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Les protéines de la pointe SARS-CoV-2 peuvent directement influencer la barrière hémato-encéphalique

Comme une clavette, SARS-CoV-2 - le virus qui entraîne la maladie 2019 (COVID-19) de coronavirus - attaches aux molécules spécifiques sur la surface de cellule hôte, ouvrant des passerelles dans l'intérieur de cellules. L'entrée virale dans des cellules hôte déclenche une réaction immunitaire prodigieuse. Beaucoup de ce combat est fait dans les poumons, qui explique pourquoi beaucoup de patients hospitalisés avec COVID-19 ont des symptômes respiratoires sévères.

Les symptômes respiratoires, cependant, sont seulement une partie de l'histoire. La preuve croissante est dirigée vers l'inflammation de vaisseau sanguin en tant qu'ayant un choc essentiel sur la gravité de COVID-19. De plus, n'importe où de 30 à 80 pour cent de patients remarquent des sympt40mes neurologiques, y compris le vertige, le mal de tête, la nausée, et la perte de concentration. Ces sympt40mes proposent que SARS-CoV-2 affecte également des cellules du système nerveux central.

Tandis qu'il n'y a aucune preuve pourtant que le virus envahit le cerveau, les travaux récents à côté des scientifiques à l'École de Médecine de Lewis Katz chez Temple University prouvent que les protéines de pointe qui refoulent de SARS-CoV-2 introduisent des réactions inflammatoires sur les cellules endothéliales qui forment la barrière hémato-encéphalique.

L'étude, publiée dans la question d'impression de décembre de la neurobiologie de tourillon de la maladie, est la première pour montrer que les protéines de la pointe SARS-CoV-2 peuvent faire devenir ce barrage « inétanche, » perturber potentiellement les réseaux neuronaux fragiles dans le cerveau.

Les études précédentes ont prouvé que SARS-CoV-2 infecte des cellules hôte à l'aide de ses protéines de pointe pour gripper à l'angiotensine convertissant l'enzyme 2 (ACE2) sur la surface de cellule hôte. »

Servio H. Ramirez, PhD, investigateur principal, professeur de pathologie et de médicament de laboratoire, École de Médecine de Lewis Katz, Temple University

ACE2 est exprimé sur les cellules endothéliales, qui forment la garniture intérieure des vaisseaux sanguins, et sert un rôle central en négociant différents fonctionnements du système cardio-vasculaire. Selon M. Ramirez, « puisqu'ACE2 est un objectif obligatoire important pour SARS-CoV-2 dans les poumons et le réseau vasculaire d'autres organes dans le fuselage, les tissus qui sont derrière le réseau vasculaire, qui reçoivent le sang des récipients affectés, sont en danger de dégâts du virus. »

Il a été peu clair, cependant, si ACE2 est également présent dans le réseau vasculaire de cerveau ou si son expression change dans les états de santé qui empirent COVID-19, tel que l'hypertension (hypertension).

Pour découvrir, l'équipe a commencé en examinant le tissu d'esprit humain post mortem pour l'expression ACE2 vasculaire, utilisant des tissus des personnes sans états de santé fondamentaux et des personnes dans qui l'hypertension et la démence avaient été déterminées.

Les analyses ont prouvé qu'ACE2 en fait est exprimé dans tous des vaisseaux sanguins dans le cortex de face du cerveau et est sensiblement augmenté dans le réseau vasculaire de cerveau des personnes avec une histoire d'hypertension ou de démence.

Les chercheurs ont alors vérifié les effets de la protéine de la pointe SARS-CoV-2 sur des cellules endothéliales de cerveau dans des modèles de culture cellulaire. L'introduction de la protéine de pointe, en particulier une partie a montré la sous-unité 1, changements majeurs produits dans le fonctionnement endothélial de barrage que cela a mené aux déclins dans l'intégrité de barrage. Les chercheurs ont également découvert la preuve que la sous-unité 2 de la protéine de la pointe SARS-CoV-2 peut directement influencer le fonctionnement de barrière hémato-encéphalique.

« C'est d'importance parce que la sous-unité différente 1, la sous-unité 2 de la protéine de pointe ne grippe pas à ACE2, signifiant qu'une infraction à la barrière hémato-encéphalique pourrait se produire en quelque sorte qui est indépendant d'ACE2, » a expliqué le boursier post-doctoral et le premier auteur sur l'état neuf Tetyana P. Buzhdygan, PhD.

L'équipe de M. Ramirez autre a vérifié les effets des protéines de la pointe SARS-CoV-2 sur les éléments microfluidic tissu-conçus conçus pour imiter un capillaire d'esprit humain.

« Les modèles microfluidic tissu-conçus permettent la récapitulation de la cyto-architecture 3D et les forces mécaniques provoquées par le mouvement liquide, au lequel on expose continuement le réseau vasculaire, » ont indiqué Allison M. Andrews, PhD, professeur adjoint en médicament de Service de Pathologie et de laboratoire à LKSOM et un co-auteur sur l'état.

Les expériences ont prouvé que gripper de la sous-unité 1 de protéine de pointe a augmenté la perméabilité à barrage dans les éléments récipient récipient conçus.

« Nos découvertes supportent l'implication que SARS-CoV-2, ou ses protéines de pointe de cloche diffusant dans le sang coulent, pourraient entraîner la déstabilisation de la barrière hémato-encéphalique dans les régions du cerveau principales, » M. Ramirez a dit. « A modifié le fonctionnement de ce barrage, qui maintient normalement les agents nuisibles hors du cerveau, augmente grand la possibilité de neuroinvasion par cet agent pathogène, offrant une explication pour les manifestations neurologiques remarquées par les patients COVID-19. »

Les effets durables du fonctionnement modifié de barrière hémato-encéphalique en présence de SARS-CoV-2 sont inconnus. D'ailleurs, car M. Buzhdygan expliqué, « le réseau vasculaire de cerveau est extrêmement été branché, ainsi même un peu de neuroinflammation peut être très dommageable. »

Basé sur les observations de l'équipe de l'expression ACE2 dans le cerveau, ces dégâts neurologiques pourraient être considérables dans les patients COVID-19 présentant les états de santé préexistants dans lesquels le réseau vasculaire a déjà souffert une certaine quantité de blessures.

Ils restent également inconnus si le virus peut réellement obtenir les neurones intérieurs ou les cellules glial qui se trouvent au delà du barrage. « Le génome viral n'a pas été trouvé encore dans les types spécifiques de cellules des cerveaux, » M. Ramirez a noté.

« Les prochaines opérations dans notre travail sont de rechercher les copies virales génomiques dans différentes parties du cerveau utilisant le matériau d'autopsie des cas COVID-19 et de vérifier la capacité de l'agent pathogène au neuroinvade utilisant la culture cellulaire différente et les éléments tissu-conçus. »

Source:
Journal reference:

Buzhdygan, T.P., et al. (2020)  The SARS-CoV-2 spike protein alters barrier function in 2D static and 3D microfluidic in-vitro models of the human blood–brain barrier. Neurobiology of Disease. doi.org/10.1016/j.nbd.2020.105131.