Natural sciences [2020-04-16]

Przez nos do mózgu. Koronawirus a układ nerwowy

— Marcin Behrendt

Wysoka gorączka, kaszel i duszności to nie jedyne symptomy choroby COVID-19 wywoływanej przez koronawirusa. Poza nimi zdarzają się też objawy neurologiczne - najczęściej utrata smaku lub węchu. Dr hab. Rafał Butowt, prof. UMK bada, jak wirus może wejść do mózgu poprzez układ węchowy.

Objawy neurologiczne najczęściej są współtowarzyszącymi oddechowym, ale nie zawsze. Są bowiem pacjenci asymptomatyczni, którzy przenoszą wirusa, a teoretycznie nie wykazują żadnych objawów. Mają jednak np. zaburzenia węchu, czego czasami sami nie zauważają, bo tego często można nie zauważyć. Są to wtedy objawy jedyne.

- Wiadomo na pewno, że część pacjentów ma objawy neurologiczne, ale nie do końca wiadomo, jakie jest ich znaczenie, niektórzy przypuszczają, że one mogą utrzymywać się dłużej niż oddechowe, albo mieć poważne konsekwencje w przyszłości - tłumaczy prof. Butowt z Katedry Biologii i Biochemii Medycznej Collegium Medicum Uniwersytetu Mikołaja Kopernika. - Wielu rzeczy tak naprawdę jeszcze nie wiadomo.

Na razie naukowcy wyciągają wnioski na podstawie wstępnych badań i porównań tego wirusa do wcześniejszego SARS-CoV-1, który spowodował mniejszą pandemię w 2003 r. Oba wirusy są bardzo podobne, a tamten wywoływał pewne objawy neurologiczne.

- Podejrzewamy, że koronawirus może powoli infekować układ nerwowy – mówi prof. Butowt. - Objawy oddechowe wywołane są infekcją dróg oddechowych, komórek nabłonka, szczególnie w pęcherzykach płucnych. W przypadku symptomów neurologicznych podejrzewa się, że w jakimś stopniu dochodzi do infekcji układu nerwowego, przynajmniej obwodowego, a niektórzy uważają, że później może dochodzić nawet do powolnej penetracji mózgu. I to mogłoby mieć już poważniejsze konsekwencje, ale to są czyste spekulacje. Na tym etapie są to hipotezy i naukowcy z różnych ośrodków na świecie nawołują do badania tej sprawy.

Naukowiec wyjaśnia, że jest kilka możliwości, jak wirus może dostać się do układu nerwowego. Może być tak, że u pacjentów, którzy są w bardzo złym stanie, w końcu dochodzi do załamania systemowego, przerwania bariery krew-mózg, do infekcji wszystkich narządów i wyłączenia wszystkich systemów obronnych organizmu. Ale to jest sytuacja skrajna.

Mózg jest izolowany, zanurzony we własnym środowisku płynnym, nie we krwi, tylko w płynie mózgowo-rdzeniowym i oddzielony oponami od naczyń krwionośnych, które go zaopatrują w substancję odżywcze i tlen – tłumaczy prof. Butowt.

- Mózg jest izolowany, zanurzony we własnym środowisku płynnym, nie we krwi, tylko w płynie mózgowo-rdzeniowym i oddzielony oponami od naczyń krwionośnych, które go zaopatrują w substancję odżywcze i tlen – tłumaczy prof. Butowt. - Większość substancji niskocząsteczkowych i mikrobów nie może swobodnie przenikać przez tę przestrzeń pomiędzy mikrokapilarami, w których krąży krew, a mózgiem. Tam jest ścisła kontrola przejścia różnych substancji wielocząsteczkowych, takich jak np. wirusy, składające się z wielu białek. Nie jest to oczywiste, że dany wirus, bakteria czy mikrob będzie w stanie przełamać barierę krew-mózg. Zazwyczaj jest to mało prawdopodobne.

Wirus SARS-CoV-2 ma bardzo wysoką zakaźność, co pozwala mu szybko rozprzestrzeniać się na całym świecie. Ale wiele organizmów z nim walczy, a później większość chorych zdrowieje. U nich nie dochodzi do załamania systemowego i bariera krew-mózg nie przepuszcza wirusa.

