《COVID-19的避难所?研究发现SARS-CoV-2攻击大脑会引起严重疾病》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2021-01-25
  • 凛冬已至,春节欲来。随着人员流动的增加,由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染导致的新冠肺炎(COVID-19)疫情似乎变得更加严重,官方每日公布的COVID-19疫情数字牵动着每一个人的心!

    在全球科研人员的共同努力下,我们对SARS-CoV-2有了更深入的了解,但是关于其感染中枢神经系统(CNS)的发病机理仍然知之甚少。众所周知,大脑是人类的中央处理器,而COVID-19可引起人类神经系统疾病,探究其机理有助于人们更好地应对疫情、抵御疾病。

    近日, Viruses发表了一篇题为Neuroinvasion and Encephalitis Following Intranasal Inoculation of SARS-CoV-2 in K18-hACE2 Mice的文章,发现SARS-CoV-2鼻内感染K18-hACE2小鼠会引起严重的神经系统疾病。

    鼻道通往大脑的路径比嘴巴更直接,且嗅觉和味觉的改变是COVID-19的症状之一,因此,研究人员在K18-hACE2小鼠(n=10)鼻腔内接种SARS-CoV-2细胞和PBS,感染SARS-CoV-2的小鼠在第4天开始体重明显减轻,并伴有嗜睡、动作缓慢、共济失调、呼吸困难等并发症,第6天小鼠全部死亡。这说明,SARS-CoV-2可能会感染K18-hACE2小鼠鼻甲,眼和嗅球内的细胞,并且某些COVID-19病例引起的嗅觉丧失的原因也得到了合理的解释。

    随后,研究人员基于qRT-PCR分析了感染SARS-CoV-2的小鼠的早期(第1天),中期(第3天)和晚期(第5和6天)器官和大脑的病毒载量。发现,在小鼠肺部和鼻腔的病毒量于第3天达到峰值,在第5天和第6天逐渐下降,而大脑中的病毒在第3天才被检测到,于第5天达到较高水平,且脑中的最高病毒滴度比肺中的最高滴度高约1000倍,表明SARS-CoV-2在脑中具有很高的复制潜力。

    由于干扰素(IFN)具有广谱的抗病毒功能,能够影响细胞生长、分化、调节免疫功能等多种生物活性。在进一步实验中,研究人员检测了小鼠肺和脑中IFN-α的mRNA和蛋白水平,发现肺部IFN-α的mRNA和蛋白水平于第3天达到最高,在第6天下降,而大脑中仅在感染后第5天和第6天检测到高水平的IFN-α。有趣的是,尽管病毒在大脑中有较高的复制水平,但就IFN-α角度而言,肺中的相对水平更高。

    中枢神经系统的病毒感染通常伴随有炎症反应,如细胞因子/趋化因子的产生,研究人员基于qRT-PCR对IL-6、IL-1β、IFN-γ、TNF-α、CCL2和CCL3进行检测后发现,小鼠SARS-CoV-2感染细胞因子和趋化因子在大脑中的表达量远远超过肺中的表达量,表明在感染后期,炎症反应在大脑中比在肺部更为明显。

    在小鼠感染病毒的第6天,研究人员从大脑包括皮质、小脑和海马区的部位检测到了与细胞相关的病毒抗原。脑切片的HE染色结果及免疫组化学分析显示,小鼠的神经元缩小并出现退化现象,血管周围出血,白细胞浸润增强。这一发现恰好解释了为何某些COVID-19患者的肺功能已经得到改善,但却有可能迅速复发并死亡。

    由于大脑中不存在免疫反应,因此变成了病毒最喜欢藏身之地。尽管COVID-19康复患者似乎已经逃离SARS-CoV-2的魔掌,但依旧可能面临包括自身免疫性疾病、帕金森氏病、多发性硬化症和一般性认知能力下降等健康问题。因此,对待狡猾的SARS-CoV-2绝不能放松警惕。

  • 原文来源:https://news.bioon.com/article/6783380.html
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    • 在一项新的研究中,来自美国哈佛大学陈曾熙公共卫生学院的研究人员构建出一种数学模型,发现具有与Delta变体相似特征的SARS-CoV-2变体---增强了传播性和感染以前感染/接种过疫苗的人的能力---将引起更严重的大流行病,与单独具有这两种特征之一的SARS-CoV-2变体相比,导致更多的感染和突破性感染/再感染。这些发现有可能帮助科学家们和公共卫生官员解释新变体和现有变体的重要性,并根据变体的特征为各种情况设计有针对性的公共卫生对策。相关研究结果于2021年11月18日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Population impact of SARS-CoV-2 variants with enhanced transmissibility and/or partial immune escape”。 论文第一作者兼论文通讯作者、哈佛大学陈曾熙公共卫生学院流行病学系博士后研究员Mary Bushman说,“迄今为止,免疫逃逸(immune escape)---一种变体逃避免疫系统并导致再感染或突破性感染的能力---的证据好比是红旗(red flag,危险的信号)。我们的研究结果表明,这也许更像是黄旗(yellow flag)---这本身并不是一个大问题。但是当它与增强的传播性相结合时,那么它就可能是一个真正的大问题。” 随着COVID-19大流行的进展,最初的野生型SARS-CoV-2病毒的变体已经出现。一些变体迅速成为主导毒株并增加了感染人数,如Alpha变体和Delta变体,而其他变体,如Beta变体,未能占据主导地位或对COVID-19大流行的发展轨迹产生重大影响。为了了解某些因素对COVID-19大流行的影响,Bushman构建出一种数学模型,它模拟由假设的变体推动的大流行将如何影响正在使用戴口罩与物理距离和疫苗接种各种组合的人群。 该分析模拟了COVID-19大流行的几种不同的假设变体,这些变体包括两种特征的多种组合:增强的传播性,类似于Alpha变体;部分免疫逃逸,类似于Beta变体;增强的传播性和部分免疫逃逸,类似于Delta变体;以及不具备这两种特征中任何一种的变体。该分析还考虑了某些变量,如戴口罩/物理距离或疫苗接种,将如何影响COVID-19大流行的轨迹。对于每一种情形,这些作者都分析了感染的总人数,以及通过接种疫苗避免的感染人数所占的百分比。 Bushman及其团队确定,仅具有增强的传播性的变体就可能比能够部分逃避免疫系统的变体更危险。然而,具有这两种特征的变体可能比单独具有其中任何一种特征的变体造成更多的感染、再感染和突破性感染。 根据这种数学模型,预测疫苗接种在类似于Delta变体的SARS-CoV-2变体情况下也是非常有益的,因为疫苗接种将阻止一种更具传播性的病毒潜在导致的更多感染病例,而且突破性感染的温和性质应该大大降低总体死亡率。 论文共同作者、哈佛大学陈曾熙公共卫生学院流行病学系副教授William P. Hanage说,“人们认识到像Delta变体这样的变体的出现使高水平的疫苗接种变得更加关键,这一点真的很重要。即使我们不能消除这种病毒,我们也能确保人们在面对它时有最好的准备,而一种更具传播性的病毒意味着在没有接种疫苗的情况下会有更多的感染,所以更多的人可以从疫苗接种中受益。” 参考资料: Mary Bushman et al. Population impact of SARS-CoV-2 variants with enhanced transmissibility and/or partial immune escape. Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.11.026.
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