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Risposte immunitarie del sistema nervoso centrale a COVID-19

Sebbene sia chiaro che il coronavirus 2 (SARS-CoV-2), l'agente causativo della pandemia corrente COVID-19, soprattutto disfunzione di sindrome respiratorio acuto severo di cause dell'apparato respiratorio, coltivante la prova indica i sui effetti su altri sistemi dell'organo, compreso il nostro sistema nervoso centrale (CNS). La ricerca condotta nei pazienti di malattia COVID-19 ha provato che i sintomi neurologici di una mostra del sottoinsieme, ma non è chiari se SARS-CoV-2 direttamente pregiudica lo SNC o se i sintomi neurologici sono collegati ai meccanismi immune-mediati secondari.

Uno studio recente pubblicato sul bioRxiv* del " server " della pubblicazione preliminare dagli scienziati dalla scuola di medicina di Yale, dall'università di California, dal banco di Yale di salute pubblica, dall'Yale University e dal Howard Hughes Medical Institute ha esaminato l'impatto dell'infezione SARS-CoV-2 sullo SNC. Il gruppo ha studiato i cambiamenti infiammatori causati tramite l'infezione SARS-CoV-2 nello SNC facendo uso delle analisi accoppiate del liquido cerebrospinale (CSF) e del sangue.

Dettagli dello studio

I pazienti COVID-19 ammessi all'ospedale di Yale New Haven con i sintomi neurologici sono stati iscritti a questo studio. I pazienti stavano subendo la foratura lombare clinica ed acconsentito alla raccolta supplementare di CSF per la ricerca.

Invecchi e sesso-abbinato la gente che era quantità negativa SARS-CoV-2 servita da comandi. Il CSF ed i campioni di sangue sono stati elaborati per uso in RNA unicellulare che ordina e sono stati valutati per gli anticorpi facendo uso della pre-esplorazione, una libreria su ordinazione della dei fagi-visualizzazione che contiene 9 antigeni SARS-CoV-2. Per gli studi in un modello del mouse, 6 ai mouse di 12 settimane di entrambi i sessi sono stati usati.

Paesaggio immunologico distinto del CSF del paziente COVID-19 contro PBMC. (a) Disegno schematico di progettazione di studio. Il CSF ed il sangue sono stati raccolti da sano ed i pazienti COVID-19 e le celle sono stati raccolti con il galleggiante ed il plasma di CSF per l
Paesaggio immunologico distinto del CSF del paziente COVID-19 contro PBMC. (a) Disegno schematico di progettazione di studio. Il CSF ed il sangue sono stati raccolti da sano ed i pazienti COVID-19 e le celle sono stati raccolti con il galleggiante ed il plasma di CSF per l'analisi a valle. (b e c) Luminex hanno basato il delineamento di citochina del CSF (riga superiore) e del plasma (riga inferiore) di controllo e dei pazienti COVID-19. la b, citochine è aumentato significativamente di plasma dei pazienti COVID-19 ma non di CSF. la c, citochine è aumentato significativamente di CSF dei pazienti COVID-19 ma non di plasma. Il colore dei punti indica l'identità paziente unica (d) proiezione di UMAP di RNA-ordinamento unicellulare 10x del CSF e di PBMC di sano e dei pazienti COVID-19. (e) tracciato di ribaltamento che mostra i geni differenziale espressi (DEGs) in celle immuni innate dei pazienti COVID-19 contro i pazienti in buona salute in CSF e in PBMC. (f) ha normalizzato i conteggi delle trascrizioni di IL12A ad un livello della popolazione per le celle immuni innate. (g) l'analisi di Interferome dei geni differenziale espressi upregulated in celle dentritiche COVID-19 del paziente CSF ha confrontato al paziente in buona salute CSF. (h) l'arricchimento in ontologia del gene dei geni upregulated in celle di NK dei pazienti COVID-19 sia nel CSF che in PBMC. (i) Analisi di CellPhoneDB di interazione fra le celle immuni innate e le celle immuni adattabili ragruppando indicato in fico 1d. Il numero delle interazioni fra le celle nel CSF dei pazienti COVID-19 è stato sottratto dal numero delle interazioni nel CSF dei pazienti di referenza per derivare il heatmap. I dati di citochina sono derivati da N = 6 per controllo e COVID-19 CSF e N = 5 per controllo e plasma COVID-19. RNA-seguente unicellulare è derivato da complessivamente 16 librerie generate da noi e 8 comandi supplementari da un insieme di dati precedentemente pubblicato (N = 3 per controllo CSF e PBMC, N = 5 per COVID-19 CSF e PBMC e N = 8 da Gate ed altri 2020). La t-prova spaiata a due code è stata eseguita (*, P<0.05).

