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新冠病毒如何攻击人类大脑?

已有 1263 次阅读 2021-7-10 06:48 |个人分类:自然科学|系统分类:科研笔记


COVID-19能损伤大脑是非常明确的,但损伤大脑的机制并不十分清楚,虽然对胶质细胞特异性感染,阻断血流或免疫反应等说法,显然目前很难找到特异性治疗药物。氢气作为一种非特异性抗炎症抗氧化抗损伤分子,能产生保护组织细胞氧化和炎症损伤的作用。且本身氢气对新冠状肺炎全身病变也具有一定治疗效果,氢气也非常容易扩散进入大脑组织。因此氢气对COVID-19造成的脑损伤可以产生潜在的治疗效果。只不过目前缺乏临床研究数据来证明,希望西方医学研究人员能积极拥抱氢气疗法,尽早拿出可靠证据,给这些处于疫情中的患者提供一种理想的保护方法,减少大脑损伤,保护大脑功能。

COVID-19如何损害大脑越来越清晰。新的证据表明,冠状病毒对大脑的攻击可能是多管齐下的:它可能直接攻击某些脑细胞,减少流向脑组织的血液流动,或触发可伤害脑细胞的免疫分子的产生。

感染冠状病毒SARS-CoV-2会导致失忆、中风和对大脑的其他影响。耶鲁大学的神经学家瑟琳娜·斯普迪奇(Serena Spudich)说,问题是:“我们能否及早干预,解决这些异常现象,使人们不会出现长期问题?”

由于受影响的人如此之多在一项研究中调查的COVID-19住院患者中,有80%出现了神经系统症状研究人员希望不断增长的证据基础将为更好的治疗指明道路。

病毒如何闯入大脑

SARS-CoV-2可能有严重影响:上个月发布的一份预印本比较了人们感染COVID-19之前和之后的大脑图像,发现大脑皮层的几个区域出现了灰质缺失。在大流行早期,研究人员推测病毒可能通过某种方式进入大脑并感染负责传输和处理信息的神经元而造成损害。但此后研究表明,这种病毒很难通过大脑的防御系统——血脑屏障——而且它不一定会以任何显著的方式攻击神经元。

有学者认为SARS-CoV-2进入大脑的一种方式可能是通过鼻腔粘膜,鼻腔粘膜与大脑接壤鼻腔粘膜是血脑屏障的薄弱部位。这种病毒通常在鼻腔中发现,这也是医护人员通过擦拭鼻子来检测COVID-19的原因之一。

即便如此,大脑中并没有大量的病毒,斯普迪奇说。他与人合著了一篇关于尸体解剖和其他证据的综述,并于44日在网上发表。

是,这并不意味着它不会感染任何脑细胞。

研究表明,SARS-CoV-2可感染星形胶质细胞,这种细胞在大脑中数量丰富,具有多种功能。加州大学旧金山分校的神经学家阿诺德·克里格斯坦(Arnold Kriegstein)说,星形胶质细胞起到了支持正常大脑功能的作用,包括为神经元提供营养,使其保持工作。在1月份发表的一篇预印本中,克里斯坦和他的同事报告说,SARS-CoV-2优先感染星形胶质细胞,不是其他脑细胞。研究人员将大脑类器官暴露在病毒中。SARS-CoV-2几乎完全感染星形胶质细胞。

 

为支持这些实验室研究,包括巴西坎皮纳斯大学蛋白质组学主任丹尼尔·马丁斯--苏扎(Daniel martin -de- souza)在内的一个小组在2月的一份预印本中报告称,他们分析了26名死于COVID-19的人的大脑样本。在有SARS-CoV-2感染迹象的5名患者中,66%的受影响细胞是星形胶质细胞。

克里斯坦认为,受感染的星形胶质细胞可以解释与COVID-19相关的一些神经症状,尤其是疲劳、抑郁和脑雾,包括困惑和健忘。这些症状可能不是神经元损伤的反映,但可能反映了某种功能障碍。这可能与星形胶质细胞的脆弱性相一致。

即使没有被病毒感染,星形胶质细胞也可能是脆弱的。67日发表的一项研究比较了8COVID-19患者的大脑和14名对照组的大脑。研究人员在受感染者的大脑中没有发现SARS-CoV-2的痕迹,但他们确实发现一些星形胶质细胞的基因表达受到了影响,这些细胞无法正常工作。

什里夫波特路易斯安那州立大学的生理学家里卡多·科斯塔(Ricardo Costa)说,考虑到所有这些发现,研究人员想知道需要多少脑细胞被感染或损坏才能导致神经系统症状。科斯塔的团队正在研究SARS-CoV-2对脑细胞的影响。

不幸的是,可能没有一个简单的答案,Kriegstein说,他指出,大脑某些区域的细胞,包括神经元,如果受损,会比其他区域造成更多的功能障碍。

阻塞脑血管,中断脑流。

也有证据表明,SARS-CoV-2可以通过减少流向大脑的血流量来影响大脑——损害神经元功能,并最终杀死它们。

周细胞是在全身包括大脑在内的毛细血管上发现的细胞。2月份的一份预印本报告称,SARS-CoV-2可以感染脑类器官中的周细胞样细胞。

今年4月,伦敦大学学院的神经科学家大卫·阿特韦尔(David Attwell)和他的同事发表了一份预印本,显示了SARS-CoV-2能够影响周细胞行为的证据。研究人员观察到,在仓鼠大脑切片中,SARS-CoV-2阻断了周细胞上受体的功能,导致组织中的毛细血管收缩。事实证明,这是一个很大的影响,安特维尔说。

Spudich说,这是一项非常酷的研究。这可能是我们看到的一些永久性损伤的决定因素——一些小血管中风

安特维尔建议,用于治疗高血压的药物可能对某些COVID-19病例有用。目前有两项临床试验正在调查降压药氯沙坦治疗此病的效果。

免疫功能障碍

也有越来越多的证据表明,一些神经症状和损伤是遭遇冠状病毒后人体自身免疫系统反应过度甚至失灵的结果。

柏林德国神经退行性疾病中心的神经免疫学家哈拉尔德·Prüss (Harald Prüss)说,在过去15年里,人们已经清楚地认识到,在应对感染时,一些人的免疫系统会无意中产生自身抗体,攻击他们自己的组织。这可能会导致视神经脊髓炎等长期疾病,患者会出现视力丧失和四肢无力等症状。在510日发表的一篇综述中,Prüss总结了这些自身抗体可以通过血脑屏障的证据,并有助于从记忆障碍到精神病等神经系统疾病。

该途径也可能在COVID-19中发挥作用。在去年发表的一项研究中,Prüss和他的同事们从人身上分离出了抗SARS-CoV-2的抗体,并发现了一种能够保护仓鼠免受感染和肺部损伤的抗体。目的是创造新的治疗方法。但研究人员还发现,一些抗体可能会与脑组织结合,这表明它们可能会破坏脑组织。我们目前正试图通过临床和实验来证明这一点,”Prüss说。

在去年12月在线发表的第二篇论文中,包括Prüss在内的一个团队研究了11COVID-19重症患者的血液和脑脊液,这些患者均有神经系统症状12。它们都产生了能够结合神经元的自身抗体。Prüss说,有证据表明,给患者静脉注射另一种抗体——免疫球蛋白来抑制有害的自身抗体的作用是相当成功的

这些途径——星形胶质细胞、周细胞和自身抗体——并不是相互排斥的,也可能不是唯一的途径:COVID-19患者可能因一系列原因出现神经症状。Prüss表示,关键问题是每种途径造成的病例比例是多少。这将决定如何治疗,他说。

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-01693-6

 




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