Harvardská studie spojuje závažný COVID s genetickými příznaky stárnutí mozku

Studie zkoumající posmrtné vzorky mozkové tkáně zjistila, že závažný COVID-19 je spojen s molekulárními známkami stárnutí mozku. Studie identifikovala změny genové exprese v mozcích zemřelých pacientů s COVID, které se podobají tomu, co je vidět ve stáří, a vědci varují, že v letech po pandemii by se mohly objevit potenciální dlouhodobé neurologické problémy.

Když se blížíme k tříletému výročí vzniku SARS-CoV-2, vědci se stále snaží pochopit dlouhodobé dopady tohoto nového koronaviru na lidské tělo. Pro mnoho lidí se může záchvat COVID-19 projevit jako mírné respirační onemocnění podobné chřipce, nicméně je stále jasnější, že tento virus může postihnout celé tělo, od poškození srdeční tkáně až po zvýšení rizika cukrovky.

Dopad SARS-CoV-2 na mozek byl možná jednou z nejvíce znepokojivých oblastí výzkumu v posledních několika letech. COVID je již dlouho spojován s neurologickými příznaky, jako je mozková mlha nebo ztráta čichu, takže od roku 2020 je jasné, že tato nemoc ovlivňuje mozek. Ale jak přesně to ovlivňuje mozek, nebylo jasné.

Začátkem tohoto roku studie, nazvaná „jedna z nejdůležitějších“ dosavadní pandemie, identifikovala dlouhodobé změny mozku u stovek uzdravených pacientů s COVID. Studie nabídla jednu z prvních longitudinálních zobrazovacích analýz mozkových změn spojených s infekcemi SARS-CoV-2.

Nedlouho po zveřejnění této studie se objevilo další šetření zaměřené na dlouhodobé kognitivní dopady závažného onemocnění COVID-19. Tento výzkum vedený vědci z Imperial College London a University of Cambridge odhadl, že vážný případ COVID odpovídá kognitivně přibližně 20 letům stárnutí mozku.

Záplava kognitivních hodnocení u pacientů s COVID šest měsíců po propuštění z nemocnice odhalila, že přeživší byli pomalejší v reakci na úkoly a méně přesné ve svých odpovědích ve srovnání s jejich odpovídajícími kontrolami. V podstatě 50letý hospitalizovaný se závažným onemocněním COVID vykazoval výsledky kognitivních testů podobné tomu, které by bylo vidět u zdravého 70letého člověka.

Maria Mavrikaki, výzkumnice z Harvardské lékařské fakulty, od začátku pandemie sledovala vznikající studie spojující COVID s přetrvávajícími kognitivními problémy a rozhodla se prozkoumat, co konkrétně může být příčinou těchto mozkových problémů. Spolu s několika kolegy Mavrikaki analyzoval více než 50 vzorků mozkové tkáně, včetně 21 vzorků od jedinců, kteří zemřeli na těžký COVID.

Výzkum se zaměřil na typ genetického sekvenování nazývaný analýza celého transkriptomu. Tato analýza představuje snímek aktivity genu v konkrétní buňce, což umožňuje nahlédnout do toho, jaké konkrétní geny byly zapnuty nebo vypnuty u člověka v době jeho smrti.

Ve srovnání s podobnými vzorky mozkové tkáně z kontrol odpovídajících věku a pohlaví vědci identifikovali téměř 7 000 odlišně exprimovaných genů v kohortě COVID. Není překvapením, že genová aktivita související s imunitními cestami byla up-regulována, ale možná více znepokojivé bylo množství down-regulovaných genů spojených se synaptickou aktivitou, kognitivními a paměťovými cestami.

„Také jsme pozorovali významné asociace buněčné reakce na poškození DNA, mitochondriální funkce, regulaci reakce na stres a oxidační stres, vezikulární transport, homeostázu vápníku a dráhy signalizace/vylučování inzulínu dříve spojené s procesy stárnutí a stárnutím mozku,“ píší vědci. v nové studii. „Celkem naše analýzy naznačují, že mnoho biologických cest, které se mění s přirozeným stárnutím v mozku, se také mění u těžkého COVID-19.“

Výzkum také zkoumal mechanismy, které by mohly spouštět tyto specifické změny genové exprese související s věkem. Debata o účincích COVID na mozek zatím nabízí dvě odlišné hypotézy. Jeden myšlenkový směr tvrdí, že SARS-CoV-2 může přímo infiltrovat mozek, zatímco druhý argument naznačuje, že neurologické příznaky COVID jsou způsobeny systémovými zánětlivými účinky způsobenými touto nemocí.

