Вчені виявили негативний вплив збудника коронавірусної інфекції COVID-19 на мозок

Як SARS-CoV-2, вірус, що викликає COVID-19, впливає на мозок людини? Дослідження останніх місяців проливають світло на цю проблему, пояснюючи те, чому перебіг COVID-19 може бути надто важким у деяких людей, і чому симптоми коронавірусної хвороби можуть тривати досить довго.

Як наголошують дослідники, здатність вірусів чинити негативний вплив на функції мозку відома давно, отже з початком циркуляції в людській популяції коронавірусу SARS-CoV-2 багато хто з вчених очікував, що й новий коронавірус матиме такий ефект.

Наприклад, доктор Габріель А. де Ераускін (Gabriel A. de Erausquin), професор неврології з Центру здоров’я при Техаському університеті в Сан-Антоніо (США), зазначає, що «починаючи ще з пандемії грипу в 1917-1918 рр., багато грипоподібних захворювань були пов’язані з розладами функцій мозку».

«Ці респіраторні віруси включали H1N1 та SARS-CoV. Відомо, що й коронавірус SARS-CoV-2, який викликає COVID-19, також впливає на мозок і нервову систему», – додає дослідник. Питання полягає в тому – як і в якій мірі?

Вплив коронавірусу SARS-CoV-2на мозок пояснює втрату нюху

Нещодавно доктор де Ераускін опублікував статтю разом із колегами, серед яких була і доктор Судха Сешадрі (Sudha Seshadri), професор неврології в тому ж закладі та директор університетського Інституту Гленна Біггса з вивчення хвороби Альцгеймера та нейродегенеративних захворювань.

«Основна ідея нашого дослідження полягає в тому, що деякі респіраторні віруси мають спорідненість до клітин нервової системи», – пояснює професор Сешадрі. Вона додає: «Нюхові клітини дуже сприйнятливі до вірусної інвазії, і вони особливо схильні до ураження вірусом SARS-CoV-2. Через це одним із найпомітніших симптомів COVID-19 є втрата нюху».

Нюхові клітини зосереджені в носі. Через них вірус досягає нюхової цибулини мозку, яка знаходиться поблизу гіпокампу – ділянки мозку, що бере участь у короткочасній пам’яті.

«Шлях вірусу, коли він потрапляє в мозок, веде майже прямо до гіпокампу», – пояснює доктор де Ераускін. «Вважається, що цей процес є одним з джерел когнітивних порушень, які спостерігаються у пацієнтів із COVID-19. Ми підозрюємо, що це також може бути причиною того, чому у сприйнятливих людей після перенесеної коронавірусної інфекції з часом відбувається прискорений когнітивний спад».

Зв’язок з неврологічними розладами

У своїй роботі вчені посилаються на наявні докази, які є особливо застережливими щодо впливу SARS-CoV-2 на мозок. Наприклад, дослідники виявили, що:

• «Інтраназальне введення SARS‐CoV‐2 мишам призводить до швидкої вірусної інвазії мозку».
• «У людей вірусні частинки SARS-CoV-2 можна виявити у ході посмертного розтину у великих півкулях головного мозку».
• Посмертні дослідження мозкової тканини виявили, що рецептори ангіотензинперетворюючого ферменту 2 (АПФ2) експресуються у судинній системі лобової кори головного мозку. Через ці рецептори SARS‐CoV‐2 потрапляє в здорові клітини.
• Дослідження in vitro показали, що вірусні шипові білки можуть пошкоджувати гематоенцефалічний бар’єр (е).
• У більшості пацієнтів з COVID-19 головний біль, погіршення здатності відчувати смак та втрата нюху виникають ще до появи респіраторних симптомів.
• Делірій, нервово-психічний симптом зниження пізнання та пам’яті, «може бути єдиним симптомом інфекції SARS‐CoV‐2 навіть у молодих пацієнтів. Є повідомлення про те, що частота делірію у важкохворих пацієнтів із COVID-19 у відділеннях інтенсивної терапії сягає 84%», – зазначають автори.
• І наостанок: «Аномальні результати візуалізації мозку стали основною особливістю COVID-19, про що надходять повідомлення з усіх куточків світу», – інформують вчені.

До 2022 року автори планують дізнатися більше про те, як COVID-19 впливає на мозок. Консорціум дослідників із понад 30 країн світу, що фінансується Асоціацією Альцгеймера (Alzheimer’s Association), проводитиме узгоджені дослідження неврологічних наслідків хвороби, причиною якої є новий коронавірус.

Учасники дослідження будуть набрані з мільйонів людей, що перенесли COVID-19, на додаток до тих, які вже беруть участь в міжнародних дослідженнях. Вчені планують застосовувати всі основні методи вивчення здоров’я мозку – знімки МРТ, оцінку його об’єму, когнітивних функцій та поведінки – на вихідній точці та через 6, 9 та 18 місяців після початку дослідження.

