JEM:耶魯大學揭示新冠病毒是如何入侵並破壞人類大腦的

2021-01-18 騰訊網

撰文|王聰

編輯|nagashi

排版|水成文

目前,新冠大流行的趨勢仍未見減緩,截至1月14日,每日新增確診病例超過70萬人,累積感染超過9200萬人,導致近200萬人死亡。

儘管新冠肺炎(COVID-19)被認為主要是呼吸系統疾病,但實際上,新冠病毒能夠感染並影響人體多個器官,甚至是中樞神經系統(CNS),新冠病毒對中樞神經系統的感染會導致多種症狀,包括頭痛味覺和嗅覺喪失意識障礙譫妄中風腦出血等等。有研究表明,譫妄症患者發展為痴呆症的風險很高,這意味著新冠全球大流行,除了當時帶來的病症外,還可能導致數年後全球痴呆症患者激增

每當我們認為新冠病毒不能更陰險了吧,但現實卻總是啪啪打臉。

近日,耶魯大學的研究人員在JEM雜誌發表了題為:Neuroinvasion of SARS-CoV-2 in human and mouse brain 的研究論文。

該研究發現新冠病毒能夠直接入侵大腦神經系統,並揭示其入侵機制,為開發新冠相關的神經系統症狀的治療方法提供了有力幫助

儘管新冠肺炎(COVID-19)被認為主要是呼吸系統疾病,但實際上,新冠病毒能夠感染並影響人體多個器官,甚至是中樞神經系統(CNS)。

全面地研究新冠病毒對人體的影響對患者的治療至關重要,研究人員試圖找到新冠感染對人體的長期後果,其中許多涉及到中樞神經系統。

實際上,關於新冠病毒,人類還有許多問題有待回答,例如新冠病毒能否直接感染神經元或其他大腦細胞。為了解答這個疑問,研究團隊使用了三種獨立的方法來探究新冠病毒感染大腦的能力

首先,研究團隊分析了新冠病毒入侵人腦類器官的能力。研究發現,新冠病毒能夠感染人腦類器官中的神經元,並利用神經元細胞內的系統進行自我複製。更關鍵的是,新冠病毒似乎能夠通過促進被感染神經元的新陳代謝而促進其複製,還會導致相鄰的未感染神經元因氧氣供應減少而死亡

神經元(灰色)周圍有許多被新冠病毒(紅色)感染的垂死細胞(綠色)

眾所周知,新冠病毒通過與肺部細胞表面的ACE2受體結合而入侵細胞,但之前並不清楚ACE2受體是否存在於腦細胞表面。這些實驗結果證實,神經元能夠產生ACE2受體,且阻斷神經元的ACE2,能夠防止新冠病毒入侵人腦類器官

進一步,研究團隊使用了基因工程改造的表達人ACE2受體的小鼠模型進行體內動物實驗,實驗結果表明,新冠病毒能夠感染該小鼠模型的大腦,並導致其大腦血管的劇烈變化,從而破壞器官的氧氣供應。研究人員還發現,中樞神經系統感染新冠病毒對小鼠的致命性要比肺部感染的致命性高

最後,研究團隊對3名死於新冠肺炎的患者進行屍檢,在其中一名死亡患者的大腦皮質神經元中檢測到了新冠病毒,該患者受感染的大腦區域與缺血性梗死有關,而且三名死亡患者的腦組織中軍檢測到腦微梗塞。

這項研究從人腦類器官工程化小鼠模型,以及人類大腦三個方面證實了新冠病毒具有直接感染中樞神經系統、入侵大腦的能力

這項研究清楚地表明,大腦神經元可以成為新冠病毒感染的靶標,新冠病毒對大腦的感染會導致大腦局部缺血和細胞死亡,帶來毀滅性後果。新冠肺炎患者出現的神經系統症狀,可能與這些後果有關。

研究團隊指出,還需要進一步研究以確定哪些患者更容易被新冠表達入侵大腦,並確定新冠表達入侵大腦的具體途徑,以及感染大腦內不同細胞類型的順序,這項研究有助於指導合理的方法來治療出現神經系統症狀的新冠患者。

版權聲明:本文轉自「生物世界」,文章轉載只為學術傳播,無商業用途,版權歸原作者所有,如涉及侵權問題,請聯繫我們,我們將及時修改或刪除。

沃斯(WOSCI)由耶魯大學博士團隊匠心打造,專注最新科學動態並提供各類科研學術指導,包括:前沿科學新聞、出版信息、期刊解析、論文寫作技巧、學術講座、論文潤色等。

