Nat Neurosci：揭示新冠病毒通过入侵嗅粘膜中的神经细胞进入大脑
来源：本站原创 2020-12-01 20:12
2020年12月1日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自德国柏林夏里特医学院的研究人员利用死后组织样本，研究了新型冠状病毒SARS-CoV-2能够进入COVID-19患者大脑的机制，以及一旦这种病毒进入大脑，人体免疫系统如何加以应对。他们发现SARS-CoV-2通过嗅粘膜（olfactory mucosa）中的神经细胞进入大脑。此外，他们首次能
2020年12月1日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自德国柏林夏里特医学院的研究人员利用死后组织样本，研究了新型冠状病毒SARS-CoV-2能够进入COVID-19患者大脑的机制，以及一旦这种病毒进入大脑，人体免疫系统如何加以应对。他们发现SARS-CoV-2通过嗅粘膜（olfactory mucosa）中的神经细胞进入大脑。此外，他们首次能够制作出嗅黏膜内完整的冠状病毒颗粒的电镜图像。相关研究结果于2020年11月30日在线发表在Nature Neuroscience期刊上，论文标题为“Olfactory transmucosal SARS-CoV-2 invasion as a port of central nervous system entry in individuals with COVID-19”。
如今人们认识到，COVID-19不是一种单纯的呼吸系统疾病。SARS-COV-2除影响肺部外，还可影响心血管系统、胃肠道和中枢神经系统。每3名COVID-19患者中就有超过1人报告有神经系统症状，如嗅觉或味觉的丧失或改变、头痛、疲劳、头晕和恶心等。在一些患者中，这种疾病甚至会导致中风或其他严重症状。在此之前，科学家们猜测这些临床表现一定是这种病毒进入并感染大脑中的特定细胞造成的。但是，SARS-CoV-2是如何到达那里的呢？在这项研究中，在柏林夏里特医学院神经病理学系的Helena Radbruch博士和该系主任Frank Heppner教授的共同领导下，这些研究人员如今追踪到这种病毒如何进入中枢神经系统并随后侵入大脑。
作为这项研究的一部分，这些研究人员研究了33名患者（平均年龄72岁）的组织样本，这些患者在感染COVID-19后在柏林夏里特医学院或哥廷根大学医学中心死亡。他们利用最新的技术，分析了从这些已故患者的嗅粘膜和四个不同的大脑区域采集的组织样本。他们在这些组织样本和不同的细胞中进行了SARS-CoV-2遗传物质和在这种病毒表面上发现的“刺突蛋白”的检测。他们提供证据表明这种病毒存在于连接着眼睛、嘴、鼻子和脑干的不同神经解剖结构中。嗅粘膜显示出最高的病毒载量。利用特殊的组织染色剂，他们首次能够制作出嗅粘膜内完整的冠状病毒颗粒的电镜图像。这些病毒颗粒也在神经细胞内部和从附近的支持细胞（上皮细胞）延伸的突起中发现。在这种类型的基于图像的分析中使用的所有样本必须具有尽可能高的质量。为了保证这一点，他们确保所有的临床和病理过程都是紧密一致的。
Heppner教授说，“这些数据支持了SARS-CoV-2能够利用嗅粘膜作为进入大脑的入口的观点。”嗅粘膜中的粘膜细胞、血管和神经细胞在解剖学上的接近性也支持了这一观点。他补充道，“一旦进入嗅粘膜，这种病毒似乎会利用神经解剖连接，如嗅觉神经，以到达大脑。然而，必须强调的是，这项研究中涉及的COVID-19患者的病情被定义为严重疾病，属于那一小部分被证明是致命性疾病的患者。因此，不一定能将我们的研究结果推广到轻度或中度疾病的病例上。”
这种病毒是以何种方式从神经细胞中继续移动的，仍有待充分阐明。Radbruch博士解释说，“我们的数据表明，这种病毒从一个神经细胞转移到另一个神经细胞，以便到达大脑。”她补充道，“然而，很可能这种病毒也是通过血管运输的，这是因为在大脑的血管壁上也发现了这种病毒的证据。”SARS-CoV-2远不是唯一能够通过某些途径到达大脑的病毒。Radbruch博士解释说，“其他的例子还包括单纯疱疹病毒和狂犬病病毒。”
这些研究人员还研究了免疫系统对SARS-CoV-2感染作出反应的方式。除了在大脑和嗅粘膜中发现活化的免疫细胞的证据外，他们还在脑液中检测到了这些细胞的免疫特征。在所研究的一些病例中，他们还发现了血栓栓塞（即血管被血凝块阻塞）引发的中风造成的组织损伤。
Heppner教授解释道，“在我们看来，SARS-CoV-2在嗅粘膜神经细胞中的存在为COVID-19患者中发现的神经系统症状提供了很好的解释，如嗅觉或味觉的丧失。我们还在控制呼吸等重要功能的大脑区域中发现了SARS-CoV-2。不能排除的是，在严重的COVID-19患者中，这种病毒在大脑这些区域的存在将加剧呼吸功能的影响，加重肺部SARS-CoV-2感染造成的呼吸问题。类似的问题也可能出现在心血管功能方面。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Jenny Meinhardt et al. Olfactory transmucosal SARS-CoV-2 invasion as a port of central nervous system entry in individuals with COVID-19. Nature Neuroscience, 2020, doi:10.1038/s41593-020-00758-5.
