COVID-19 专题
2021年09月号

新冠病毒攻击大脑的途径

作者:生命新知

现在的研究表明,SARS-CoV-2可以感染星形胶质细胞,这种细胞在大脑中大量存在,并具有多种功能。

COVID-19对大脑的损害越来越清楚。新的证据表明,冠状病毒对大脑的攻击可能是多方面的:它可能直接攻击某些特定脑细胞,减少流向脑组织的血流量,或触发免疫分子的产生,从而伤害脑细胞。

感染SARS-CoV-2冠状病毒可导致记忆丧失、中风和其他对大脑的影响。耶鲁大学的神经学家Serena Spudich说,问题是:“我们能否及早干预以解决这些异常,从而使人们不会有长期问题?”

一项针对新冠肺炎住院患者的调查研究中,80%的患者出现了神经症状,研究人员希望这些证据能为更好的治疗指明方向。

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,并感染负责传递和处理信息的神经元而造成损害。但研究表明病毒很难通过大脑的防御系统——血脑屏障,并且它不一定以任何明显的方式攻击神经元。

专家说,SARS-CoV-2可能通过嗅觉黏膜进入大脑,即与大脑相邻的鼻腔内壁,这也是医护人员通过鼻咽拭子来检测COVID-19的原因之一。

现在的研究表明,SARS-CoV-2可以感染星形胶质细胞,这种细胞在大脑中大量存在,并具有多种功能。加利福尼亚大学的神经学家Arnold Kriegstein说:“星形胶质细胞对正常的大脑功能起着相当大的作用,包括为神经元提供营养,使它们发挥作用。”

Kriegstein及其同事在2021年1月发布的一份预印本中,报告了SARS-CoV-2优先感染星形胶质细胞而不是其他脑细胞。研究人员将由干细胞生长得到的大脑类器官暴露于病毒中。在所有细胞中,SARS-CoV-2几乎完全感染星形胶质细胞。

Kriegstein认为,受感染的星形胶质细胞可以解释一些与COVID-19相关的神经症状,特别是疲劳、抑郁和“脑雾”,其中包括困惑和健忘。Kriegstein说:“这些症状可能不是神经元损伤的反映,但可能是某种功能失调的反映。这可能与星形胶质细胞的脆弱性一致。”

鉴于这些发现,路易斯安那州立大学的生理学家Ricardo Costa表示,研究人员想知道有多少脑细胞被感染或受损才能引起神经症状。他的团队目前正在研究SARS-CoV-2对脑细胞的影响。

Kriegstein指出,对大脑某些区域的细胞,包括神经元的损伤,会比对其他区域细胞的损伤造成更多的功能障碍。

阻断血流

越来越多的证据表明,SARS-CoV-2可以通过减少流向大脑的血流量来影响大脑——损害神经元的功能并最终杀死它们。

周细胞是在全身(包括大脑)毛细血管上发现的细胞。有报告说,SARS-CoV-2可以感染大脑器官中的周细胞样细胞。

伦敦大学学院的神经科学家David Attwell及其同事发表了一份预印本研究,证明SARS-CoV-2可以影响周细胞的行为。研究人员观察到,在仓鼠脑切片中,SARS-CoV-2阻断周细胞受体的功能,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。”Attwell说。

Spudich说,这是一项“非常酷”的研究,“这可能决定了我们所看到的一些永久性损伤——一些小血管中风。”

Attwell建议,用于治疗高血压的药物(包括血管抑制)可能对某些COVID-19病例有用。目前正在进行两项临床试验,研究降压药氯沙坦治疗该病的效果。

免疫功能紊乱

越来越多的证据表明,某些神经症状和损伤是机体自身免疫系统在遭遇冠状病毒后反应过度或失灵的结果。

德国神经退行性疾病中心的神经免疫学家Harald Prüss说,在过去的15年中,很明显,为了应对感染,一些人的免疫系统会无意中产生“自身抗体”,攻击自己的组织。这可能导致诸如视神经脊髓炎的长期疾病,患者会出现视力丧失和四肢无力等症状。在今年5月7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,并导致从记忆障碍到精神病等神经系统疾病的证据。

该途径也可能在COVID-19中起作用。在2020年发表的一项研究中,Prüss及其同事从人身上分离出了SARS-CoV-2抗体,并发现了一种能够保护仓鼠免受感染和肺损伤的抗体。研究人员还发现,一些抗体可以与脑组织结合,这表明它们可能会损伤脑组织。“我们目前正试图在临床和实验上证明这一点。”Prüss说。

在2020年12月在线发表的第二篇论文中,包括Prüss在内的一个研究小组研究了11名COVID-19危重患者的血液和脑脊液,他们都有神经症状。所有这些都产生了能够与神经元结合的自身抗体。Prüss说,有证据表明,给患者静脉注射免疫球蛋白(另一种抗体)以抑制有害自身抗体的作用“相当成功”。

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感染者可能由于一系列原因出现神经症状。Prüss说,关键的问题是每种途径导致的病例比例是多少。“这将决定如何进行治疗。”他说。

参考文献:Dyani Lewis. Long COVID and kids: scientists race to find answers[J]. Nature,2021,595:482-483.

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