Мета дослідження полягає в тому, щоб зрозуміти, як COVID-19 збільшує ризик, тяжкість та прогресування нейродегенеративних розладів, таких як хвороба Альцгеймера, або психічних захворювань, таких як депресія.

Заклик до полегшення режиму седації у відділеннях інтенсивної терапії

Інші дослідження додають занепокоєння, висловленого професором де Ераускіном, доктором Сешадрі та їхніми колегами, зокрема щодо ризику розвитку делірію та коми у пацієнтів з COVID-19.

Нове дослідження, яке з’явилося в журналі The Lancet Respiratory Medicine, виявило набагато вищий рівень цих ускладнень у хворих із COVID-19, ніж зазвичай це буває у пацієнтів з гострою дихальною недостатністю.

Автори цього дослідження аналізували дані про перебіг COVID19 у 2088 дорослих пацієнтів, які були госпіталізовані у 69 відділень реанімації та інтенсивної терапії у 14 країнах. Вчені виявили, що близько 82% пацієнтів перебували в комі в середньому 10 днів, а 55% мали делірій в середньому протягом 3 днів. У середньому гостра дисфункція мозку, що проявляється у вигляді коми або марення, тривала протягом 12 днів.

«Це вдвічі більше, ніж у пацієнтів з відділень інтенсивної терапії, які не хворіють на COVID-19», – пояснює автор першого дослідження Бренда Пан (Brenda Pun), що працює у медичному центрі університету Вандербільта, підрозділ алергії, легеневих захворювань та критичних станів в Нешвіллі, штат Теннессі. В університеті Вандербільта Пан також є директором з питань контролю якості даних у Центрі критичних захворювань, дисфункції мозку та виживання.

Дослідження було спостережним, тому його автори не могли зробити висновки про причини таких показників гострої дисфункції мозку. Однак вчені припускають, що певну роль у цій проблемі можуть відігравати сильні седативні препарати та зменшення кількості відвідувань хворого членами його сім’ї.

Дослідження показало, що пацієнти, що отримували інфузії заспокійливих засобів з класу бензодіазепінів, які діють як депресанти для нервової системи, мали на 59% більшу ймовірність розвитку делірію. Дослідження також виявило, що у пацієнтів, які мали особисті або віртуальні (за допомогою відеозв’язку) візити членів сім’ї, ймовірність розвитку делірію була на 30% менша.

Автори застерігають, що через велике навантаження, пов’язане з пандемією, багато медичних працівників повернулися до старих практик, тоді як новіші протоколи мають чіткі положення щодо уникнення гострої дисфункції мозку.

«З наших висновків видно, що багато відділень інтенсивної терапії повернулись до застосування седації, яка не відповідає рекомендаціям про найкращу медичну практику, – каже Пан, – і нам залишається лише міркувати про причини цього явища. Багатьом лікарням із нашої вибірки бракувало фахівців з реанімації, достатньо поінформованих про найбільш сучасні ефективні методи».

«У деяких випадках спостерігався дефіцит седативних препаратів, водночас ранні повідомлення про COVID-19 припускали, що виявлена дисфункція легень вимагає унікальних методів лікування, включаючи глибоку седацію. У процесі лікування таких хворих ключові профілактичні заходи, спрямовані на запобігання розвитку гострої дисфункції головного мозку, опинялися поза увагою лікарів».

«Цих тривалих періодів гострої дисфункції мозку в основному можна уникнути. Наше дослідження посилає своєрідний попереджувальний сигнал: коли ми увійдемо у другу та третю хвилі COVID-19, лікарям з відділень інтенсивної терапії та реанімації потрібно, перш за все, повернутися до більш легких рівнів седації для цих пацієнтів, частих пробуджень та тестування дихання, мобілізації, а також до практики безпечних особистих відвідувань пацієнтів членами їхніх сімей або віртуальних побачень», – зазначає один з провідних авторів цього дослідження доктор Пратік Пандхаріпанде (Pratik Pandharipande), професор анестезіології Медичного центру при університеті Вандербільта.

Інфікування нейронів «із руйнівними наслідками»

Інші дослідники зосередилися на тому, як новий коронавірус заражає нейрони та пошкоджує мозкову тканину.

Наприклад, команда вчених під керівництвом Акіко Івасакі (Akiko Iwasaki), професора імунобіології та молекулярної біології в Єльській медичній школі, Нью-Хейвен, штат Коннектикут, використовувала лабораторно вирощені мініатюрні тривимірні копії органів, щоб проаналізувати, як SARS-CoV-2 вражає мозок.

Дослідження, результати якого нещодавно були опубліковані в Journal of Experimental Medicine, показало, що новий коронавірус зміг заразити нейрони цих вирощених в лабораторії органоїдів і розмножитися шляхом посилення метаболізму заражених клітин. Одночасно здорові, неінфіковані нейрони на периферії вогнища ураження гинули, оскільки припинялося їх забезпечення киснем.

