Pomáhajú mu v tom nanovýbežky – mosty, po ktorých si bunky vymieňajú informácie.
Nanovýbežky. Zdroj: 10.1371/journal.pone.0029537
Koronavírus SARS-CoV-2 zvyčajne infikuje bunky tak, že sa naviaže na receptor enzýmu, ktorý premieňa hormón angiotenzín dva (ACE2). Ten je súčasťou systému, ktorý riadi výšku krvného tlaku a bilanciu vody aj solí.
Mnohým bunkám vrátane neurónov a buniek, ktoré tvoria hematoencefalickú bariéru v mozgu (čiže fyziologickú bariéru medzi krvným obehom a centrálnou nervovou sústavou), spomínaný receptor chýba. Napriek tomu, že cez hematoencefalickú bariéru nepreniknú ani mnohé liečivá, koronavírusu sa to podarilo. Vedci našli jeho zvyšky v mozgovom tkanive infikovaných ľudí po tom, ako zomreli, a preto ich zaujímalo, ako sa tam dostal.
Štúdia, zverejnená v časopise Science Advances, naznačuje, že vírus sa pravdepodobne pohybuje cez malé rúrky – nanovýbežky –, ktoré tvoria infikované hostiteľské bunky.
Komunikácia medzi bunkami
Nanovýbežky (tunneling nanotubes) sú jedným z viacerých typov medzibunkového spojenia. Vyrastajú z bunkovej membrány a majú veľmi krehkú vlasovú štruktúru. Bunky ich vytvárajú väčšinou, keď sú v strese, napríklad vtedy, keď majú málo kyslíka alebo počas infekcie. Komunikujú prostredníctvom výbežkov, ktoré tvorí proteín aktín. Cez ne si môžu navzájom posielať a prijímať molekuly RNA, ióny, dokonca aj celé organely, ale taktiež vírusy a baktérie.
Biologička Chiara Zurzolo z Pasteurovho inštitútu v minulosti pozorovala, že niektoré vírusy používajú nanovýbežky, aby sa rozšírili z jednej bunky do druhej. Vzhľadom na skutočnosť, že SARS-CoV-2 infikoval také široké spektrum typov buniek v ľudskom tele, predpokladala, že by mohol využívať podobný systém.
„Tento vírus infikuje všetko,“ hovorí Zurzolo. „Šíri sa veľmi rýchlo po celom mozgu. Myslíme si, že práve pomocou mechanizmu nanovýbežkov,“ dopĺňa.
Infikovanie epitelových a neurónových buniek
Pre otestovanie svojej hypotézy sa výskumníci rozhodli kultivovať bunky Vero E6, ktoré slúžia ako model epitolových buniek pokožky, orgánov a krvných ciev, a zároveň sa v nich nachádza (exprimuje) ACE2 receptor. Tím navyše kultivoval aj bunky SH-SY5Y, ktoré modelujú ľudské neurónové bunky a nemajú receptor ACE2.
Bunky infikovali koronavírusom a sledovali ich odozvu. Vírus sa šíril veľmi ľahko do epitelových buniek, ale nie do neurónov. Keď však vedci kultivovali infikované epitelové bunky a neuróny vedľa seba, už po jednom dni odhalili prítomnosť vírusových proteínov i v neurónoch. Okrem toho zistili, že keď boli ACE2 receptory zablokované, vírus si stále dokázal nájsť cestu z infikovaných epitelových buniek k neinfikovaným.
Pomocou kombinácie fluorescenčnej konfokálnej mikroskopie a kryo-elektrónovej mikroskopie (cryo-EM) zhotovili výskumníci 3D obrázky nepatrných molekúl. Vnútri nanovýbežkov, ktoré slúžili ako mosty, sa nachádzali vírusové proteíny a RNA. Okrem nich obsahovali aj dvojmembránové vezikuly – továrne, ktoré vyrábajú vírusovú RNA.
Bunky koronavírusu a mozog. Zdroj: iStockphoto.com
Výskumníci považovali svoje zistenia za dostatočný dôkaz, že nanovýbežky fungujú ako kanály na prenos, vďaka čomu vírus pravdepodobne obíde hematoencefalickú bariéru a dostane sa do mozgu.
Štúdia naznačila potenciálny spôsob, ktorým môže vírus infikovať neuróny mozgu. Niektorí vedci však poznamenávajú, že im chýba dôkaz, ako môžu bunky s prítomnosťou ACE2 receptora šíriť ďalej vírus na iné typy epitelových buniek, ktoré tvoria hematoencefalickú bariéru. Tiež nezistili, či vedia bunky hematoencefalickej bariéry vytvárať nanovýbežky a prenášať vírus do neurónov.
Štúdium nanovýbežkov u ľudí si vyžaduje ťažko dostupné a vysokokvalitné posmrtné tkanivo, ktoré ak chcú vedci čo najlepšie prebádať, musia vidieť v supervysokom rozlíšení. Keďže sú nanočastice vyrobené iba z aktínu, existuje len veľmi málo biomarkerov, ktoré označujú tieto drobné štruktúry, čo následne sťažuje ich štúdium a odlíšenie od iných výbežkov, ktoré sú tiež zložené z aktínu.
Zurzolo a kolegovia veria, že ak SARS-CoV-2 využíva na cestu do mozgu nanovýbežky, môžu zablokovať ich tvorbu, čím zastavia skoré šírenie vírusu a celkovo znížia závažnosť infekcie. „Na začiatku je dôležité zamedziť tomu, aby sa rýchlo roznášal, aby nespôsobil zmätok v celom tele,“ hovorí Zurzolo.
Zdroj: scientist, DOI: 10.1126/sciadv.abo0171
(JM)
