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Réactions immunitaires de système nerveux central à COVID-19

Bien qu'il soit clair que le coronavirus 2 (SARS-CoV-2), l'agent causal de la pandémie du courant COVID-19, principalement dysfonctionnement de syndrôme respiratoire aigu sévère de causes de l'appareil respiratoire, élevant la preuve indique ses effets sur d'autres systèmes d'organe, y compris notre système nerveux central (CNS). La recherche conduite dans des patients de la maladie COVID-19 a que les sympt40mes neurologiques d'un document de sous-ensemble, mais lui n'est pas clair si SARS-CoV-2 affecte directement les CNS ou si les sympt40mes neurologiques sont liés aux mécanismes immunisé-assistés secondaires.

Une étude récente publiée sur le bioRxiv* de serveur de prétirage par des scientifiques d'École de Médecine de Yale, d'Université de Californie, d'école de Yale de santé publique, d'Université de Yale, et de Howard Hughes Medical Institute a examiné le choc de l'infection SARS-CoV-2 sur les CNS. L'équipe a étudié les changements inflammatoires provoqués par l'infection SARS-CoV-2 des CNS utilisant des analyses appareillées du liquide céphalo-rachidien (CSF) et de sang.

Détails de l'étude

Les patients COVID-19 admis à l'hôpital de Yale New Haven avec des sympt40mes neurologiques ont été inscrits dans cette étude. Les patients subissaient la crevaison lombaire clinique et consenti à la collection complémentaire de CSF pour des recherches.

Vieillissez et sexe-avez apparié les gens qui étaient le négatif SARS-CoV-2 servi de contrôles. Le CSF et les prises de sang ont été traités pour l'usage en ARN unicellulaire ordonnançant et ont été évalués pour des anticorps utilisant le retour, une bibliothèque faite sur commande de bactériophage-étalage contenant 9 antigènes SARS-CoV-2. Pour des études dans un modèle de souris, 6 à 12 vieilles souris de semaine des deux sexes ont été employées.

Horizontal immunologique distinct du CSF du patient COVID-19 contre PBMC. (a) Schéma de modèle d
Horizontal immunologique distinct du CSF du patient COVID-19 contre PBMC. (a) Schéma de modèle d'étude. Le CSF et le sang ont été rassemblés de sain et les patients COVID-19 et les cellules ont été rassemblés avec le surnageant et le plasma de CSF pour l'analyse en aval. (b et c) Luminex ont basé le profilage de cytokine de CSF (ligne du haut) et de plasma (rangée inférieure) de contrôle et de patients COVID-19. b, cytokines a augmenté de manière significative dans le plasma des patients COVID-19 mais pas dans le CSF. c, cytokines a augmenté de manière significative dans le CSF des patients COVID-19 mais pas dans le plasma. La couleur des points indiquent la seule identité patiente (d) projection d'UMAP d'ARN-ordonnancement 10x unicellulaire du CSF et du PBMC de sain et de patients COVID-19. (e) Plot bouleversé montrant différentiel des gènes exprimés (DEGs) en cellules immunitaires innées des patients COVID-19 contre les patients en bonne santé dans le CSF et le PBMC. (f) Comptes normaux de transcriptions d'IL12A à un niveau de population pour les cellules immunitaires innées. Analyse de (G) Interferome upregulated différentiel des gènes exprimés en cellules dendritiques COVID-19 du patient CSF comparé au patient en bonne santé CSF. (h) Enrichissement d'ontologie de gène des gènes upregulated en cellules de NK des patients COVID-19 dans le CSF et PBMC. (i) Analyse de CellPhoneDB d'interaction entre les cellules immunitaires innées et les cellules immunitaires adaptatives par le groupement montré dans la figue 1d. Le numéro des interactions entre les cellules dans le CSF des patients COVID-19 ont été soustraits par le nombre d'interactions dans le CSF des patients de référence pour dériver le heatmap. La caractéristique de cytokine est dérivée de n = 6 pour le contrôle et le COVID-19 CSF, et n = 5 pour le contrôle et le plasma COVID-19. ARN-seq unicellulaire est dérivé d'un total de 16 bibliothèques produites par nous, et 8 contrôles complémentaires d'un ensemble de données précédemment publié (n = 3 pour contrôle CSF et PBMC, n = 5 pour COVID-19 CSF et PBMC, et n = 8 de Gate et autres 2020). Le t-test impair à deux queues a été exécuté (*, P<0.05).

Découvertes de l'étude

Tous les patients étudiés ont eu les anticorps anti-SARS-CoV-2 dans le CSF, mais il y avait des différences frappantes dans la spécificité de l'épitope d'anticorps dans le CSF et la prévalence des séquences de récepteur cellulaire de B. L'équipe a trouvé une présence significative des cellules de B dans le CSF des patients COVID-19 comparée à celle dans les contrôles. L'ordonnancement unicellulaire d'ARN a montré plusieurs sous-types de cellules de B dans le CSF et les cellules mononucléaires périphériques (PBMCs).

