Разкрит е механизъм зад загубата на миризма с COVID-19

Резюме: Инфекцията с вируса SARS-CoV-2 води до намаляване на действието на обонятелните рецептори, което води до загуба на миризма, свързана с COVID-19.

Източник: NYU Langone

Изследователите откриха механизъм, който може да обясни защо пациентите с COVID-19 губят обонянието си.

Публикувано онлайн на 2 февруари в списанието клетка, новото проучване установи, че заразеният с пандемичния вирус SARS-CoV-2 индиректно намалява действието на обонятелните рецептори (OR), протеини върху повърхностите на нервните клетки в носа, които откриват молекулите, свързани с миризмите.

Водено от изследователи от Медицинския факултет на NYU Grossman и Колумбийския университет, новото проучване може също да хвърли светлина върху ефектите на COVID-19 върху други видове мозъчни клетки и върху други продължителни неврологични ефекти на COVID-19, като „мозъчна мъгла“, главоболие и депресия.

Експериментите показват, че присъствието на вируса близо до нервните клетки (неврони) в обонятелната тъкан е довело до нахлуване на имунни клетки, микроглия и Т клетки, които усещат и противодействат на инфекцията. Такива клетки освобождават протеини, наречени цитокини, които променят генетичната активност на обонятелните нервни клетки, въпреки че вирусът не може да ги зарази, казват авторите на изследването.

Когато активността на имунните клетки се разсейва бързо в други сценарии, в мозъка, според теорията на екипа, имунната сигнализация продължава по начин, който намалява активността на гените, необходими за изграждането на обонятелни рецептори.

„Нашите открития предоставят първото механистично обяснение на загубата на миризма при COVID-19 и как това може да лежи в основата на дългата биология на COVID-19“, казва съ-кореспондентният автор Бенджамин tenOever, д-р, професор в катедрата по микробиология в NYU Langone Health . „Работата, в допълнение към друго проучване от групата tenOever, също показва как пандемичният вирус, който заразява по-малко от 1% от клетките в човешкото тяло, може да причини толкова тежки увреждания в толкова много органи.

Промяна в архитектурата

Един уникален симптом на инфекция с COVID-19 е загубата на миризма без запушен нос, наблюдаван при други инфекции като обикновена настинка, казват изследователите. В повечето случаи загубата на миризма продължава само няколко седмици, но при повече от 12 процента от пациентите с COVID-19, обонятелната дисфункция продължава под формата на непрекъснато намаляване на способността за миризма (хипосмия) или промени в начина, по който човек възприема същата миризма (паросмия).

За да получат представа за загубата на миризма, предизвикана от COVID-19, настоящите автори изследват молекулярните последици от инфекцията със SARS-CoV-2 при златни хамстери и в обонятелната тъкан, взета от 23 човешки аутопсии. Хамстерите представляват добър модел, тъй като са бозайници, които зависят повече от обонянието, отколкото хората, и които са по-податливи на инфекция на носната кухина.

Резултатите от изследването се основават на откритието в продължение на много години, че процесът, който превръща гените в сложни 3-D взаимоотношения, където ДНК секции стават повече или по-малко достъпни за машината за четене на гени на клетката въз основа на ключови сигнали и където някои ДНК вериги се въртят наоколо. да образуват взаимодействия на далечни разстояния, които позволяват стабилното разчитане на гените. Някои гени работят в хроматинови „отделения“ – протеинови комплекси, които съдържат гените – които са отворени и активни, докато други са уплътнени и затворени, като част от „ядрена архитектура“.

В настоящото проучване експериментите потвърдиха, че инфекцията със SARS-CoV-2 и имунната реакция към нея намаляват способността на ДНК веригите в хромозомите, които влияят върху образуването на изграждане на обонятелни рецептори, да бъдат отворени и активни и да се въртят наоколо, за да се активират генната експресия. Както в хамстерната, така и в човешката обонятелна невронна тъкан, изследователският екип открива постоянна и широко разпространена понижаваща регулация на изграждането на обонятелни рецептори.

Друга работа, публикувана от тези автори, предполага, че обонятелните неврони са свързани в чувствителни мозъчни региони и че текущите реакции на имунните клетки в носната кухина могат да повлияят на емоциите и способността да се мисли ясно (познание), в съответствие с дългосрочния COVID.

Експериментите с хамстери, записани с течение на времето, разкриват, че понижаването на рецепторите на обонятелните неврони продължава след като краткосрочни промени, които могат да повлияят на обонянието, естествено се възстановяват. Авторите казват, че това предполага, че COVID-19 причинява по-дълготрайно нарушаване на хромозомната регулация на генната експресия, представляваща форма на „ядрена памет“, която може да предотврати възстановяването на OR транскрипцията дори след като SARS-CoV-2 бъде изчистен.

„Осъзнаването, че обонянието разчита на „крехките“ геномни взаимодействия между хромозомите, има важни последици“, казва tenOever.

„Ако експресията на обонятелния ген спре всеки път, когато имунната система реагира по определени начини, които нарушават междухромозомните контакти, тогава изгубеното обоняние може да действа като „канарче във въглищната мина“, предоставяйки всякакви ранни сигнали, че вирусът COVID-19 е уврежда мозъчната тъкан преди да се появят други симптоми и предлага нови начини за лечение.

В следващата стъпка екипът проучва дали лечението на хамстери с продължителен COVID със стероиди може да ограничи отрицателните имунни реакции (възпаление), за да защити ядрената архитектура.

За тази новина за COVID-19 и изследване на обонянието

автор: Прес офис
Източник: NYU Langone
контакт: Прес офис – NYU Langone
Образ: Изображението е обществено достояние

Оригинално изследване: Свободен достъп.
“Неклетъчно автономно нарушаване на ядрената архитектура като потенциална причина за аносмия, предизвикана от COVID-19от Benjamin tenOever, Marianna Zazhytska и др. клетка

абстрактно

Вижте също

Неклетъчно автономно нарушаване на ядрената архитектура като потенциална причина за аносмия, предизвикана от COVID-19

SARS-CoV-2 заразява по-малко от 1% от клетките в човешкото тяло, но може да причини тежки увреждания на
разнообразие от органи. По този начин, дешифриране на неклетъчните автономни ефекти на SARS-CoV-2 инфекция
е наложително за разбирането на клетъчното и молекулярното разрушаване, което предизвиква.

Неврологичните и когнитивните дефекти са сред най-слабо разбраните симптоми на пациенти с COVID-19, като обонятелната дисфункция е техният най-честият сензорен дефицит.

Тук ние показваме, че както при хора, така и при хамстери инфекцията със SARS-CoV-2 причинява широко разпространена понижаваща регулация на обонятелните рецептори (OR) и на техните сигнални компоненти. Този неклетъчен автономен ефект се предшества от драматична реорганизация на невронната ядрена архитектура, което води до разсейване на геномни компартменти, съдържащи ИЛИ гени.

Нашите данни предоставят потенциален механизъм, чрез който инфекцията със SARS-CoV-2 променя клетъчната морфология и транскриптома на клетките, които не може да зарази, предлагайки представа за системните му ефекти в обонянието и извън него. Журнал Пред-пр