《新冠嗅觉丧失症由炎症而非病毒本身所致》

  • 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:2022-04-24
  • 虽然新冠介导的嗅觉丧失的破坏性影响众所周知,但其背后的生物学机制仍然是一个谜。18日发表在《美国医学会神经病学杂志》上的一项研究表明,当身体的免疫系统对新冠病毒感染作出反应时,嗅觉丧失很可能是发生炎症的附带后果,而不是病毒的直接作用。

      研究的主要作者、美国约翰斯·霍普金斯大学病理学副教授何程莹(音译)表示:“作为一名神经病理学家,我想知道为什么丧失嗅觉是新冠而不是其他呼吸道疾病的一个常见症状。因此,我们决定对嗅觉机制进行深入研究,看看当新冠病毒侵入人体时,在细胞水平上实际发生了什么事。”

      为了进行研究,何教授及其同事从23名新冠病亡者和一个对照组患者的大脑底部嗅球(传递携带气味信息的神经脉冲的部位)中收集了组织。对照组由14名死于其他原因的人所组成,他们在死亡时体内并没有被检测到新冠病毒。

      研究人员对所有收集的组织进行了任何可检测到的新冠病毒颗粒的评估,并使用光学和电子显微镜检查其中的细胞、血管和神经元(神经细胞)的结构和特征,以及存在的轴突(传递电脉冲的神经元部分)的数量。从3名患者的临床记录和其余患者的家庭访谈中获得了有关嗅觉和味觉的信息。

      23名新冠患者中有3名被确定失去了嗅觉,4名嗅觉能力下降以及2名同时失去嗅觉和味觉。对照组的14名患者中没有人被确定为失去嗅觉或味觉。

      研究人员想从两组的研究中了解三件事:嗅觉系统中神经元的退化(损伤)水平、嗅觉轴突丢失的数量以及微血管病变(小血管疾病)的严重程度。

      研究人员将没有感染新冠病毒的患者的组织与感染新冠病毒的患者(尤其是那些嗅觉减弱或完全丧失嗅觉的患者)的组织进行比较后发现,新冠患者的血管损伤程度更严重,并且嗅球中的轴突量要少得多。

      该研究的另一个主要发现是,尽管神经和血管受损,在大多数新冠患者的嗅球中并未检测到新冠病毒颗粒。

      何教授解释道,依赖于常规病理检查的先前研究推测,嗅觉神经元和嗅球的病毒感染可能在与新冠相关的嗅觉丧失中起作用。然而新研究表明,嗅觉上皮细胞的新冠病毒感染会导致炎症,进而损害神经元,减少可用于向大脑发送信号的轴突数量,并导致嗅球功能失调。

      图形显示了新冠病毒在鼻腔内的感染如何导致炎症,进而损害神经细胞,减少可用于向嗅球(帮助大脑处理信号)发送气味信号的轴突(脉冲传输器)的数量。而这往往导致新冠患者的嗅觉减弱或完全丧失。