« Nous avons vérifié si l'invasion virale dans les CNS peut mener à une réaction des anticorps compartimentée utilisant un modèle de souris que nous développés récemment qui dissocie sûrement l'infection pulmonaire et neurologique de SARS-CoV-213, » avons écrit les auteurs.

Les études de l'infection SARS-CoV-2 chez les souris CNS montrées ont localisé et ont compartimenté la réaction des anticorps de CNS suivant le neuroinvasion viral. Pour une infection SARS-CoV-2 localisée au poumon, il y avait des réactions des anticorps accrues dans le poumon et le sérum des souris et de présence très inférieure d'anticorps dans le cerveau ou le CSF. Sur la gestion intranasale de SARS-CoV-2, il y avait les anticorps accrus en chacun des 4 compartiments - sérum, poumon, cerveau, et CSF. En conclusion, sur la gestion SARS-CoV-2 intracrânienne, la réaction des anticorps était plus robuste dans le cerveau et le CSF et absente dans le sérum et le poumon des souris.

Que les découvertes signifient-elles pour les patients COVID-19 ?

Le CSF est produit dans le cerveau et est le seul substitut de tissu de CNS qui peut être promptement échantillonné chez l'homme.  Avec l'aide du CSF et de l'évaluation de sang dans les patients COVID-19 aigus présentant des sympt40mes neurologiques, l'équipe pouvait montrer la réaction immunitaire compartimentée de CNS à l'infection SARS-CoV-2.

Les résultats de cette étude mettent en valeur les réactions immunitaires de CNS-détail à l'infection SARS-CoV-2 et mettent l'accent sur l'importance de la demande de règlement au courant des sympt40mes neurologiques liés à COVID-19. Ces découvertes expliquent que le CSF est un meilleur substitut que le sérum pour étudier la réaction du cerveau à l'infection SARS-CoV-2. Elles prouvent également que les réactions des anticorps de CNS peuvent se produire indépendamment et faute de l'infection systémique.

L'équipe a noté de seules configurations des répertoires dans de T et de B cellules des cellules de CSF. Bien qu'il y ait eu une certaine superposition entre le haut T et les clones cellulaires de B dans la circulation et le CSF, les clones cellulaires de T les plus abondants et de B étaient plus ou moins seuls à chaque compartiment.

« Nous trouvons une augmentation de CSF mais pas le plasma IL-12 et IL-1b, cytokines centrales pour combiner des réactions immunitaires innées et adaptatives aux agents pathogènes de envahissement, et trouvons davantage la preuve transcriptionnelle pour le rôle d'IL-12 et d'IL-1 dans la contribution à la réaction immunitaire de CNS à SARS-CoV-2, avec les changements transcriptionnels des cellules de T effectrices de CSF étant enrichies pour des réactions à IL-12 et à IL-1.  », dites les auteurs.

Les anticorps de CNS étaient différents de celui présent en sérum. La présence de l'anticorps SARS-CoV-2 dans le CSF des patients COVID-19 montre clairement le viral infection des CNS. De façon générale, les résultats de l'enquête prouvent que les sympt40mes neurologiques dans les patients COVID-19 peuvent être en partie dus à une réaction immunitaire indépendante dans les CNS et que la demande de règlement COVID-19 peut tirer bénéfice des traitements visés qui se concentrent sur des réactions immunitaires compartimentées.

Avis *Important

le bioRxiv publie les états scientifiques préliminaires qui pair-ne sont pas observés et ne devraient pas, en conséquence, être considérés comme concluants, guident la pratique clinique/comportement relatif à la santé, ou traité en tant qu'information déterminée.

Journal reference:
  • Immunologically distinct responses occur in the CNS of COVID-19 patients Eric Song, Ryan D Chow, Ruoyi Jiang, Colin R. Zamecnik, Rita P Loudermilk, Yile Dai, Feimei Liu, Bertie Geng, Jennifer Chiarella, Benjamin Israelow, Arnau Casanovas-Massana, Albert I Ko, Aaron Ring, Steven H. Kleinstein, Serena Spudich, Michael R Wilson, Akiko Iwasaki, Shelli F. Farhadian bioRxiv 2020.09.11.293464; doi: https://doi.org/10.1101/2020.09.11.293464
Susha Cheriyedath

Written by

Susha Cheriyedath

Susha has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Chemistry and Master of Science (M.Sc) degree in Biochemistry from the University of Calicut, India. She always had a keen interest in medical and health science. As part of her masters degree, she specialized in Biochemistry, with an emphasis on Microbiology, Physiology, Biotechnology, and Nutrition. In her spare time, she loves to cook up a storm in the kitchen with her super-messy baking experiments.

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