Новое исследование на мышах предполагает, что SARS-CoV-2, вирус, вызывающий COVID-19, может для проникновения в клетки и заражения мозга преимущественно использовать «черный ход».
Это открытие может частично объяснить, почему у многих людей возникают неврологические симптомы, такие как усталость, головокружение, затуманенность сознания или потеря обоняния или вкуса во время или после заражения вирусом. Учёные полагают, что эти симптомы могут возникнуть, когда SARS-CoV-2 попадает в центральную нервную систему, но как и почему вирус перемещается из дыхательных путей в мозг, до сих пор не было ясно.
В статье, опубликованной 23 августа в журнале Nature Microbiology, исследователи обнаружили мутации в белке-шипе вируса, который он использует для проникновения в клетки человека путём связывания с молекулой под названием ACE2 на поверхности клеток.
«Белок-шип SARS-CoV-2 покрывает вирус снаружи и позволяет ему проникать в клетку, — рассказал Live Science соавтор исследования Джадд Халтквист (Judd Hultquist), доцент кафедры инфекционных заболеваний Северо-Западного университета в Чикаго. — Обычно вирус может проникнуть в клетку двумя способами: либо на поверхности клетки (через переднюю дверь), либо внутри после попадания в клетку (через заднюю дверь).»
Часть белка-шипа, называемая местом расщепления фурином, помогает вирусу проникнуть через переднюю дверь. Если это место изменено или удалено, вирус сможет использовать только чёрный ход (заднюю дверь).
«Клетки верхних дыхательных путей и лёгких очень восприимчивы к SARS-CoV-2, который может проникнуть в эти клетки через передние и задние двери, — сказал Хультквист. — Похоже, что для того, чтобы вирус смог достичь мозга и успешно в нём размножиться, он должен проникнуть через чёрный ход. Удаление места расщепления фурином повышает вероятность того, что вирус будет использовать этот путь — и с большей вероятностью заразит клетки мозга.»
Чтобы изучить это, исследователи использовали генетически модифицированных мышей, клетки которых производят человеческий ACE2. После заражения этих мышей SARS-CoV-2 они взяли образцы вируса из тканей лёгких и мозга и секвенировали вирусные геномы.
«Мы обнаружили, что у мышей, инфицированных обычным SARS-CoV-2, была небольшая инфекция в мозге, но количество инфицированных клеток значительно возросло, когда вирус имел мутацию в месте расщепления фурина», — сказал Хультквист.
И хотя пока невозможно сказать, ответственны ли эти инфицированные клетки за неврологические симптомы COVID-19, Халтквист и его коллеги наблюдали высокий уровень заражения в клетках гиппокампа и премоторной коры головного мозга, которые связаны с памятью и движением соответственно.
Однако исследование проводилось только на мышах, поэтому требуется больше исследований, чтобы выяснить, имеет ли SARS-CoV-2 аналогичные требования для инфицирования человеческого мозга.
«Важно провести последующее исследование с участием людей, чтобы выяснить, встречаются ли те же мутации у человека, что и у мышей, — отметил в интервью Live Science Мэтью Фриеман (Matthew Frieman), профессор микробиологии и иммунологии Университета Мэриленда, который не участвовал в исследовании. — Поскольку исследователи нацелены на нейронное воспаление как на цель терапии симптомов длительного COVID, понимание того, как вирус размножается в мозге, имеет важное значение.»
Хультквист также хочет узнать больше о том, почему мутации в месте расщепления фурина повышают вероятность проникновения вируса в мозг.
«В исследовании мы показали, что обычный SARS-CoV-2 может размножаться в мозге при прямом введении, что предполагает, что потеря места расщепления фурина важна для перемещения в мозг, — сказал Хультквист. — Как именно это работает, остаётся загадкой.»
Тем не менее, это исследование может заложить основу для лечения неврологических последствий COVID-19.
«Знание того, что вирусу нужен чёрный ход, чтобы заразить мозг, предоставляет уникальные возможности для его остановки, — сказал Халтквист. — Малые молекулы, блокирующие этот путь, могут быть особенно эффективны в предотвращении инфекции мозга и связанных с ней осложнений. Следующей задачей будет выяснить не только какие лекарства могут быть наиболее эффективными, но и какие из них смогут достигать мозга.»