- Zatem dochodzi u nich do penetracji w wyjątkowych miejscach i takim wyjątkowym miejscem mogą być pewne nerwy obwodowe lub czaszkowe, np. nerw błędny, którymi wirus może się przedostawać do mózgu albo właśnie nerw węchowy, będący nerwem mającym bezpośrednie połączenie z mózgiem, a jednocześnie mającym kontakt ze środowiskiem zewnętrznym, bo jest w jamie nosowej. Takie umiejscowienie predysponuje do odbioru bodźców węchowych. Jest to jedna z poważnie rozważanych możliwości, zwłaszcza że te zaburzenia węchowe występują okresowo u znacznej liczby pacjentów z COVID-19 – mówi prof. Butowt.

Po co badać zjawisko przedostawania się koronawirusa do mózgu, skoro to infekcje oddechowe zabijają obecnie tysiące ludzi? Zdaniem prof. Butowta dzisiaj nie jesteśmy w stanie przewidzieć tego, co się stanie za kilka lub kilkanaście miesięcy. Podczas poprzedniej pandemii zachorowało około 10 tys. osób, a teraz przekroczyliśmy już liczbę 2 milionów zakażonych. Wśród nich może być sporo późniejszych komplikacji neurologicznych. Wiedząc, jakimi ścieżkami wirus może wnikać do mózgu, u części pacjentów można te ścieżki blokować.

- Nie wiedząc, którędy wirus wnika, nie można nawet mieć nadziei, że będziemy świadomie szukać środków czy leków, które ewentualnie obniżyłyby czy blokowały takie wejście, infekcję układu nerwowego – zauważa prof. Butowt. - Poznanie drogi zakażenia daje szansę na obniżenie infekcyjności układu nerwowego, czyli zmniejszenie objawów neurologicznych. One w dłuższej perspektywie mogą się utrzymywać nawet u tych osób, które wyzdrowiały z objawów oddechowych. My jeszcze tego do końca nie wiemy.

Prof. Butowt na co dzień zajmuje się m.in. poszukiwaniem markerów w układzie węchowym w celu wczesnej diagnozy choroby Alzheimera.

Zajmuję się układem węchowym w odniesieniu do innych białek, pracuję na modelu układu węchowego, mam więc materiał, pewne odczynniki – podkreśla prof. Butowt. - Należy jednak pamiętać, że jesteśmy małym laboratorium, więc badania nad koronawirusem są podstawowe, ale szukamy współpracy wśród lekarzy. Wstępnie rozmawiałem już z anatomami z Bydgoszczy, którzy ewentualnie podzieliliby się ze mną materiałem, bo to jest możliwe, pierwsze, najszybsze do zrobienia i najbardziej oczywiste, żeby sprawdzić obecność wirusa w materiale ludzkim.

Artykuł prof. Butowta przedstawiający koncepcje potencjalnych mechanizmów wejścia wirusa do mózgu poprzez układ węchowy ukazał się w amerykańskim czasopiśmie ACS Chemical Neuroscience. Naukowiec stawia w nim hipotezę, jak dochodzi do obserwowanych zaburzeń węchu u chorych. Jednocześnie proponuje nowe kierunki badań, które mogłyby eksperymentalnie potwierdzić zaproponowaną hipotezę.

- Praca zawiera też pewną analizę wielkoskalowych danych transkryptomowych, która wskazuje, że ten nowy koronawirus wcale nie wiąże się bezpośrednio z neuronami, ale raczej z komórkami towarzyszącymi neuronom i wspierającymi ich funkcjonowanie – dodaje prof. Butowt. - To dobra wiadomość dla ludzi, bo gdyby był to wirus bardziej neurotropowy, czyli wiążący się bezpośrednio i szybko z neuronami, wówczas śmiertelność byłaby znacznie wyższa. Wskazują na to badania z użyciem genetycznie zmodyfikowanych myszy, dotyczące poprzedniego wirusa SARS-CoV-1.