  • 原文来源:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2022-04/21/content_533951.htm?div=-1
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    • 在一项新的研究中,来自美国哥伦比亚大学和西奈山伊坎医学院等研究机构的研究人员发现了一种可能解释为何COVID-19患者会失去嗅觉的机制。具体而言,他们发现感染大流行病病毒SARS-CoV-2会间接调低嗅觉受体(OR)的作用,即鼻子中神经细胞(即神经元)表面的蛋白,可以探测与气味有关的分子。相关研究结果于2022年2月1日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Non-cell autonomous disruption of nuclear architecture as a potential cause of COVID-19 induced anosmia”。 这项新研究还可能阐明COVID-19对其他类型脑细胞的影响,以及COVID-19的其他挥之不去的神经系统影响,如“脑雾”、头痛和抑郁。 实验表明这种病毒在嗅觉组织的神经元附近的存在带来了能感知并对抗感染的免疫细胞---小胶质细胞和T细胞--的涌入。这些作者说,这些免疫细胞释放称为细胞因子的蛋白,改变了嗅觉神经元的遗传活动,即使这种病毒不能感染它们。根据他们的理论,免疫细胞的活动在其他情况下会迅速消散,而在大脑中,免疫信号的持续存在会降低表达嗅觉受体的基因的活性。 论文共同通讯作者、纽约大学朗格尼医学中心微生物系教授Benjamin tenOever博士说,“我们的发现为COVID-19的嗅觉丧失提供了第一个机制上的解释,而且这可能是新冠长期后遗症(long COVID-19)生物学的基础。除了tenOever团队的另一项研究(Immunity, 2021, doi:10.1016/j.immuni.2021.01.017)之外,这项研究还表明,感染人体中不到1%细胞的大流行病毒SARS-CoV-2如何能够在如此多的器官中造成如此严重的损害。” 结构变化 这些作者说,COVID-19感染的一个独特症状是嗅觉丧失,没有像感冒病毒等其他感染那样的鼻塞。在大多数情况下,嗅觉丧失只持续几周,但对于超过12%的COVID-19患者来说,嗅觉功能障碍持续存在,表现为嗅觉能力持续下降(嗅觉减退)或一个人对同一气味的感知方式发生变化(嗅觉倒错)。 为了深入了解COVID-19诱导的嗅觉丧失,这些作者探索了SARS-CoV-2感染在金仓鼠和从23例人类尸体上提取的嗅觉组织中的分子后果。仓鼠代表了一个很好的模型,它们是比人类更依赖嗅觉的哺乳动物,而且更容易受到鼻腔感染。 这些研究结果建立在多年来的发现之上,即开启基因的过程涉及复杂的三维关系,其中DNA片段根据关键信号或多或少地被细胞的基因读取复合物所访问,一些DNA链形成环结构而产生长距离的相互作用,使基因得以稳定读取。一些基因在开放和活跃的染色质“区室”---容纳基因的蛋白复合物--中运作,而其他染色质区室是紧凑和封闭的,是“核结构(nuclear architecture)”的一部分。 在这项新的研究中,实验证实,SARS-CoV-2感染和对其的免疫反应,降低了影响嗅觉受体形成的染色体DNA链的开放和活性,以及形成环结构激活基因表达的能力。在仓鼠和人类嗅觉神经组织中,这些作者检测到嗅觉受体表达的持续和广泛的下调。他们发布的另一项研究表明嗅觉神经元连接到敏感的大脑区域,鼻腔内持续发生的免疫细胞反应可能影响情绪和清晰思考的能力(认知),这与新冠长期后遗症相一致。 在仓鼠身上记录的实验显示,在可能影响嗅觉的短期变化自然恢复后,嗅觉神经元受体的下调仍然存在。这些作者说,这表明COVID-19对基因表达的染色体调控造成了更持久的破坏,代表了一种“核记忆(nuclear memory)”的形式,即使在SARS-CoV-2被清除后也可能阻止嗅觉受体转录的恢复。 tenOever说,“意识到嗅觉依赖于染色体之间‘脆弱的’基因组相互作用具有重要意义。如果嗅觉基因表达在每次免疫系统以某些方式破坏染色体间的接触时都会停止,那么失去的嗅觉可能作为‘煤矿中的金丝雀’,在其他症状出现之前提供SARS-CoV-2病毒正在破坏脑组织的任何早期信号,并提出治疗的新方法。” 在下一步,这些作者正在研究用类固醇治疗新冠长期后遗症的仓鼠是否能抑制破坏性的免疫反应(炎症)以保护核结构。  参考资料: Marianna Zazhytska et al. Non-cell autonomous disruption of nuclear architecture as a potential cause of COVID-19 induced anosmia. Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.01.024. Mechanism Revealed Behind Loss of Smell with COVID-19 https://nyulangone.org/news/mechanism-revealed-behind-loss-smell-covid-19