С момента появления SARS-CoV-2 несколько пациентов сообщили о неврологических симптомах различной степени тяжести и продолжительности. Эти симптомы могут быть очень изнурительными в повседневной жизни, особенно в случае длительного COVID. Неясно, как этот вирус попадает в мозг. Новое исследование раскрывает ранее неизвестный механизм распространения: предполагается, что вирус вызывает образование нанотрубок для распространения из носа в клетки нейронов.
SARS-CoV-2 в основном поражает дыхательные пути, но в некоторых случаях он поражает и другие органы, такие как кишечник, печень, почки, сердце и мозг. Как вирус получает доступ к мозгу и вызывает неврологические симптомы, неясно, потому что основные «ворота» вируса — рецептор ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) — едва обнаруживаются в клетках головного мозга (в отличие от клеток носа и легких).
Понимание того, как SARS-CoV-2 проникает в клетки нейронов, имеет ключевое значение для понимания (и лечения) неврологических проявлений, связанных с COVID-19. Кьяра Зурзоло, директор по исследованиям Института Пастера, и ее команда обнаружили, что вирус COVID-19 проникает в клетки, лишенные рецептора ACE2, совершенно другим путем: он использует межклеточный коммуникационный путь, называемый туннельными нанотрубками (TNT).
TNT — это крошечные туннели диаметром в несколько десятков нанометров, которые позволяют как минимум двум клеткам обмениваться ионами, целым органеллам… и даже вирусам! В 2016 году команда Кьяры Зурзоло показала, что TNT даже играют роль в межклеточном распространении патогенных белков амилоида, участвующих в болезнях Альцгеймера и Паркинсона. С тех пор исследователи изучают функционирование этих нанотрубок, чтобы пролить свет на их участие в распространении определенных вирусов и бактерий в организме.
Учитывая неврологические последствия инфекции SARS-CoV-2, они предположили, что вирус также может использовать TNT для распространения от клеток с благоприятными условиями к менее благоприятным клеткам (не имеющим мембранного рецептора ACE2) — и в то же время избегать иммунного контроля.
Чтобы проверить эту гипотезу, они культивировали клетки нейронов (невосприимчивые к инфекции через эндоцитарный путь) в присутствии инфицированных эпителиальных клеток (восприимчивых); использованная модель клеток нейронов (названая SH-SY5Y) является той, в которой TNT были охарактеризованы и хорошо идентифицируются, сообщает команда в .
Исследуя культуры клеток с помощью конфокальной микроскопии, они обнаружили, что клетки нейронов могут быть инфицированы TNT-опосредованным механизмом при совместном культивировании с инфицированными пермиссивными эпителиальными клетками. «Через 24 часа совместного культивирования 36,4% клеток-акцепторов содержали в своей цитоплазме пятна, распознаваемые анти-N антителом [примечание: антитело, специфичное к белку N SARS-CoV-2], а через 48 часов этот процент увеличился до 62,5%«, — сообщают исследователи.
Исследователи обнаружили, что вирус, присутствующий в эпителиальных клетках (представляющих собой клетки, выстилающие носовую стенку), стимулировал образование нанотрубок таким образом, что последние устанавливали связи с присутствующими нейронными клетками (которые вирус не мог заразить в одиночку). Затем он отвлекает их от их первоначальных функций, таких как перенос липидов и белков, и проникает в них.
Возможности увеличения их прибора для наблюдения позволили им даже наблюдать переход вируса из одной клетки в другую: «Множественные везикулярные структуры, такие как двухмембранные везикулы, места вирусной репликации, наблюдаются внутри TNT между пермиссивными и непермиссивными клетками«, — пишут они. Они также обнаружили белки, связанные с клеточным механизмом, который вирус использует для репликации.
Короче говоря, SARS-CoV-2 не только нашел способ вторжения в клетки, в которые он не мог проникнуть обычным путем, но этот механизм усиливает распространение вируса между пермиссивными клетками в дополнение к эндоцитарному пути. Обратите внимание, что это не единственный вирус, управляющий клетками таким образом: ВИЧ и вирусы гриппа также используют TNT для перемещения из клетки в клетку. Эти нанотрубки также могут быть источником долгого Covid: спрятанный внутри, вирус может избегать антител и дольше сохраняться в организме.
Это эксперимент, проведенный in vitro, на клеточных моделях, и для подтверждения того, что этот же механизм работает в человеческом мозге, потребуются дальнейшие исследования. Однако если этот способ действия подтвердится, команда Зурзоло считает, что можно разработать препараты, блокирующие образование нанотрубок или разрезающие их.