Při zkoumání obou hypotéz nový výzkum nedokázal detekovat žádnou virovou RNA SARS-CoV-2 ve vzorcích mozkové tkáně. Místo toho studie identifikovala up-regulaci několika zánětlivých drah (faktor nekrózy nádorů, známý jako TNF a interferony typu I/II), které se dříve podílely na stárnutí mozku. Další výzkumy výzkumníků potvrdily, že tyto specifické imunitní buňky mohou přímo ovlivnit expresi několika genů souvisejících se stárnutím.

„Také jsme zjistili, že cytokiny upregulovaly expresi genů regulovaných stárnutím, které byly upregulovány u jedinců s COVID-19, jako je např. TRIM22, CHI3L1, C1S a IFITM1 a downreguloval expresi genů regulovaných stárnutím, které byly downregulovány u jedinců s COVID-19, jako je např. CCND2, ACTR3B a EPHA5„Naše data dohromady naznačují, že TNF a interferony typu I/II indukované COVID-19 mohou vést k významným zhoršujícím se účinkům v mozku při absenci neuroinvaze SARS-CoV-2.“

Co to všechno znamená?

Komentář k nové studii do Příroda, neuropatoložka Marianna Bugiani řekla, že je těžké předvídat dlouhodobé účinky COVID na mozek, a poukázala na to, že je příliš brzy na to, abychom mohli říci, zda jsou tyto mozkové změny trvalé nebo jaké mohou být jejich důsledky pro riziko neurodegenerativního onemocnění u člověka. A my nevíme, do jaké míry tyto druhy změn genové exprese ovlivňují mozek těch, kteří zažívají mírné záchvaty COVID.

„Otevírá to spoustu otázek, které jsou důležité nejen pro pochopení nemoci, ale také pro přípravu společnosti na to, jaké mohou být důsledky pandemie,“ řekl Bugiani, který na této nové studii nepracoval. „A tyto důsledky nemusí být jasné po léta.“

V roce 2020, krátce poté, co se objevil SARS-CoV-2, tým výzkumníků z australského Florey Institute of Neuroscience & Mental Health varoval, že výskyt Parkinsonovy choroby by se v letech po pandemii mohl zvýšit. Vědci z Florey pochopili, jak může virem vyvolaný neurozánět zvýšit riziko neurologického onemocnění u člověka, a poukázali na dopad pandemie španělské chřipky v roce 1918 jako příklad toho, co může přijít v důsledku této pandemie COVID.

Pět let po skončení pandemie španělské chřipky se celosvětová diagnóza Parkinsonovy choroby téměř ztrojnásobila. A zatím, tři roky po pandemii COVID, předběžné studie již zjišťují mírný nárůst výskytu Alzheimerovy choroby, Parkinsonovy choroby a demence.

Mavrikaki a kolegové jsou opatrní, aby ve své nejnovější studii nedělali ukvapené závěry. Berou na vědomí, že tato zjištění jsou jen malým kouskem do větší skládačky dlouhodobých účinků COVID, ale také zdůrazňují, že jejich zjištění se zdají být přímo spojena se SARS-CoV-2 a nejsou pouhým pozůstatkem vážně nemocného pacienta. .

Jedna zvláště nová analýza ve studii srovnává údaje o genové expresi od pacientů s COVID se vzorky mozkové tkáně pacientů, kteří byli těžce nemocní na jednotce intenzivní péče a/nebo byli umístěni na ventilátoru, ale nebyli infikováni COVID. Tato analýza potvrdila, že stárnutí mozku identifikované u pacientů s COVID bylo jedinečné pro tuto nemoc, a nejen kvůli traumatu těžké hospitalizace.

Vědci nakonec doporučují lékařům, aby si byli vědomi toho, že COVID by mohl být v budoucnu považován za rizikový faktor demence, zejména u pacientů s již existující náchylností.

„Zobecnitelnost našich výsledků na jedince, kteří měli mírný COVID-19 nebo kteří se z COVID-19 uzdravili, je třeba ještě určit,“ uzavírají vědci. „Vzhledem k našim zjištěním obhajujeme neurologické sledování jedinců, kteří se uzdravili z COVID-19, a navrhujeme potenciální klinickou hodnotu při modifikaci rizikových faktorů s cílem snížit riziko nebo oddálit vývoj neurologických patologií souvisejících se stárnutím a kognitivního poklesu.“

Nová studie byla zveřejněna v časopise Stárnutí přírody.