2.How SARS-CoV-2 reaches the brain
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-11/c-ub-hsr113020.php
图片来自Nature Neuroscience, 2020, doi:10.1038/s41593-020-00758-5。
如今人们认识到，COVID-19不是一种单纯的呼吸系统疾病。SARS-COV-2除影响肺部外，还可影响心血管系统、胃肠道和中枢神经系统。每3名COVID-19患者中就有超过1人报告有神经系统症状，如嗅觉或味觉的丧失或改变、头痛、疲劳、头晕和恶心等。在一些患者中，这种疾病甚至会导致中风或其他严重症状。在此之前，科学家们猜测这些临床表现一定是这种病毒进入并感染大脑中的特定细胞造成的。但是，SARS-CoV-2是如何到达那里的呢？在这项研究中，在柏林夏里特医学院神经病理学系的Helena Radbruch博士和该系主任Frank Heppner教授的共同领导下，这些研究人员如今追踪到这种病毒如何进入中枢神经系统并随后侵入大脑。
作为这项研究的一部分，这些研究人员研究了33名患者（平均年龄72岁）的组织样本，这些患者在感染COVID-19后在柏林夏里特医学院或哥廷根大学医学中心死亡。他们利用最新的技术，分析了从这些已故患者的嗅粘膜和四个不同的大脑区域采集的组织样本。他们在这些组织样本和不同的细胞中进行了SARS-CoV-2遗传物质和在这种病毒表面上发现的“刺突蛋白”的检测。他们提供证据表明这种病毒存在于连接着眼睛、嘴、鼻子和脑干的不同神经解剖结构中。嗅粘膜显示出最高的病毒载量。利用特殊的组织染色剂，他们首次能够制作出嗅粘膜内完整的冠状病毒颗粒的电镜图像。这些病毒颗粒也在神经细胞内部和从附近的支持细胞（上皮细胞）延伸的突起中发现。在这种类型的基于图像的分析中使用的所有样本必须具有尽可能高的质量。为了保证这一点，他们确保所有的临床和病理过程都是紧密一致的。
Heppner教授说，“这些数据支持了SARS-CoV-2能够利用嗅粘膜作为进入大脑的入口的观点。”嗅粘膜中的粘膜细胞、血管和神经细胞在解剖学上的接近性也支持了这一观点。他补充道，“一旦进入嗅粘膜，这种病毒似乎会利用神经解剖连接，如嗅觉神经，以到达大脑。然而，必须强调的是，这项研究中涉及的COVID-19患者的病情被定义为严重疾病，属于那一小部分被证明是致命性疾病的患者。因此，不一定能将我们的研究结果推广到轻度或中度疾病的病例上。”
这种病毒是以何种方式从神经细胞中继续移动的，仍有待充分阐明。Radbruch博士解释说，“我们的数据表明，这种病毒从一个神经细胞转移到另一个神经细胞，以便到达大脑。”她补充道，“然而，很可能这种病毒也是通过血管运输的，这是因为在大脑的血管壁上也发现了这种病毒的证据。”SARS-CoV-2远不是唯一能够通过某些途径到达大脑的病毒。Radbruch博士解释说，“其他的例子还包括单纯疱疹病毒和狂犬病病毒。”
这些研究人员还研究了免疫系统对SARS-CoV-2感染作出反应的方式。除了在大脑和嗅粘膜中发现活化的免疫细胞的证据外，他们还在脑液中检测到了这些细胞的免疫特征。在所研究的一些病例中，他们还发现了血栓栓塞（即血管被血凝块阻塞）引发的中风造成的组织损伤。
Heppner教授解释道，“在我们看来，SARS-CoV-2在嗅粘膜神经细胞中的存在为COVID-19患者中发现的神经系统症状提供了很好的解释，如嗅觉或味觉的丧失。我们还在控制呼吸等重要功能的大脑区域中发现了SARS-CoV-2。不能排除的是，在严重的COVID-19患者中，这种病毒在大脑这些区域的存在将加剧呼吸功能的影响，加重肺部SARS-CoV-2感染造成的呼吸问题。类似的问题也可能出现在心血管功能方面。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Jenny Meinhardt et al. Olfactory transmucosal SARS-CoV-2 invasion as a port of central nervous system entry in individuals with COVID-19. Nature Neuroscience, 2020, doi:10.1038/s41593-020-00758-5.
2.How SARS-CoV-2 reaches the brain
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-11/c-ub-hsr113020.php
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