相關焦點

  • 美國坦普爾大學新研究:新冠病毒可破壞血腦屏障
    新華社北京11月2日電新冠病毒感染症狀多樣,呼吸道症狀是其主要表現,還有一些患者症狀指向血管炎症。一個美國研究團隊最新發現,新冠病毒還能讓血腦屏障出現「漏洞」,潛在破壞大腦神經網絡。美國坦普爾大學劉易斯·卡茨醫學院等機構研究人員在新一期學術期刊《神經生物學疾病》報告說,全球各地新冠患者中30%到80%出現神經系統症狀,包括頭暈、頭痛、噁心和注意力渙散等,表明新冠病毒可能影響了中樞神經系統的細胞。
  • 科學家揭示新冠病毒主蛋白酶分子機制
    參考消息網7月24日報導 據埃菲社西班牙卡斯特利翁7月23日報導,西班牙海梅一世大學計算生物化學研究團隊成功揭示新冠病毒主蛋白酶SARS-CoV-2 Mpro的分子機制,這可能有助於研製新的抗病毒藥物。主蛋白酶是新冠病毒複製過程中不可或缺的酶之一。
  • 新研究:新冠病毒可破壞血腦屏障
    新華社北京11月2日電 新冠病毒感染症狀多樣,呼吸道症狀是其主要表現,還有一些患者症狀指向血管炎症。一個美國研究團隊最新發現,新冠病毒還能讓血腦屏障出現「漏洞」,潛在破壞大腦神經網絡。美國坦普爾大學劉易斯·卡茨醫學院等機構研究人員在新一期學術期刊《神經生物學疾病》報告說,全球各地新冠患者中30%到80%出現神經系統症狀,包括頭暈、頭痛、噁心和注意力渙散等,表明新冠病毒可能影響了中樞神經系統的細胞。
  • 【重磅】耶魯神經科學掃描大腦判斷人類智力,區分準確率達99%
    這些「天分」存儲於大腦的不同位置,而隨著科學家對大腦的了解越來越多,他們發現大腦中存儲天分的位置是「神經連接體」(connectome),即不同區域間的連接。神經科學家能通過掃描大腦知道一個人的智力水平,這在今天聽起來仍然像科幻一樣。不僅如此,只需通過掃描大腦,還能夠知道一個人的長處和短處,這只是時間問題。這項研究由耶魯大學的研究人員主導。
  • 首次看清,新冠病毒如何入侵人類大腦!今日《自然》子刊展示高清圖像
    ▲COVID-19的常見肺外表現(圖片來源:參考資料[3]) 這些不同尋常的現象讓人們懷疑,新冠病毒會入侵大腦另一方面,新近出現的一些研究證據顯示,感染者的腦部和腦脊液內發現了新冠病毒的核酸。那麼,新冠病毒究竟會通過怎樣的途徑越過血腦屏障,入侵大腦?想要阻止或治療新冠引起的神經症狀,需要找到這一關鍵問題的答案。
  • 耶魯科學家揭示人類腸道菌群形成於子宮,並在分娩前就已開始受益
    眾所周知,腸道微生物組對人類健康的影響,貫穿著整個生命的「受(健康感受)、想(思維方式)、行(行為)、識(認知)」,腸道如同大腦一樣在擔負著身體重要且不可或缺的作用,因此它也被稱作第二大腦。  近日,發表在《JCI Insight》上的一項研究中,來自美國耶魯大學的研究團隊揭示了腸道微生物組形成的最早期,並且從那時起,它們就開始為身體提供各種益處。
  • 美團隊新研究:新冠病毒可破壞血腦屏障
    新冠病毒感染症狀多樣,呼吸道症狀是其主要表現,還有一些患者症狀指向血管炎症。一個美國研究團隊最新發現,新冠病毒還能讓血腦屏障出現「漏洞」,潛在破壞大腦神經網絡。  美國坦普爾大學劉易斯·卡茨醫學院等機構研究人員在新一期學術期刊《神經生物學疾病》報告說,全球各地新冠患者中30%到80%出現神經系統症狀,包括頭暈、頭痛、噁心和注意力渙散等,表明新冠病毒可能影響了中樞神經系統的細胞。
  • 實驗室迷你肺或揭示新冠病毒為何致死
    接下來發生的事情也許會揭示新冠病毒為何具有不尋常和致命的影響——重要的不僅僅是病毒,還有人體對病毒的反應。部分人死亡的原因就是這種反應,而類器官也許能協助人們確定哪裡的危害最嚴重。許多病毒學家使用計算機數據,或者用含有一部分新冠病毒結構的其他病毒,有時也通過感染病毒易於生長的猴子細胞來開展他們的工作。但是,這些替代方法無法展現真正的病毒對特定的人類細胞有著哪些影響。「如果在真實的事物上進行研究,結果就是真實的」,波士頓大學 NEIDL 實驗室的微生物學家埃爾克 · 米爾伯格(Elke Mühlberger)說道。
  • 新冠病毒可能危害大腦
    圖片來源 視覺中國綜合編譯 蔡夢吟據美國「科學新聞」網站報導,英國科學家6月25日發表在英國《柳葉刀-精神病學》雜誌上的一份研究報告顯示,新冠病毒可能對大腦造成諸多負面影響,甚至可能導致中風或精神疾病
  • 科學家揭示新冠病毒主蛋白酶分子機制 或有助於研製抗病毒藥物
