Заражение вирусом SARS-CoV-2 вызывает снижение активности обонятельных рецепторов, что приводит к потере запаха, все это связанно с COVID-19.
Источник: Нью-Йоркский университет Лангоне
Ученые обнаружили механизм, который может объяснить, почему пациенты с COVID-19 теряют обоняние.
Опубликованное в Интернете 2 февраля в журнале Cell (Клетка) новое исследование показало, что заражение пандемическим вирусом SARS-CoV-2 косвенно снижает действие обонятельных рецепторов белков на поверхностях нервных клеток в носу, которые обнаруживают молекулы, связанные с запахами.
Под руководством исследователей из Медицинской школы Гроссмана Нью-Йоркского университета и Колумбийского университета новое исследование может также пролить свет на воздействие COVID-19 на другие типы клеток головного мозга и на другие сохраняющиеся неврологические эффекты COVID-19, такие как “туман в мозгу", головные боли и депрессия.
Эксперименты показали, что присутствие вируса вблизи нервных клеток (нейронов) в обонятельной ткани вызывало приток иммунных клеток, микроглии и Т-клеток, которые чувствуют инфекцию и противодействуют ей. Такие клетки выделяют белки, называемые цитокинами, которые изменяют генетическую активность клеток обонятельного нерва, хотя вирус не может их "заразить", говорят авторы исследования.
Там, где активность иммунных клеток быстро рассеивалась бы при других информациях, в мозге, согласно теории команды, иммунная сигнализация сохраняется таким образом, что снижает активность генов, необходимых для создания новых обонятельных рецепторов.
“Наши результаты дают первое механистическое объяснение потери запаха при COVID-19 и того, как это может лежать в основе биологии COVID-19”,- говорит соавтор Бенджамин Теневер, доктор философии, профессор кафедры микробиологии в Нью-Йоркском университете Langone Health. “Эта работа, в дополнение к другому исследованию, проведенному группой Tenever, также предполагает, как пандемический вирус, который поражает менее 1% клеток в организме человека, может вызвать такие серьезные повреждения во многих органах”.
Изменения в архитектуре генов.
Исследователи говорят, что одним из уникальных симптомов инфекции COVID-19 является потеря обоняния без заложенности носа, наблюдаемой при других инфекциях, таких как обычная простуда. В большинстве случаев потеря запаха длится всего несколько недель, но более чем у 12 процентов пациентов с COVID-19 сохраняется обонятельная дисфункция в виде постоянного снижения способности чувствовать запахи (гипосмия) или изменений в том, как человек воспринимает один и тот же запах (паросмия).
Чтобы получить представление о вызванной COVID-19 потере запаха, нынешние авторы исследовали молекулярные последствия инфекции SARS-CoV-2 у золотистых хомяков и в обонятельной ткани, взятой у 23 посмертных вскрытий людей. Хомяки представляют собой хорошую модель, будучи млекопитающими, которые больше зависят от обоняния, чем люди, и которые более восприимчивы к инфекции полости носа.
Результаты исследования основаны на многолетнем исследовании о том, что процесс включения генов включает сложные трехмерные взаимосвязи, когда участки ДНК становятся более или менее доступными для механизма считывания генов клетки на основе ключевых сигналов и когда некоторые цепочки ДНК как бы "петляют", образуя долгосрочные взаимодействия, которые обеспечивают стабильное считывание генов. Некоторые гены работают в “компартментах” хроматина—белковых комплексах, в которых содержатся гены,—которые открыты и активны, в то время как другие уплотнены и закрыты, как часть “ архитектуры”.
В текущем исследовании эксперименты подтвердили, что инфекция SARS-CoV-2 и иммунная реакция на нее снижают способность цепей ДНК в хромосомах, которые влияют на формирование обонятельных рецепторов, быть открытыми и активными, а также петлять и изгибаться для активации экспрессии генов. Как в обонятельной нейрональной ткани хомяка, так и в обонятельной нейрональной ткани человека исследовательская группа обнаружила стойкое и широко распространенное снижение регуляции выработки обонятельных рецепторов.
Другая работа, опубликованная этими же авторами, доказывает, что обонятельные нейроны подключены к чувствительным областям мозга и что текущие реакции иммунных клеток в полости носа могут влиять на эмоции и способность ясно мыслить (познание), что согласуется с длительным течением COVID.
Эксперименты на хомяках, проведенные с течением времени, показали, что пониженная регуляция рецепторов обонятельных нейронов сохранялась после того, как кратковременные изменения, которые могли повлиять на обоняние, естественным образом восстановились. Авторы говорят, что это говорит о том, что COVID-19 вызывает более длительное нарушение хромосомной регуляции экспрессии генов, представляющее собой форму “ядерной памяти”, которая может предотвратить восстановление и транскрипцию даже после очистки организма от SARS-CoV-2.
“Осознание того, что обоняние зависит от “хрупких” геномных взаимодействий между хромосомами, имеет важные последствия”, - говорит Теневер.
“Если экспрессия обонятельных генов прекращается каждый раз, когда иммунная система определенным образом реагирует, нарушая межхромосомные контакты, то потерянное обоняние может действовать как “канарейка в угольной шахте”, подавая любые ранние сигналы о том, что вирус COVID-19 повреждает ткани мозга до появления других симптомов, и предлагая новые способы его лечения”.
На следующем этапе команда изучает, может ли лечение хомяков с длительным COVID стероидами сдерживать повреждающие иммунные реакции (воспаление) для защиты ядерной архитектуры.
Оригинальное исследование: Открытый доступ.
“Внеклеточное автономное нарушение генной архитектуры как потенциальная причина аносмии, вызванной COVID-19” Бенджамина Теневера, Марианны Зажицкой и др. Журнал Клетка.
