Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2020
Идентификатор DOI: 10.17691/stm2020.12.6.11
Ключевые слова: coronavirus infection, brain damage in COVID-19, blood-brain barrier, neuroinflammation, коронавирусная инфекция, SARS-CoV-2, поражения головного мозга при COVID-19, гематоэнцефалический барьер, нейровоспаление, Ace2, CD147
Аннотация: The rapidly accumulating information about the new coronavirus infection and the ambiguous results obtained by various authors necessitate further research aiming at prevention and treatment of this disease. At the moment, there is convincing evidence that the pathogen affects not only the respiratory but also the central nervous sПоказать полностьюystem (CNS). The aim of the study is to provide an insight into the molecular mechanisms underlying the damage to the CNS caused by the new coronavirus SARS-CoV-2. Results. By analyzing the literature, we provide evidence that the brain is targeted by this virus. SARS-CoV-2 enters the body with the help of the target proteins: angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) and associated serine protease TMPRSS2 of the nasal epithelium. Brain damage develops before the onset of pulmonary symptoms. The virus spreads through the brain tissue into the piriform cortex, basal ganglia, midbrain, and hypothalamus. Later, the substantia nigra of the midbrain, amygdala, hippocampus, and cerebellum become affected. Massive death of neurons, astrogliosis and activation of microglia develop at the next stage of the disease. By day 4, an excessive production of proinflammatory cytokines in the brain, local neuroinflammation, breakdown of the blood-brain barrier, and impaired neuroplasticity are detected. These changes imply the involvement of a vascular component driven by excessive activity of matrix metalloproteinases, mediated by CD147. The main players in the pathogenesis of COVID-19 in the brain are products of angiotensin II (AT II) metabolism, largely angiotensin 1-7 (AT 1-7) and angiotensin IV (AT IV). There are conflicting data regarding their role in damage to the CNS in various diseases, including the coronavirus infection. The second participant in the pathogenesis of brain damage in COVID-19 is CD147 - the inducer of extracellular matrix metalloproteinases. This molecule is expressed on the endothelial cells of cerebral microvessels, as well as on leukocytes present in the brain during neuroinflammation. The CD147 molecule plays a significant role in maintaining the structural and functional integrity of the blood-brain barrier by controlling the basal membrane permeability and by mediating the astrocyte-endothelial interactions. Via the above mechanisms, an exposure to SARS-CoV-2 leads to direct damage to the neurovascular unit of the brain. Быстро меняющаяся информация о новой коронавирусной инфекции и неоднозначные результаты, получаемые из различных источников, обусловливают необходимость проведения дополнительных исследований для разработки специфической профилактики и терапии этого заболевания. На данный момент имеется достаточно сведений о том, что возбудитель поражает не только дыхательную, но и центральную нервную систему. Цель исследования - проанализировать информацию о молекулярных механизмах развития поражения центральной нервной системы при новой коронавирусной инфекции COVID-19, вызываемой вирусом SARS-CoV-2. Результаты. Показано, что головной мозг является органом-мишенью для коронавирусной инфекции. SARS-CoV-2 попадает в организм через белки-мишени: ангиотензинпревращающий фермент 2 (ACE2), ассоциированную сериновую протеазу TMPRSS2 эпителия носовой полости. Поражение головного мозга развивается до появления легочной симптоматики. Вирус распространяется по ткани мозга в пириформную кору, базальные ганглии, средний мозг, гипоталамус. Позже поражаются черная субстанция среднего мозга, миндалевидное тело, гиппокамп и мозжечок. Наблюдается интенсивная гибель нейронов, развитие астроглиоза и активация микроглии. К 4-м суткам регистрируются выраженная гиперпродукция провоспалительных цитокинов в ткани головного мозга и развитие выраженного локального нейровоспаления, повышение проницаемости гематоэнцефалического барьера и повреждение механизмов нейропластичности, подразумевающих обязательное наличие васкулярного компонента в патогенезе заболевания. Последнее может быть обусловлено избыточной активностью матриксных металлопротеиназ, опосредованной через активность CD147. Основными участниками патогенеза в ткани головного мозга при COVID-19 являются продукты каталитической активности ангиотензина II (АТ II), в частности ангиотензин 1-7 (АТ 1-7) и ангиотензин IV (АТ IV). Имеются противоречивые данные в отношении их роли в развитии повреждения центральной нервной системы при различных заболеваниях, в том числе и при коронавирусной инфекции. Вторым участником патогенеза поражения головного мозга при COVID-19 является индуктор внеклеточных матриксных металлопротеиназ (CD147). Эта молекула экспрессируется на клетках эндотелия церебральных микрососудов, а также клетках лейкоцитарной природы, присутствующих в ткани головного мозга при нейровоспалении. Молекула CD147 имеет важное значение в регуляции структурно-функциональной целостности гематоэнцефалического барьера - опосредованно, через контроль проницаемости базальной мембраны и реализацию астроцит-эндотелиальных взаимодействий. Таким образом, воздействие SARS-CoV-2 приводит к непосредственному повреждению нейроваскулярной единицы головного мозга.
Журнал: Современные технологии в медицине
Выпуск журнала: Т. 12, № 6
Номера страниц: 98-110
ISSN журнала: 20764243
Место издания: Нижний Новгород
Издатель: Приволжский исследовательский медицинский университет