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Le proteine della punta SARS-CoV-2 possono direttamente urtare la barriera ematomeningea

Come un tasto, SARS-CoV-2 - il virus che causa la malattia 2019 (COVID-19) di coronavirus - attaches alle molecole specifiche sulla superficie della cellula ospite, aprente i gateway nell'interno delle cellule. L'entrata virale nelle cellule ospiti avvia una risposta immunitaria prodigiosa. Molta di questa battaglia è intrapresa all'interno dei polmoni, che spiega perché molti pazienti ospedalizzati con COVID-19 hanno sintomi respiratori severi.

I sintomi respiratori, tuttavia, fanno parte soltanto della storia. La prova aumentante si dirige verso l'infiammazione del vaso sanguigno come avendo un impatto cruciale sulla severità di COVID-19. Inoltre, dovunque 30 - 80 per cento dei pazienti avvertono i sintomi neurologici, compreso vertigini, l'emicrania, la nausea e la perdita di concentrazione. Questi sintomi suggeriscono che SARS-CoV-2 egualmente pregiudichi le celle del sistema nervoso centrale.

Mentre non c'è prova eppure quello il virus invade il cervello, il lavoro recente dagli scienziati alla scuola di medicina di Lewis Katz alla Temple University indica che le proteine della punta che estrudono da SARS-CoV-2 promuovono le risposte infiammatorie sulle celle endoteliali che formano la barriera ematomeningea.

Lo studio, pubblicato nell'emissione della stampa di dicembre della neurobiologia del giornale della malattia, è il primo per mostrare che le proteine della punta SARS-CoV-2 possono indurre questa barriera a diventare “colante,„ potenzialmente l'interruzione delle reti neurali delicate all'interno del cervello.

Gli studi precedenti hanno indicato che SARS-CoV-2 infetta le cellule ospiti usando le sue proteine della punta per legare all'enzima di conversione dell'angiotensina 2 (ACE2) sulla superficie della cellula ospite.„

Servio H. Ramirez, PhD, ricercatore principale, il professor di patologia e della medicina del laboratorio, scuola di medicina di Lewis Katz, Temple University

ACE2 è espresso sulle celle endoteliali, che formano il rivestimento interno dei vasi sanguigni e servisce un ruolo centrale nella mediazione delle funzioni differenti dell'apparato cardiovascolare. Secondo il Dott. Ramirez, “poiché ACE2 è un obiettivo obbligatorio importante per SARS-CoV-2 nei polmoni e nel sistema vascolare di altri organi nell'organismo, i tessuti che sono dietro il sistema vascolare, che ricevono il sangue dalle imbarcazioni commoventi, sono a rischio di danno dal virus.„

È stato poco chiaro, tuttavia, se ACE2 è egualmente presente nel sistema vascolare del cervello o se la sua espressione cambia negli stati di salute che peggiorano COVID-19, quale ipertensione (ipertensione).

Per scoprire, il gruppo ha cominciato esaminando il tessuto di cervello umano post mortem per l'espressione vascolare ACE2, facendo uso dei tessuti dalle persone senza stati di salute di fondo e dalle persone in cui l'ipertensione e la demenza erano state stabilite.

Le analisi hanno indicato che ACE2 in effetti è espresso in tutto i vasi sanguigni nella corteccia frontale del cervello e significativamente è aumentato di sistema vascolare del cervello delle persone con una cronologia di ipertensione o di demenza.

I ricercatori poi hanno studiato gli effetti della proteina della punta SARS-CoV-2 sulle celle endoteliali del cervello nei modelli della coltura cellulare. L'introduzione della proteina della punta, specialmente una parte ha designato l'sottounità 1, sostanza prodotta cambia nella funzione che endoteliale della barriera quella piombo ai declini nell'integrità della barriera. I ricercatori egualmente hanno scoperto la prova che l'sottounità 2 della proteina della punta SARS-CoV-2 può direttamente urtare la funzione della barriera ematomeningea.

“Questo è di importanza perché da sottounità dissimile 1, l'sottounità 2 della proteina della punta non lega a ACE2, significando che una violazione alla barriera ematomeningea potrebbe accadere in un modo che è indipendente da ACE2,„ collega postdottorale spiegato e primo autore sul nuovo rapporto Tetyana P. Buzhdygan, PhD.

Il gruppo del Dott. Ramirez ulteriore ha studiato gli effetti delle proteine della punta SARS-CoV-2 sulle costruzioni microfluidic tessuto-costruite destinate per imitare un capillare del cervello umano.

“I modelli microfluidic tessuto-costruiti permettono il riepilogo dell'cyto-architettura 3D e le forze meccaniche causate tramite movimento fluido, a cui il sistema vascolare è esposto continuamente,„ hanno detto Allison il M. Andrews, PhD, assistente universitario nel dipartimento di patologia & della medicina del laboratorio a LKSOM e un co-author sul rapporto.

Gli esperimenti hanno indicato che legare dell'sottounità 1 della proteina della punta ha aumentato la permeabilità della barriera nelle costruzioni imbarcazione imbarcazione costruite.

“I nostri risultati supportano l'implicazione che SARS-CoV-2, o le sue proteine della punta della tettoia che circolano nel sangue scorrono, potrebbero causare la destabilizzazione della barriera ematomeningea nelle regioni chiave del cervello,„ il Dott. Ramirez ha detto. “Ha alterato la funzione di questa barriera, che tiene normalmente gli agenti nocivi dal cervello, notevolmente aumenta la possibilità del neuroinvasion da questo agente patogeno, offrente una spiegazione per le manifestazioni neurologiche sperimentate dai pazienti COVID-19.„

Gli effetti duraturi della funzione alterata della barriera ematomeningea in presenza di SARS-CoV-2 sono sconosciuti. Inoltre, mentre il Dott. Buzhdygan spiegato, “il sistema vascolare del cervello estremamente si ramifica, così anche una piccola quantità di neuroinflammation può essere molto offensiva.„

Sulla base delle osservazioni del gruppo dell'espressione ACE2 nel cervello, questo danno neurologico potrebbe essere esteso in pazienti COVID-19 con gli stati di salute preesistenti in cui il sistema vascolare già ha sofferto una certa quantità di lesione.

Egualmente rimane sconosciuto se il virus può realmente ottenere i neuroni interni o le celle glial che si trovano oltre la barriera. “Il genoma virale non è stato trovato ancora nei tipi specifici delle cellule dei cervelli,„ il Dott. Ramirez ha notato.

“I punti seguenti nel nostro lavoro sono di cercare le copie virali genomiche nelle parti differenti del cervello facendo uso del materiale di autopsia dai casi COVID-19 e di studiare l'abilità dell'agente patogeno a neuroinvade facendo uso di coltura cellulare differente e delle costruzioni tessuto-costruite.„

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.