    據埃菲社西班牙卡斯特利翁7月23日報導,西班牙海梅一世大學計算生物化學研究團隊成功揭示新冠病毒主蛋白酶SARS-CoV-2 Mpro的分子機制,這可能有助於研製新的抗病毒藥物。主蛋白酶是新冠病毒複製過程中不可或缺的酶之一。這項研究的成果由卡塔日娜·斯維德雷克和比森特·莫利內爾共同獲得,並在不久前發表在英國《化學》期刊上。
  • JEM:揭秘單純皰疹病毒躲避宿主免疫系統感染大腦的分子機理
    患者機體先天性免疫系統會抑制HSV1對大腦的感染,但HSV1有時會躲避大腦的防禦機制。圖片來源:CC0 Public Domain近日,一項刊登在國際雜誌Journal of Experimental Medicine上的研究報告中,來自奧胡斯大學等機構的科學家們通過研究揭示了幫助
  • 最清晰面目曝光:我國揭示新冠病毒三維精細結構 系全球首個
    我國揭示新冠病毒三維精細結構,系全球首個據科技日報16日消息,記者從浙江大學醫學院附屬第一醫院獲悉,浙大一院傳染病診治國家重點實驗室李蘭娟院士課題組聯合清華大學生命學院李賽研究員課題組,在國際上首次解析了真實新型冠狀病毒全病毒三維精細結構,達到了前所未有的解析度,對深入了解新冠病毒的生物特性、疫苗設計、抗病毒藥物研發等具有重要意義。
  • 水貂如何將新冠病毒傳給人?哈獸研揭示機理
    目前,歐美出現水貂將新冠病毒傳播給人類的個案,近2000萬隻水貂被撲殺。那麼,水貂是如何將新冠病毒傳播給人類的?應該如何阻斷這種傳播?12月8日,《國家科學評論》在線刊出由中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所步志高團隊領銜的研究論文《新冠病毒在水貂中的複製、致病及傳播能力研究》,闡釋了水貂將新冠病毒傳播給人類背後的機理。
  • UMN李放教授團隊揭示新冠病毒入侵和免疫逃逸新機制
    截至目前,全球新冠肺炎累計確診人數超過300萬,累計死亡人數已高達26萬。新冠肺炎給全球經濟和人類健康帶來巨大影響。令人疑惑的是,與SARS-CoV患者相比(2003年非典型肺炎病原體),很多SARS-CoV-2患者體內引起很弱的免疫反應,延長了患者的康復歷程。新冠病毒的這些特性使其得以大面積傳播,促進了該病毒在全球的大流行。
  • 協和團隊揭示新冠病毒致多器官損傷病理學機制 系全球首次報導 為...
    協和團隊揭示新冠病毒致多器官損傷病理學機制 系全球首次報導 為開發新藥物及治療方法提供線索2021-01-12 08:39:12 來源:長江日報 作者:羅蘭 通訊員協宣 瀏覽次數:2 次近日,華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院(簡稱「武漢協和醫院」)胡豫、夏家紅、聶秀團隊聯合西湖大學郭天南課題組
  • 新冠病毒還會傷害你的大腦:失去嗅覺、頭痛、失憶
    科學家們仍在試圖找出COVID-19是否也存在這種情況,或者新冠病毒能否直接侵入神經系統。這個問題的答案可能會對醫生診斷和治療新冠肺炎患者產生廣泛的影響。奇怪症狀是大腦遭病毒入侵了?我們所熟悉的新冠肺炎症狀包括發燒、咳嗽和呼吸困難。
  • 哈獸研揭示新冠病毒水貂傳人機理
    目前,歐美出現水貂將新冠病毒傳播給人類的個案,近2000萬隻水貂被撲殺。那麼,水貂是如何將新冠病毒傳播給人類的?應該如何阻斷這種傳播?12月8日,《國家科學評論》在線刊出由中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所步志高團隊領銜的研究論文《新冠病毒在水貂中的複製、致病及傳播能力研究》,闡釋了水貂將新冠病毒傳播給人類背後的機理。
  • 新冠研究中國登上Science封面首次揭示新冠病毒人體蛋白受體結構
    美國德克薩斯大學西南醫學中心生物物理系主任、霍華德休斯醫學研究所研究員Michael K. Rosen稱該研究在理解新冠病毒如何侵染人體細胞方面取得了重要進展,相關研究成果最終將對研發精準的新冠肺炎診斷、治療手段起到關鍵作用。
  • 新冠病毒有何危害?傷害你的大腦:失去嗅覺、頭痛、失憶-病毒,新冠...
    科學家們仍在試圖找出COVID-19是否也存在這種情況,或者新冠病毒能否直接侵入神經系統。這個問題的答案可能會對醫生診斷和治療新冠肺炎患者產生廣泛的影響。奇怪症狀是大腦遭病毒入侵了?我們所熟悉的新冠肺炎症狀包括發燒、咳嗽和呼吸困難。
  • 新冠病毒入侵人體瞬間發生了什麼?西湖大學破解真相
    通訊員 馮怡 科技日報記者 劉園園北京時間2月21日凌晨,西湖大學周強研究團隊在論文預印本平臺BioRxiv發文,報導新冠病毒表面S蛋白受體結合結構域與細胞表面受體ACE2全長蛋白的複合物冷凍電鏡結構,揭開了新冠病毒入侵人體細胞的神秘面紗。