SARS-CoV-2的S1蛋白穿过血脑屏障的研究
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曲春润,曾瑜

中南大学湘雅医院神经外科,湖南  长沙410008

 

新冠肺炎会引发中枢神经系统的一些症状,这可能是由于病毒对中枢神经系统的直接作用所致。而SARS-CoV-2是导致新冠肺炎的罪魁祸首,其通过棘突蛋白的S1亚基与细胞结合。研究S1是否能通过血脑屏障很可能揭示病毒是否会通过它穿过血脑屏障,影响中枢神经系统。

 

对此,Elizabeth M. Rhea等于20201216日在NatureNeuroscience上发表了题为“The S1 protein of SARS-CoV-2 crosses the blood-brain barrier in mice”的研究。本次研究中,研究人员使用放射自显影技术标记S1通过向小鼠静脉注射I-S1,并通过multiple-time regression analysis(多元回归分析,MTRA进行测定,结果表明I-S1很容易通过小鼠的血脑屏障,且肾、肺、脾、肝及大脑全部区域均显示有I-S1的摄取,其中以肝为主。过联合注射,检测组织摄取率,测出wheatgerm agglutinin(麦胚凝集素,WGA增加了I-S1在脑和某些外周组织的摄取。结果说明,I-S1通过吸附跨细胞作用机制穿过血脑屏障和外周组织。肝素可以阻止I-S1在肝脏的摄取,但不能阻止其在大脑中的摄取。而未标记的S1在任何测试剂量下都不影响I-S1在脑内的摄取,表明I-S1在脑组织中的结合位点不容易饱和-这再次证明了吸附跨细胞作用机制ACE2可能参与肺和脑的I-S1摄取,但不参与脾脏、肝脏和肾脏的摄取。对小鼠注射Sigma后再注射I-S1发现炎症可增加肺及脑对I-S1的摄取。从筛板水平向每个鼻孔注射含有I-S1的药液,结果表明,鼻腔给药后,I-S1可以进入大脑,并以时间依赖的方式分布到所有脑区。测定小鼠ApoE启动子表达时,表达人APOE3APOE4的雄性和雌性小鼠的摄取情况,某些组织对I-S1的摄取增强可能导致男性患新冠肺炎的风险高于女性,但与APOE4型无关。但需要注意的是,在人类血脑屏障的体外模型进行的实验中,实验组与对照组未观察到显著差异,这可能是由于技术问题等其他原因,也可能是由于I-S1不能通过人的血脑屏障。

 

该研究表明,S1蛋白可以通过一种不依赖于人ACE2的类似于吸附跨细胞作用的机制穿过小鼠的血脑屏障,并被周围组织摄取。同时,许多受体可能参与S1的摄取,受体发挥作用的程度因组织不同而不同。有鉴于此,在以后的研究中可以考虑使用S1来模拟病毒活性。这对于病毒的研究和新冠肺炎的治疗有重要意义。

 

文献来源:Rhea EM, Logsdon AF, Hansen KM, et al. The S1 protein of SARS-CoV-2 crosses the blood-brain barrier in mice[J]. Nat Neurosci, 2020,doi: 10.1038/s41593-020-00771-8. Epub ahead of print. PMID: 33328624.

发布日期:2021-07-07浏览次数:

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