I danni al cervello del coronavirus

 

Il coronavirus che causa il COVID-19 a volte può dirottare le cellule cerebrali, utilizzando il meccanismo interno delle cellule per copiare se stesso, secondo un nuovo studio. La ricerca, pubblicata l’8 settembre nel database di preprint bioRxiv, non è stata ancora pubblicata in una rivista peer-reviewed, ma fornisce la prova che SARS-CoV-2 può infettare direttamente le cellule cerebrali chiamate neuroni. Sebbene il coronavirus sia stato collegato a varie forme di danno cerebrale, dall’infiammazione mortale alle malattie del cervello note come encefalopatie, che possono causare confusione, annebbiamento cerebrale e delirio, fino ad ora c’erano poche prove che il virus stesso invadesse il tessuto cerebrale.

“Stiamo attivamente esaminando più tessuti dei pazienti per essere in grado di scoprire la frequenza con cui si verificano tali infezioni cerebrali … e quali sintomi sono correlati all’infezione di quali aree del cervello”, ha detto a Live l’autore senior Akiko Iwasaki, immunologo dell’Università di Yale La scienza in un’e-mail. Inoltre, gli scienziati devono ancora capire come il virus penetra nel cervello in primo luogo e se può essere tenuto fuori dal cervello, hanno osservato gli autori nel loro rapporto.

Per vedere se SARS-CoV-2 potesse penetrare nelle cellule cerebrali, gli autori dello studio hanno esaminato il tessuto cerebrale sottoposto ad autopsia di tre pazienti deceduti a causa di COVID-19. Hanno anche condotto esperimenti su topi infettati con COVID-19 e su organoidi, gruppi di cellule coltivate in un piatto da laboratorio per imitare la struttura 3D del tessuto cerebrale.

“Questo studio è il primo a fare un’analisi approfondita dell’infezione [del cervello] da SARS-CoV-2 utilizzando tre modelli”, ha detto la dottoressa Maria Nagel, professore di neurologia e oftalmologia presso la University of Colorado School of Medicine, che non era coinvolti nello studio. In precedenza, c’erano solo “casi rari” di RNA SARS-CoV-2 e particelle virali trovate nel tessuto post mortem di pazienti, Nagel, specializzato in neurovirologia, ha detto a WordsSideKick.com in una e-mail.

Negli organoidi, il team ha scoperto che il virus potrebbe entrare nei neuroni attraverso il recettore ACE2, una proteina sulla superficie cellulare che il virus utilizza per entrare nella cellula e innescare l’infezione. Hanno quindi utilizzato un microscopio elettronico, che utilizza fasci di particelle cariche per illuminare il tessuto, per scrutare all’interno delle cellule infette. Potevano vedere particelle di coronavirus “germogliare” all’interno della cellula, dimostrando che il virus aveva requisito i meccanismi interni dei neuroni per costruire nuove copie di se stesso.

Durante la creazione di un negozio nelle cellule infette, il virus ha anche causato cambiamenti metabolici nei neuroni vicini, che non erano infetti. Queste cellule vicine sono morte in gran numero, suggerendo che le cellule infette potrebbero rubare ossigeno ai loro vicini per continuare a produrre nuovo virus, hanno osservato gli autori.

Correlati: Dal cervello dei dinosauri al controllo del pensiero: 10 affascinanti scoperte sul cervello

“Non sappiamo se eventi simili si stanno verificando in persone infette”, anche se ci sono alcune prove che potrebbero essere, ha osservato Iwasaki. Nel tessuto sottoposto ad autopsia, il team ha scoperto che SARS-CoV-2 aveva infettato alcuni neuroni nella corteccia cerebrale rugosa. Vicino a queste cellule infette, hanno trovato prove di “piccoli colpi” che hanno avuto luogo, suggerendo che il virus potrebbe rubare l’ossigeno dalle cellule vicine nel cervello proprio come ha fatto negli organoidi, ha detto Iwasaki.

In particolare, il tessuto cerebrale infetto non è stato inondato di cellule immunitarie, come ci si poteva aspettare. Quando il virus Zika o il virus della rabbia invade il cervello, di solito segue un gran numero di cellule immunitarie, hanno osservato gli autori. Quindi è possibile che quando SARS-CoV-2 riesce a infiltrarsi nel cervello, possa in qualche modo sfuggire alla tipica difesa del corpo contro tali invasioni. Non è ancora noto come questa insolita risposta immunitaria possa influenzare il decorso dell’infezione, ma potrebbe rendere più difficile l’eliminazione del virus dal cervello. E anche se poche cellule immunitarie si riversano sul sito dell’infezione, i neuroni morenti nelle vicinanze possono innescare una reazione a catena nel sistema nervoso che porta ancora a infiammazioni dannose, hanno osservato gli autori.

Infine, negli esperimenti sui topi, gli autori hanno modificato geneticamente un gruppo di topi per esprimere i recettori ACE2 umani nel loro cervello, mentre un altro gruppo di topi portava il recettore solo nei polmoni. Il primo gruppo di topi ha iniziato rapidamente a perdere peso ed è morto entro sei giorni, mentre il secondo gruppo non ha perso peso ed è sopravvissuto. Inoltre, nei topi con infezione cerebrale, la disposizione dei vasi sanguigni nel cervello è cambiata radicalmente, presumibilmente per reindirizzare il sangue ricco di nutrienti verso “punti caldi metabolicamente attivi” dove il virus aveva preso il sopravvento, hanno scritto gli autori. Gli studi sugli organoidi e sui topi offrono suggerimenti su quanto possa essere letale SARS-CoV-2 se raggiunge il cervello. Ma ora, gli scienziati devono vedere se gli stessi risultati vengono trasferiti agli esseri umani.

“Ogni sistema sperimentale ha i suoi limiti”, ha osservato Iwasaki. Ad esempio, l’infezione da COVID-19 può progredire in modo diverso nei topi rispetto agli esseri umani, e mentre gli organoidi assomigliano in qualche modo a un mini-cervello, non contengono cellule immunitarie o vasi sanguigni come l’organo a grandezza naturale, ha detto.

Inoltre, “negli esseri umani, il virus non viene introdotto direttamente nel cervello” come negli esperimenti sui topi, ha detto Nagel. Gli scienziati dovranno esaminare più tessuti sottoposti ad autopsia da pazienti COVID-19 per determinare se i risultati di questo lavoro preliminare reggono in gruppi più ampi di persone.