Вирусы и мозг
Вирусы могут поражать все типы организмов, от растений и животных до бактерий. Вирусы не являются живыми существами, они не имеют собственного обмена веществ и не могут самостоятельно воспроизводиться. Для этого им нужны живые клетки, которые они инфицируют и заставляют производить новые вирусные частицы.
Некоторые вирусы способны проникать в головной мозг через кровь или через носоглотку. В мозгу они могут заражать нервные клетки, или нейроны, которые отвечают за передачу информации между разными частями мозга и тела. Зараженные нейроны умирают или воспаляются, что приводит к нарушению нормальной работы нервной системы.
Профессор Массимо Хиллиард и доктор Рамон Мартинес-Мармоль из Института мозга Квинсленда опубликовали статью в журнале Sciences Advances, в которой рассказали о своем открытии. Они изучали, как вирусы изменяют функцию нервной системы на примере SARS-CoV-2.
SARS-CoV-2 — новый тип коронавируса, который был обнаружен в Китае в конце 2019 года. Этот вирус вызывает заболевание COVID-19, которое может проявляться как легкая простуда или как тяжелая пневмония. COVID-19 также может иметь долгосрочные последствия для здоровья, такие как ухудшение работы легких, сердца, почек и других органов.
Ученые обнаружили, что SARS-CoV-2 может попадать в мозг и заражать нейроны. Но это не все. Они также выяснили, что этот вирус может заставлять нейроны сливаться друг с другом, образуя гигантские клетки с несколькими ядрами. Это явление называется синцития.
Слияние нейронов: как это происходит и чем грозит
Слияние клеток — процесс, при котором две или более клеток объединяются в одну большую клетку с несколькими ядрами. Это может происходить естественным образом в некоторых тканях, например, в мышцах или плаценте. Но это также может быть вызвано вирусами, которые используют этот механизм для распространения инфекции.
Ученые выяснили, что SARS-CoV-2 способен вызывать слияние нейронов благодаря своему белку S (спайк). Этот белок находится на поверхности вируса и помогает ему присоединяться к клеткам. Когда вирус заражает нейрон, он заставляет его производить больше белка S, который выходит на поверхность нейрона. Таким образом, нейрон становится пригодным для слияния с другими нейронами, которые также имеют белок S на своей поверхности.
После инфицирования нейронов SARS-CoV-2 белок S присутствует на нейронах, и когда нейроны сливаются, они не умирают
— Массимо Хиллиард, профессор Института мозга Квинсленда.
Слияние нейронов приводит к тому, что они перестают работать нормально. Нейроны обычно передают информацию друг другу посредством электрических импульсов, которые регулируются ионными каналами в клеточных мембранах. Когда нейроны сливаются, их мембраны теряют свою целостность и ионные каналы нарушаются. Это означает, что нейроны либо начинают возбуждаться синхронно, либо перестают возбуждаться вообще.
Они либо начинают синхронно возбуждаться, либо перестают функционировать вообще. Когда происходит слияние, каждый переключатель либо одновременно включает свет в кухне и ванной комнате, либо не включает его
— Массимо Хиллиард.
Это может иметь серьезные последствия для здоровья человека. Синхронное возбуждение нейронов может привести к судорогам или эпилепсии. А отсутствие возбуждения нейронов может привести к потере памяти, когнитивному ухудшению или деменции.
Новый механизм: что это значит для науки и медицины
Это открытие предлагает новый механизм для объяснения длительных неврологических эффектов после вирусной инфекции.
В текущем понимании того, что происходит, когда вирус попадает в мозг, есть два исхода — либо гибель клеток, либо воспаление. Но мы показали третий возможный исход, который является слиянием нейронов
— Рамон Мартинес-Мармол, доктор Института мозга Квинсленда.
Этот механизм может быть общим для других вирусов, которые также могут вызывать слияние клеток в других тканях. Среди них — ВИЧ, бешенство, энцефалит, корь, вирус Зика и вирус герпеса. Эти вирусы также поражают нервную систему и могут вызывать там ту же проблему.
Открытие может помочь разработать новые методы диагностики и лечения неврологических заболеваний, связанных с вирусными инфекциями. Например, можно попытаться блокировать белок S на поверхности нейронов или предотвратить его выделение зараженными клетками. Также можно искать способы восстановления поврежденных нейронов или замены их стволовыми клетками.