Дослідники також визначили, що блокування рецепторів АПФ2 перешкоджало вірусу заражати органоїди мозку людини.

Крім цього, вчені також проаналізували вплив SARS-CoV-2 на мозок мишей, генетично модифікованих для продукування людських рецепторів АПФ2. У цьому випадку вірус змінював судинну систему мозку. Це, у свою чергу, могло б стати на заваді надходженню у мозок кисню.

Крім того, миші з інфекцією, яка поширилася на мозок, мали набагато важчий перебіг захворювання, ніж миші з інфекцією, обмеженою легенями.

Нарешті, професор Івасакі та її команда провели посмертне дослідження мозку трьох пацієнтів, які померли від COVID-19. Вчені виявили SARS-CoV-2 в кортикальних нейронах одного з трьох хворих. Інфіковані ділянки були пов’язані з ішемічними інфарктами, коли обмежене кровопостачання спричиняло пошкодження тканин та загибель клітин. У всіх трьох пацієнтів у мозку були мікроінфаркти.

«Наше дослідження чітко демонструє, що нейрони можуть стати мішенню зараження SARS-CoV-2 із руйнівними наслідками у вигляді локалізованої ішемії мозку та загибелі клітин. Отримані нами результати дозволяють припустити, що неврологічні симптоми при COVID-19 можуть бути пов’язані з цими наслідками. Ці відкриття здатні допомогти у визначенні найбільш раціональних підходів до лікування пацієнтів з COVID-19, що мають нейрональні ураження», – зазначає один з авторів, доктор Кая Більгувар (Kaya Bilguvar), директор Єльського центру аналізу геному.

«Після зараження мозку SARS-CoV-2 наслідки можуть проявитися будь-де»

Інше дослідження підтверджує думку, що інфікування головного мозку збудником COVID-19 є якраз саме тим чинником, який робить це захворювання дуже важким.

Група вчених, включаючи керівника дослідження Мукеша Кумара (Mukesh Kumar), вірусолога, що спеціалізується на нових інфекційних захворюваннях, доцента університету штату Джорджія в Атланті інфікували носові ходи мишей новим коронавірусом. Це спричиняло важку хворобу у гризунів, навіть після того, як в їхніх легенях коронавірусу вже не було.

Потім вчені проаналізували рівні вірусу в декількох органах, порівнюючи стан мишей з групи втручання з контрольною групою, миші з якої отримали замість вірусу дозу фізіологічного розчину.

Результати цього дослідження були опубліковані в журналі Viruses. Вони показують, що рівень вірусу в легенях досяг піку приблизно на 3-й день після зараження, але високий рівень збудника у мозку зберігався на 5-й і 6-й день, що збігалося у часі з найбільш важкими та виснажливими симптомами.

Вчені також виявили, що мозок містив у 1000 разів вищий рівень вірусу, ніж інші частини тіла.

Це відкриття може пояснити той факт, каже Мукеш Кумар, чому деякі люди, здається, одужують через кілька днів і мають покращення у функціях легень, але потім у них починається рецидив і виникають більш серйозні симптоми, деякі з яких можуть виявитися летальними.

«Наше уявлення про те, що COVID-19 – це у першу чергу респіраторне захворювання, не обов'язково відповідає дійсності», – говорить Кумар. «Коли SARS-CoV-2 інфікує мозок, він може впливати на що завгодно, оскільки мозок контролює легені, серце та інші органи. Мозок – дуже чутливий орган. Це центральний процесор для всього організму».

«Мозок – це одна з ділянок, де люблять ховатися віруси, – продовжує він, – тому що на відміну від легень мозок не є достатньо забезпеченим імунними механізмами для очищення від вірусів».

«Ось чому ми часто спостерігаємо важкий перебіг коронавірусної хвороби та численні симптоми, таких як хвороби серця, інсульт, і такі довготривалі наслідки цієї хвороби як втрата нюху та втрата здатності відчувати смак», – пояснює Мукеш Кумар. «Все це пов’язане з мозком, а не з легенями».

Кумар застерігає, що пошкодження головного мозку може означати, що багато людей, які перенесли COVID-19, після одужання все одно будуть мати високий ризик розвитку нейродегенеративних захворювань, таких як хвороба Паркінсона, розсіяний склероз або загальний когнітивний спад

«Це не може не лякати… Багато людей думають, що заразилися COVID-19, перехворіли, але їм пощастило і вони одужали, і зараз для них найгірше позаду. Але я вважаю, що така думка не відповідає дійсному стану речей. Можливо, вони перебуватимуть у небезпечній зоні довічно…».

Джерело:

https://www.medicalnewstoday.com/articles/how-does-sars-cov-2-affect-the-brain