《10月29日_研究发现SARS-CoV-2刺突蛋白破坏了血脑屏障》

  • 来源专题:COVID-19科研动态监测
  • 编译者: zhangmin
  • 发布时间:2020-11-18
  • Sciencedaily网站10月29日消息称,SARS-CoV-2通过附着在宿主细胞表面的特定分子上进入宿主细胞,病毒进入宿主细胞后会触发巨大的免疫反应。许多因COVID-19住院的患者有严重的呼吸道症状。然而,呼吸系统症状只是COVID-19患者疾病症状的一部分。越来越多的证据表明,血管炎症对COVID-19的严重程度具有至关重要的影响。此外,大约30%至80%的患者会出现神经系统症状,包括头晕、头痛、恶心和注意力不集中。这些症状表明SARS-CoV-2也影响中枢神经系统的细胞。尽管尚无证据表明该病毒会侵入大脑,但坦普尔大学刘易斯·卡兹医学院的科学家所做的新工作表明,从SARS-CoV-2刺突蛋白可促进内皮细胞的炎症反应和血脑屏障。这项研究发表在12月刊的Neurobiology of Disease杂志上,该研究首次表明SARS-CoV-2刺突蛋白可导致血脑屏障“渗漏”,从而有可能破坏大脑内部的脆弱神经网络。

    这项新研究的首席研究员,Servio H. Ramirez博士表示,SARS-CoV-2通过其刺突蛋白结合宿主细胞表面的血管紧张素转化酶2(ACE2)感染宿主细胞。 ACE2在形成血管内壁的内皮细胞上表达,并在介导心血管系统的不同功能中发挥重要作用。然而,尚不清楚ACE2是否也存在于脑血管系统中,其表达变化是否会使有潜在健康状况(如高血压)的COVID-19患者的病情恶化。为了找到答案,研究小组检查了没有潜在健康状况的个体和有高血压和痴呆症的个体死后脑组织中血管ACE2的表达。分析表明,ACE2实际上在大脑额叶皮层的整个血管中表达,并且在患有高血压或痴呆病史的人的脑血管中显着增加。

    研究人员在细胞培养模型中研究了SARS-CoV-2刺突蛋白对脑内皮细胞的影响。研究人员发现,SARS-CoV-2刺突蛋白(特别是亚基1)结合宿主细胞导致宿主细胞的内皮屏障功能发生实质性变化,从而导致患者脑血屏障的完整性下降。研究人员还发现了SARS-CoV-2穗蛋白的亚基2可以直接影响血脑屏障功能。与刺突蛋白的亚基1不同,亚基2不与ACE2结合,这意味着SARS-CoV-2可以不依赖ACE2的方式破坏血脑屏障。

    Ramirez博士的团队进一步研究了SARS-CoV-2刺突蛋白对组织工程化的模拟人的脑毛细血管的微流控结构的影响。实验表明,刺突蛋白亚基1的结合增加了工程化血管样构建体的屏障通透性。Ramirez博士表示,在患者血液中循环脱落的SARS-CoV-2刺突蛋白可能导致血脑关键区域的血脑屏障不稳定。这种屏障通常将有害物质排除在大脑之外,但COVID-19患者的血脑屏障功能改变了,大大增加了这种病原体对神经的侵袭的可能性,这解释了COVID-19患者神经系统的病症。

    Ramirez博士指出,病毒是否真的可以进入位于屏障之外的神经元或神经胶质细胞内部还不清楚,尚未在大脑的特定细胞类型中发现病毒基因组。下一步将在COVID-19患者大脑不同部位的尸检材料寻找基因组病毒,并使用不同的细胞培养物和组织工程化的构建物研究病原体对神经的侵袭能力。

    原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2020/10/201029141941.htm

  • 原文来源:https://www.sciencedaily.com/releases/2020/10/201029141941.htm
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    • Sciencedaily网站12月17日消息称,在《自然神经科学》(Nature Neuroscience)上发表的华盛顿大学医学院的一项研究表示,SARS-CoV-2刺突蛋白可以穿过小鼠的血脑屏障。 研究人员表示,刺突蛋白(通常称为S1蛋白)决定了病毒可以进入哪些细胞。像S1这样的结合蛋白通常会在与病毒分离时引起损害,并引起炎症。S1蛋白可能导致大脑释放细胞因子和炎性产物。免疫系统在感应病毒及其蛋白后会反应过度,以杀死入侵的病毒,进而出现脑雾、疲劳和其他认知问题。 研究人员发现人体免疫系统对HIV病毒有这种反应,并探究了SARS CoV-2是否也正在发生这种反应。SARS-CoV2中的S1蛋白和HIV-1中的GP120蛋白具有相似的功能。它们都是糖蛋白,是与其他受体结合的蛋白质标志。这两种蛋白质都通过结合其他受体而充当病毒的“武器”。两者都穿过血脑屏障,S1像GP120一样,可能对脑组织有毒。 研究人员还研究了阿尔茨海默氏症、肥胖症、糖尿病和艾滋病毒中的血脑屏障,该研究解释了COVID-19的许多并发症。现有一个解释是患者感染了COVID病毒后,呼吸困难,这是因为患者的肺部被感染,另一个解释是,病毒会进入大脑的呼吸中枢,并在大脑中引起问题。实验中,S1蛋白在男性嗅球和肾脏中的运输要快于女性,这可能与男性感染COVID-19后症状更为严重有关。COVID病毒所产生的许多影响可能会由于病毒进入大脑而加剧或持续很长时间,甚至永久存在。 原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201217154046.htm
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    • Scientific Reports于2月25日发表了墨西哥国立理工学院等机构的文章“Structural insights into SARS-CoV-2 spike protein and its natural mutants found in Mexican population”,描述了在墨西哥人群中发现的SARS-CoV-2刺突蛋白自然突变体的结构。 文章称,迄今为止,SARS-CoV-2在世界范围内流行有三种谱系,其中在墨西哥人群中发现两种谱系。在这些谱系中,研究人员观察到刺突(S)蛋白H49Y、D614G和T573I位点的氨基酸发生的三种突变。为了了解这些突变是否会影响SARS-CoV-2刺突蛋白结构特性,以及与S蛋白抑制剂(千金藤素、奈非那韦、羟氯喹)的结合,研究人员采用了分子动力学模拟和分子对接的方法。研究发现,与野生型相比,这些点状突变在很大程度上影响了S蛋白的结构特性,也影响了其抑制剂与各自结合位点的结合。因此,需要进一步的实验研究来探索这些影响是否对药物与S蛋白结合及其可能的临床效果产生影响。 原文链接:https://www.nature.com/articles/s41598-021-84053-8