冠状病毒扰乱气味的方式暗示了它是如何影响大脑的。

2020-06-14 23:09:32

新冠肺炎身上的病毒可以窃取一个人的嗅觉,让他们看不见新割的草,看不到辛辣的食物,甚至看不到自己的陈旧衣服。

但到目前为止,关于引起COVID-19的冠状病毒SARS-CoV-2如何渗透并关闭人体嗅觉机械的细节仍然难以捉摸。最近有一位年轻的放射技师失去了嗅觉。她的大脑有病毒感染的迹象。然而,其他研究还没有在大脑中发现这种病毒的迹象。

相反,没有人知道SARS-CoV-2是否可以直接感染大脑中的神经细胞,如果是的话,病毒是否有时会从鼻子开始进入大脑。了解人们的嗅觉是如何受到损害的(SN:5/11/20),这一症状估计会困扰20%到80%的新冠肺炎患者,这可能会揭示更多关于病毒如何运作的信息。

不过,到目前为止,有一件事是肯定的:病毒可以以一种不正常的方式窃取嗅觉。

波士顿哈佛医学院的神经学家桑迪普·罗伯特·达塔说:“新冠肺炎和嗅觉之间的关系有些不寻常。”感冒可以通过用粘液塞住鼻子来防止气味,但SARS-CoV-2病毒通常会让鼻子保持干净。达塔说:“很多人抱怨说,当他们一点也不觉得塞满的时候,他们就会失去嗅觉。”

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最近的研究已经开始确定嗅觉上皮中的细胞,嗅觉上皮是一种细长的组织,排列在鼻腔的一部分,似乎容易受到SARS-CoV-2的感染。科学家们在两篇新的论文中报告说,被称为支持嗅觉的细胞称为支持细胞很可能是目标,一篇发表在ACS化学神经科学上,另一篇发表在BioRxiv.org上,这是一个没有得到其他科学家同行评审的研究资源库。

费城莫内尔化学感觉中心的感觉心理学家贝弗利·考瓦特说:“显然我们还不确定,但目前看来,与SARS-CoV-2相关的嗅觉丧失可能是由于它对嗅觉上皮中的支持细胞--非神经细胞--的影响。”她没有参与这两项研究。

Datta和他的同事们进行了实验,从小鼠和人的鼻细胞(支持细胞和向大脑发送信息的神经细胞)中寻找ACE2的迹象,ACE2是SARS-CoV-2锁住的一种关键蛋白质,可以分解成细胞(SN:2/3/20)。研究人员发现,在包括支持细胞在内的鼻子支持细胞中发现了表明ACE2蛋白将被制造的分子信号。这些细胞被认为有助于维持鼻腔内化学物质的精确浓度。这些混合物可以让神经细胞,也就是所谓的丘脑感受器神经元,向大脑发出嗅觉信号。

但是这些神经元明显缺乏血管紧张素转换酶2,研究人员最初于3月28日在biRxiv.org上报道。在5月18日发表的这篇论文的修订版中,达塔和他的同事们支持了这一证据,包括在支持细胞中直接检测到ACE2蛋白本身,但在神经元中没有检测到。

5月7日发表在“ACS化学神经科学”上的另一项研究在老鼠身上发现了类似的结果。波兰比德戈兹市尼古拉斯·哥白尼大学的拉法尔·布托特和他的同事报道,支持细胞含有ACE2蛋白。但是神经元没有血管紧张素转换酶2。巴托特说,这些结果表明SARS-CoV-2病毒不会感染嗅觉感受器神经元本身,或者如果可以的话,这种情况很少发生,尽管还需要更多的工作来证明这一点。(达塔目前仍不知道神经元是否会被感染。)。

如果SARS-CoV-2不直接瞄准嗅觉感受器神经元,那可能是个好消息。这是因为,就神经元而言,嗅觉感受器神经元是不寻常的-它们生活在大脑之外,但一只脚留在里面。这种摇摇欲坠的跨度使它们--以及大脑本身--容易受到感染。其他病原体,包括一种不同的冠状病毒和一种吃脑的阿米巴(SN:7/20/15),可以利用到达大脑的神经元及其发送信息的轴突作为连接大脑的通道。“最大的悬而未决的问题是SARS-CoV-2病毒是否能沿着嗅神经轴突移动到大脑,”布托特说。

其他研究表明,该病毒能够侵入大脑。在一项研究中,科学家将病毒放入经过改造的具有人类形式的ACE2蛋白的老鼠的鼻子里。科学家在5月26日的“细胞宿主与微生物”杂志上报道,后来,病毒扩散到了老鼠的肺部、气管和大脑。

“这是正确的实验,”达塔说。但他指出,一些关键的细节,如神经元在大脑中的位置,以及其中有多少被感染,在论文中没有深入报道。目前也不清楚病毒是如何进入大脑的。

对人脑的研究参差不齐。在对10名死于新冠肺炎的人的尸检研究中,没有人在脑脊液中检出SARS-CoV-2,这表明病毒不在他们的大脑中。5月21日发表在“美国医学会杂志”(JAMA)上的这篇论文没有包括这些人是否丧失了嗅觉能力。

但是科学家在5月29日的“美国医学会神经学”杂志上报道,对一名年轻女性的大脑进行核磁共振成像后,在与嗅觉有关的几个区域发现了SARS-CoV-2感染的迹象,包括嗅球和大脑中被称为右脑回直肌的部分,这有助于处理嗅觉信号。这名女子在治疗COVID-19患者的病房里担任放射师,她已经完全失去了嗅觉,但只有轻微的症状。根据这些发现,意大利米兰Humanitas临床研究医院和大学的放射科医生Letterio Politi和他的同事怀疑病毒从她的鼻子进入了她的大脑。

神经细胞并不是唯一的潜在载体。研究表明,冠状病毒可以感染周细胞,周细胞包裹着血管,有助于控制血流。在大脑中,周细胞有助于维持血脑屏障,该屏障旨在阻止病原体进入。那里的漏洞可能会让病毒进入大脑。目前,基础知识的差距和记录在案的病例的缺乏,留下了冠状病毒是否到达大脑,如果到达,如何到达的问题。Datta说,迫切需要对来自感染者的组织进行更多的研究。“我们需要比现在多得多的信息。”

K.Bilinska等人。嗅上皮细胞中SARS-CoV-2进入蛋白ACE2和TMPRSS2的表达:细胞类型的鉴定和随年龄的变化趋势。ACS化学神经科学。2020年5月7日。doi:10.1021/acschemner.0c00210.。

孙胜华等人。SARS-CoV-2感染小鼠模型及发病机制研究。细胞宿主和放线菌。2020年5月26日。10.1016/j.chom.2020.05.020.。

T.Shaller等人。新冠肺炎患者的尸检。《美国医学会杂志》于2020年5月21日在线发表。doi:10.1001/jama.2020.8907.。

L.Politi、E.Salsano和M.Grimaldi。冠状病毒病2019年合并嗅觉障碍患者的脑部磁共振成像改变(新冠肺炎)。JAMA神经科。2020年5月29日在线发布。DOI:10.1001/Jamaneurol.2020.2125.