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美研究:武肺病毒可破血腦屏障 解釋部份患者為何出現神經系統併發症

2020/11/3 — 20:50

雖然武漢肺炎 (COVID-19) 至今都被指是呼吸道疾病,但之前已有許多研究指,患者可出現神經系統併發症、頭痛、頭暈到腦部出現血塊等。最新刊於 Neurobiology of Disease 的研究指,這些影響是由致病冠狀病毒 SARS-CoV-2 的刺突蛋白破壞血腦屏障 (blood-brain barrier) 引起。

血腦屏障是指血管和腦之間一種選擇性地阻止物質由血液進入大腦的屏障,除了氧氣、二氧化碳和血糖外,其他物質如藥物分子、蛋白質等通常因為結構過大而無法通過屏障。

自 COVID-19 大流行初期以來,學界已知 SARS-CoV-2 利用刺突蛋白依附在宿主細胞表面的某些受體上。這些蛋白質對稱為 ACE2 的酵素具有特別強的親和力,並成為病毒入侵細胞的重要通道,肺的內皮細胞 (endothelial cells) 廣泛表達 ACE2,令呼吸系統對病毒高度敏感。

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然而,在是次研究前,未有人確定 ACE2 是否也存在於形成血腦屏障的內皮細胞上。美國天普大學團隊分析了病死患者大腦組織樣本,發現 ACE2 同樣於額葉皮層的整個血管系統中被表達,顯示 SARS-CoV-2 可能有方法進入中樞神經系統。

團隊也發現,癡呆症和高血壓患者大腦中的 ACE2 表達上調, SARS-CoV-2 因此對這些人的健康威脅可能更高。

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單是刺突蛋白的存在足以影響血腦屏障

團隊將病毒刺突蛋白殖入至培養皿中的腦內皮細胞,並觀察到蛋白會降低細胞的電阻,表明細胞已出現缺口,變得更易被滲透,換言之血腦屏障功能喪失。

進一步分析也表明,單是 SARS-CoV-2 刺突蛋白的存在,也會觸發腦組織的發炎性免疫反應,情況與肺部一樣;模擬人腦毛細血管的微流體測試顯示,只要在 SARS-CoV-2 刺突蛋白存在底下,同樣也變得更具滲透性。

領導研究的病理學與檢驗醫學副教授 Servio Ramirez 在大學聲明中解釋,團隊的發現支持 SARS-CoV-2 或其在血液中循環時脫落的刺突蛋白,都可能導致關鍵腦區域血腦屏障不穩定。他又指,血腦屏障的功能被改變,大大增加了 SARS-CoV-2 這種病原體侵襲神經的可能,也解釋了為何部份 COVID-19 患者遭遇神經系統問題。

來源:
IFL Science, Spike Proteins On SARS-CoV-2 Disrupt The Blood-Brain Barrier, Suggests New Study, 2 November 2020

報告:
Buzhdygan, T.P., DeOre, B.J., Baldwin-Leclair, A. & et al. (2020). The SARS-CoV-2 spike protein alters barrier function in 2D static and 3D microfluidic in-vitro models of the human blood–brain barrier. Neurobiology of Disease. doi: 10.1016/j.nbd.2020.105131

文/Alan Chiu

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