Ny studie innrømmer at COVID-19 kan infisere hjerneceller

Coronavirus som forårsaker COVID-19 kan noen ganger kapre hjerneceller ved å bruke cellens interne maskiner for å kopiere seg selv, ifølge en ny studie.

Forskningen, postet 8. september i fortryksdatabasen bioRxiv, har ennå ikke blitt publisert i et fagfellevurdert tidsskrift, men det gir bevis for at SARS-CoV-2 direkte kan infisere hjerneceller kalt nevroner. Selv om coronavirus har vært knyttet til ulike former for hjerneskade, fra dødelig betennelse til hjernesykdommer kjent som encefalopatier, som alle kan forårsake forvirring, hjernetåke og delirium, var det lite bevis for at selve viruset invaderte hjernevev til nå.

“Vi ser aktivt på flere pasientvev for å kunne finne hvor ofte slike hjerne infeksjoner oppstår ... og hvilke symptomer som er korrelert med infeksjon i hvilke områder av hjernen, ”sa seniorforfatter Akiko Iwasaki, en immunolog ved Yale University, til WordsSideKick.com i en e-post. I tillegg må forskere fremdeles finne ut hvordan viruset kommer inn i hjernen i utgangspunktet, og om det kan holdes utenfor hjernen, bemerket forfatterne i sin rapport.

Menneskelige, mus og mini-hjerner

For å se om SARS-CoV-2 kunne bryte inn i hjerneceller, undersøkte studieforfatterne obdusert hjernevev fra tre pasienter som døde av COVID-19. De gjennomførte også eksperimenter på mus infisert med COVID-19 og i organoider - grupper av celler dyrket i en labskål for å etterligne 3D-strukturen i hjernevev.

"Denne studien er den første til å gjøre en omfattende analyse av SARS-CoV-2 [hjerne] infeksjon ved hjelp av tre modeller," sa Dr. Maria Nagel, professor i nevrologi og oftalmologi ved University of Colorado School of Medicine, som ikke var involvert i studien. Tidligere var det bare ”sjeldne tilfelle rapporter” av SARS-CoV-2 RNA og viruspartikler som finnes i post mortem vev fra pasienter, sa Nagel, som spesialiserer seg på nevrovirologi, til WordsSideKick.com i en e-post.

I organoider fant teamet at viruset kunne komme inn i nevroner gjennom ACE2-reseptoren, et protein på celleoverflaten som virus bruker å gå inn i cellen og utløse infeksjon. De brukte deretter et elektronmikroskop, som bruker stråler av ladede partikler for å belyse vevet, for å kikke inn i infiserte celler. De kunne se coronavirus partikler “spirer” i cellen, og demonstrerer at viruset hadde kommandert nevronenes interne maskineri for å bygge nye kopier av seg selv.

Mens det ble opprettet butikk i infiserte celler, forårsaket viruset også metabolske endringer i nærliggende nevroner, som ikke var infisert. Disse nærliggende cellene døde av i stort antall, noe som tyder på at de infiserte cellene kan stjele oksygen fra naboene for å fortsette å produsere nytt virus, bemerket forfatterne.

"Vi vet ikke om lignende hendelser finner sted hos smittede mennesker," selv om det er noen bevis de kan være, bemerket Iwasaki. I obduksjonsvevet fant teamet at SARS-CoV-2 hadde infisert noen nerveceller i den rynkete hjernebarken. I nærheten av disse infiserte cellene fant de bevis på at "små slag" hadde funnet sted, og antydet at viruset kan stjele oksygen fra nærliggende celler i hjernen akkurat som det gjorde i organoider, sa Iwasaki.

Spesielt var det infiserte hjernevevet ikke oversvømmet med immunceller, som man kunne forvente. Når Zika virus eller rabiesvirus invaderer hjernen, følger vanligvis et stort antall immunceller, forfatterne bemerket. Så det er mulig at når SARS-CoV-2 klarer å infiltrere hjernen, kan det på en eller annen måte unnslippe kroppens typiske forsvar mot slike invasjoner. Det er foreløpig ikke kjent hvordan denne uvanlige immunresponsen kan påvirke infeksjonsforløpet, men det kan gjøre viruset vanskeligere å fjerne fra hjernen. Og selv om få immunceller strømmer til infeksjonsstedet, kan døende nevroner i nærheten utløse en kjedereaksjon i nervesystemet som fremdeles fører til skadelig betennelse, bemerket forfatterne.

Til slutt, i museksperimentene, modifiserte forfatterne genetisk en gruppe mus for å uttrykke humane ACE2-reseptorer i hjernen, mens en annen gruppe mus bare bar reseptoren i lungene. Det første settet med mus begynte raskt å gå ned i vekt og døde i løpet av seks dager, mens det andre settet ikke gikk ned i vekt og overlevde. I tillegg forandret arrangementet av blodkar i hjernen seg dramatisk hos mus med hjerneinfeksjon, antagelig for å omdirigere næringsrikt blod til “metabolsk aktive hot spots” der viruset hadde tatt over, skrev forfatterne.

Les hele historien her ...