Сосудистое сплетение головного мозга – структура, которая обеспечивает физический барьер между кровью и спинномозговой жидкостью, омывающей мозг. Сосудистое сплетение отвечает за поступление из крови в мозг питательных веществ и других необходимых молекул и предотвращает проникновение в мозг вирусов и бактерий. Эпителий сосудистого сплетения реагирует на иммунные сигналы, поступающие из мозга и кровообращения, генерирует собственные иммунные сигналы и отвечает за выведение токсинов из мозга в кровь. Снижение функций сосудистого сплетения – например, при инфекциях, воспалении, старении и нейродегенерации – может нарушать иммунные реакции мозга, приводя к снижению когнитивных функций.
Хотя сосудистое сплетение может уничтожать вирусы до того, как они заразят мозг, его защитная деятельность также может иметь негативные последствия для мозга. Так, у некоторых пациентов после выздоровления от коронавируса наблюдаются стойкие когнитивные нарушения.
Возможные причины снижения когнитивных функций после вирусной инфекции:
- прямое повреждение мозга вирусом;
- реакция организма на вирус.
Ученые из научно-исследовательского института Вейцмана в Израиле обнаружили связь между нарушением когнитивных функций после тяжелой коронавирусной инфекции и противовирусным ответом интерферона I типа (ИФН) в эпителии сосудистых сплетений. Защитный ответ ИФН – естественная реакция организма на вирусы. Но если ответ ИФН сохраняется долго, он нарушает функции мозга.
Прямое повреждение мозга вирусом – маловероятно
Сосудистое сплетение – один из участков, через которые коронавирус может проникнуть в мозг. Тем не менее, прямое вирусное поражение нейронов является спорным, поскольку РНК или белки коронавируса редко обнаруживаются в образцах головного мозга пациентов, умерших от COVID-19. Кроме того, обнаружение РНК или белков коронавируса не связано с неврологическими симптомами.
В исследовании на мышах шиповидный белок коронавируса накапливался в нескольких областях тела, включая сосудистое сплетение, но не обнаруживался в ткани головного мозга или спинномозговой жидкости.
Для проникновения в клетку коронавирус использует рецептор ACE2, который расположен на клеточной поверхности. Эпителиальные клетки сосудистого сплетения имеют на поверхности больше рецепторов ACE2, чем нейроны и окружающие их клетки. Поэтому вероятность того, что коронавирус заразит эпителиальные клетки сосудистого сплетения, выше, чем риск заражения ткани мозга.
Реакция организма на вирус: коронавирус нарушает функции сосудистого сплетения
Когда SARS-CoV-2 проникает в клетки сосудистого сплетения, он вызывает противовирусный ответ, который блокирует проникновение вируса в мозг.
Исследования на пациентах, умерших от COVID-19, показали, что коронавирус вызывает гибель клеток сосудистого сплетения, нарушение барьера между кровью и спинномозговой жидкостью, инфильтрацию лейкоцитов и нейровоспаление. Нарушение барьерной функции сосудистого сплетения играет важную роль в нейропатогенезе COVID-19.
Интерферон I типа в сосудистом сплетении связан с когнитивными нарушениями
Передача сигналов ИФН I типа (например, ИФН-α и ИФН-β) – нормальный защитный ответ на вирусную инфекцию.
В исследовании на мышах противовирусный ответ ИФН-I на барьерах головного мозга, включая эпителий сосудистых сплетений, был связан с когнитивными нарушениями.
Ответ ИФН-I характерен не только для вирусных инфекций – также он наблюдается при старении и нейродегенеративных заболеваниях, которые связаны со снижением когнитивных функций. В исследовании на старых мышах передача сигналов ИФН-I в сосудистом сплетении была связана с когнитивными нарушениями и снижением нейрогенеза в гиппокампе – отделе мозга, который отвечает за долговременную память и пространственную ориентацию. Блокировка сигнала ИФН-I восстанавливала когнитивные функции у старых мышей.
Анализ образцов мозга людей, умерших от COVID-19, показал сильную экспрессию стимулированных интерфероном генов в сосудистом сплетении, но не обнаружил присутствия коронавируса в мозге. В коре мозга вспомогательные клетки нервной ткани экспрессировали гены, связанные с болезнью Альцгеймера, воспалением и гибелью нейронов. Также была нарушена регуляция генов, связанных с передачей нервного импульса, что может указывать на когнитивный дефицит.
При заражении коронавирусом сосудистое сплетение передает воспалительные сигналы в мозг, стимулируя защитный ответ ИФН-I, который предотвратит распространение вируса в головной мозг. Однако защитный противовирусный ответ ИФН-I в эпителии сосудистого сплетения может вызывать воспаление в ткани мозга и когнитивные нарушения.
Недостаток интерферона-гамма связан с потерей когнитивных функций
ИФН-гамма (интерферон II типа) необходим для нормальной работы мозга, включая когнитивные функции и социальное поведение. Кроме того, ИФН-гамма необходим для экспрессии эпителием сосудистых сплетений молекул, которые привлекают иммунные клетки из кровотока, чтобы устранить повреждение головного мозга.
Ответ ИФН I типа в эпителии сосудистого сплетения может усиливаться за счет снижения сигналов ИФН-гамма с периферии – поступающих из участков организма за пределами мозга. Снижение передачи сигналов ИФН-гамма в сосудистом сплетении связано со старением и хронической нейродегенерацией, а снижение экспрессии ИФН-гамма в плазме пациентов с болезнью Альцгеймера коррелирует со снижением когнитивных функций.
Снижение продукции ИФН-гамма на периферии может быть результатом снижения иммунных функций. У некоторых пациентов с COVID-19 иммунная система истощена, а активность ИФН-гамма снижена. Также у пациентов с COVID-19 повышен уровень регуляторных Т-клеток, которые обладают иммуносупрессивным действием. Повышенный уровень регуляторных Т-клеток может быть прямым следствием повышенной экспрессии ИФН I типа на периферии.
Вывод
Коронавирус вызывает ответ интерферона I типа в сосудистом сплетении. Неконтролируемый противовирусный ответ ИФН-I может вызвать когнитивные нарушения. Ответ ИФН-I в сосудистом сплетении может усиливаться из-за иммуносупрессии и снижения активности ИФН-гамма у пациентов с COVID-19.
Восстановление системного иммунитета после выздоровления от коронавируса может предотвратить когнитивные нарушения. Такое лечение следует проводить после острой фазы инфекции, чтобы избежать тяжелого COVID-19.
Для борьбы с нейродегенерацией передачу сигналов ИФН-гамма в сосудистом сплетении можно усилить с помощью блокады иммунных контрольных точек на периферии. Блокада иммунных контрольных точек – один из методов лечения опухолей. Подробнее о нем можно прочитать в статье «Микробиота победит рак: кишечные бактерии регулируют противораковый ответ в микроокружении опухоли».
В исследовании на мышах с болезнью Альцгеймера блокада иммунных контрольных точек вызывала системный ответ интерферона-гамма, который способствовал удалению амилоидных бляшек и улучшению когнитивных функций.
Полезная статья, нужная информация? Поделитесь ею!
Кому-то она тоже будет полезной и нужной:
Источник
The type I interferon antiviral response in the choroid plexus and the cognitive risk in COVID-19