Risultati dello studio

Tutti i pazienti studiati hanno avuti anticorpi anti-SARS-CoV-2 nel CSF, ma c'erano differenze vistose nella specificità dell'epitopo dell'anticorpo nel CSF e nella prevalenza delle sequenze del ricevitore del linfocita B. Il gruppo ha trovato una presenza significativa di linfociti B nel CSF dei pazienti COVID-19 confrontati a quello nei comandi. L'ordinamento unicellulare del RNA ha mostrato parecchi sottotipi del linfocita B nelle celle mononucleari di sangue periferico e di CSF (PBMCs).

“Abbiamo provato se l'invasione virale nello SNC può piombo ad una risposta suddivisa in compartimenti dell'anticorpo facendo uso di un modello che del mouse sviluppati di recente che dissocia attendibilmente l'infezione polmonare e neurologica di SARS-CoV-213,„ abbiamo scritto gli autori.

Gli studi sull'infezione SARS-CoV-2 in mouse SNC indicati hanno localizzato e suddiviso in compartimenti la risposta dell'anticorpo dello SNC che segue il neuroinvasion virale. Per un'infezione SARS-CoV-2 localizzata al polmone, c'era risposte aumentate dell'anticorpo nel polmone e nel siero dei mouse e presenza molto bassa dell'anticorpo nel cervello o nel CSF. Sull'amministrazione intranasale di SARS-CoV-2, c'erano anticorpi aumentati in tutti e 4 i compartimenti - siero, polmone, cervello e CSF. Per concludere, sull'amministrazione intracranica SARS-CoV-2, la risposta dell'anticorpo era più robusta nel cervello e nel CSF ed assente nel siero e nel polmone dei mouse.

Che cosa i risultati significano per i pazienti COVID-19?

Il CSF è prodotto nel cervello ed è il solo sostituto del tessuto dello SNC che può essere campionato prontamente in esseri umani.  Con l'aiuto del CSF e della valutazione di sangue in pazienti acuti COVID-19 con i sintomi neurologici, il gruppo poteva mostrare a SNC suddiviso in compartimenti la risposta immunitaria all'infezione SARS-CoV-2.

I risultati di questo studio evidenziano le risposte immunitarie SNC-specifiche all'infezione SARS-CoV-2 e sottolineano l'importanza del trattamento informato dei sintomi neurologici collegati a COVID-19. Questi risultati dimostrano che il CSF è un migliore sostituto che il siero per lo studio della risposta del cervello all'infezione SARS-CoV-2. Egualmente indicano che le risposte dell'anticorpo dello SNC possono accadere indipendentemente da ed in assenza dell'infezione sistematica.

Il gruppo ha preso atto dei reticoli unici nei repertori del linfocita B e di T delle celle di CSF. Sebbene ci sia una certa sovrapposizione fra la cima T ed i cloni del linfocita B nella circolazione ed in CSF, i cloni del linfocita B e di T più abbondanti erano più o meno unici ad ogni compartimento.

“Troviamo un aumento in CSF ma non il plasma IL-12 e IL-1b, citochine centrali per la coordinazione delle risposte immunitarie innate ed adattabili agli agenti patogeni d'invasione e più ulteriormente troviamo la prova trascrizionale per il ruolo di IL-12 e di IL-1 nel contributo alla risposta immunitaria dello SNC a SARS-CoV-2, con i cambiamenti trascrizionali in celle di T dell'effettore di CSF che sono arricchite per le risposte a IL-12 e a IL-1. „, dica gli autori.

Gli anticorpi dello SNC erano differenti da quello presente in siero. La presenza dell'anticorpo SARS-CoV-2 nel CSF dei pazienti COVID-19 mostra chiaramente l'infezione virale dello SNC. In generale, i risultati dello studio indicano che i sintomi neurologici in pazienti COVID-19 possono essere parzialmente dovuto una risposta immunitaria separata all'interno dello SNC e che il trattamento COVID-19 può trarre giovamento dalle terapie mirate a che mettono a fuoco sulle risposte immunitarie suddivise in compartimenti.

Avviso *Important

il bioRxiv pubblica i rapporti scientifici preliminari che pari-non sono esaminati e, pertanto, non dovrebbero essere considerati conclusivi, guida la pratica clinica/comportamento correlato con la salute, o trattato come informazioni stabilite.

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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