутации в белке spike вируса, который он использует для проникновения в клетки человека, связываясь с молекулой ACE2 на поверхности клеток.
“SARS-CoV-2 spike protein покрывает внешнюю поверхность вируса и позволяет ему проникать в клетку”, – сообщил Live Science по электронной почте соавтор исследования Джадд Хультквист, доцент кафедры инфекционных заболеваний Северо-Западного университета в Чикаго. “В норме вирус может попасть в клетку двумя способами: либо на поверхности клетки (через переднюю дверь), либо изнутри, после того как он попадает в клетку (через заднюю дверь)”.
Часть белка spike, называемая сайтом расщепления furin, помогает вирусу проникнуть в клетку через переднюю дверь. Если этот участок мутирует или удаляется, вирус может использовать только черный ход.
“Клетки верхних дыхательных путей и легких очень восприимчивы к SARS-CoV-2, который может проникать в эти клетки как через переднюю, так и через заднюю дверь”, – говорит Хультквист. Чтобы достичь мозга и успешно реплицироваться в нем, вирус, похоже, должен проникнуть через заднюю дверь”. Удаление участка расщепления фурина повышает вероятность того, что вирус будет использовать этот путь – и с большей вероятностью заразит клетки мозга”.
Для изучения этого вопроса исследователи использовали генетически модифицированных мышей, клетки которых вырабатывают человеческий ACE2. Заразив этих мышей вирусом SARS-CoV-2, они взяли образцы вируса из тканей легких и мозга и секвенировали вирусные геномы.
“Мы обнаружили, что у мышей, зараженных обычным SARS-CoV-2, было немного инфекции в мозге, но гораздо больше инфицированных клеток, когда вирус имел мутацию в месте расщепления фурина”, – говорит Хультквист. Хотя пока нельзя сказать, ответственны ли эти инфицированные клетки за неврологические симптомы COVID-19, Хультквист и его коллеги отметили высокий уровень инфекции в клетках гиппокампа и премоторной коры, которые связаны с памятью и движением, соответственно.
Однако исследование проводилось только на мышах, поэтому необходимо провести дополнительные исследования, чтобы выяснить, есть ли у SARS-CoV-2 аналогичные требования для заражения человеческого мозга.
“Важно продолжить это исследование, взяв образцы у людей, чтобы выяснить, обнаруживаются ли у них те же мутации, что и у мышей”, – сказал Live Science Мэтью Фриман, профессор микробиологии и иммунологии Мэрилендского университета, не принимавший участия в исследовании. “Поскольку исследователи нацелены на воспаление нейронов для лечения симптомов длительного ДЦВИДа, понимание того, как вирус реплицируется там в первую очередь, имеет решающее значение”.
Хультквист также хочет узнать больше о том, почему мутации сайта расщепления фурина повышают вероятность проникновения вируса в мозг. “Мы показали в исследовании, что нормальный SARS-CoV-2 может реплицироваться в мозге при непосредственном введении, что говорит о том, что потеря сайта расщепления фурина важна для попадания в мозг”, – сказал Хультквист. “Как именно это происходит, остается загадкой”.
Тем не менее, это исследование может заложить основу для лечения неврологических последствий COVID-19.
“Знание того, что вирусу нужен черный ход, чтобы заразить мозг, открывает уникальные возможности для его остановки”, – говорит Хультквист. Малые молекулы, блокирующие этот путь, могут быть особенно эффективны для предотвращения заражения мозга и возникающих при этом осложнений”. Следующей задачей будет выяснить не только то, какие препараты лучше всего справляются с этой задачей, но и то, какие из них могут попасть в мозг”.
Исследование также поднимает важные вопросы о долгосрочных последствиях COVID-19 для пациентов, особенно тех, кто испытывает неврологические симптомы. Понимание механизма, по которому вирус проникает в мозг, может помочь врачам разработать более целенаправленные подходы к лечению и профилактике этих симптомов. Исследователи надеются, что дальнейшие эксперименты на людях дадут возможность уточнить, какие особенности SARS-CoV-2 могут быть связаны с неврологическими проявлениями.
Кроме того, необходимость разработки эффективных противовирусных препаратов, направленных именно на блокировку чёрного хода, становится всё более актуальной. Учёные работают над созданием маломолекулярных соединений, которые смогут эффективно препятствовать проникновению вируса в клетки мозга. Это может привести к уменьшению заболеваемости и улучшению качества жизни многих людей, пострадавших от вируса.
В конечном итоге, исследование, подобное этому, может стать ключом к пониманию не только механизмов инфекций, но и взаимосвязи между вирусами и неврологическими заболеваниями в более широком контексте. Ученые продолжают исследовать этот вопрос, чтобы в дальнейшем найти решения для борьбы с последствиями COVID-19 и других вирусных инфекций.
