Микроглия обонятельной луковицы в защите мозга от инфекции

Одним из специфичных симптомов у лиц с Covid-19 является развитие аносмии (гипосмии), возникающей в результате вирусного поражения обонятельной зоны полости носа. Близость этой зоны к структурам головного мозга и возможность их инфицирования заслуживают особого внимания. Вопреки данным предположениям, клиническая практика демонстрирует отсутствие непосредственного вирусного поражения ЦНС. Возможные механизмы противовирусной защиты нервной системы были представлены 5 июня 2020 г в Пресс-релизе: Microglia in the olfactory bulb have a nose for protecting the brain from infection Национального института неврологических расстройств и инсульта (NINDS), входящего в состав Национального института здоровья (NIH - National Institutes of Health) США, на сайте NIH (https://www.nih.gov).

Исследователи из Национального института неврологических расстройств и инсульта (NINDS), входящего в состав Национального института здоровья (NIH - National Institutes of Health), выявили специфическую линию защиты, которая ограничивает инфекцию обонятельной луковицы и защищает нейроны обонятельной луковицы от вирусного повреждения. Чувствительные нейроны в полости носа реагируют на вдыхаемые запахи и посылают эту информацию в область мозга, называемую обонятельной луковицей. Хотя расположение носовых нейронов и воздействие на них окружающей среды делают их легкой мишенью для поражения, вирусные респираторные инфекции редко проникают из обонятельной луковицы в остальную часть мозга, где они могут вызвать потенциально смертельный энцефалит. Исследование было опубликовано в журнале Science Immunology.

Воспользовавшись специальными вирусами, которые можно отследить с помощью флуоресцентной микроскопии, исследователи во главе с доктором Dorian McGavern (Дориан МакГаверн), старшим исследователем в NINDS, обнаружили, что вирусная инфекция, начавшаяся в носу, была остановлена прямо перед тем, как она могла бы распространиться от обонятельной луковицы к остальной части ЦНС.

"Воздушно-капельные вирусы постоянно бросают вызов нашей иммунной системе, но мы редко видим вирусные инфекции, ведущие к неврологическим заболеваниям”, - сказал доктор McGavern. "Это означает, что иммунная система в этой области должна быть удивительно хороша для защиты мозга.”

Дополнительные эксперименты показали, что микроглия (специализированный класс глиальных клеток ЦНС, которые являются фагоцитами, уничтожающими инфекционные агенты и разрушающими нервные клетки, они происходят из моноцитов крови и активируются при развитии воспалительного процесса, претерпевая значительные изменения - в активированном состоянии выпускают многочисленные отростки, напоминая амёбы – прим. автора), играет недооцененную роль, помогая иммунной системе распознавать вирус, и делает это таким образом, чтобы ограничить повреждение самих нейронов. И эта защита имеет решающее значение, потому что нейроны большинства других тканей не восстанавливаются.

Эволюция ЦНС привела к развитию целого ряда защитных механизмов, препятствующих попаданию патогенов. Переносимые по воздуху вирусы при вдохе проходят через носовые проходы и взаимодействуют с тканью, называемой обонятельным эпителием, которая отвечает за наше обоняние. Периферические нейроны обонятельной системы проходят через небольшие выступы через кость, образующую полость носа, это обеспечивает доступ к запахам, присутствующим в воздухе. Нейроны обонятельного эпителия могут являться легким способом обойти традиционные барьеры ЦНС и обеспечить прямой путь к мозгу.

«Если вирус поражает отростки нейронов «свисающих» в дыхательных путях, у этого вируса есть шанс проникнуть в мозг и в конечном итоге вызвать энцефалит или менингит» - сказал доктор McGavern. «Мы заинтересованы в понимании иммунных реакций, которые развиваются на границе между обонятельными нейронами носа заканчивающимися в обонятельной луковице и остальной частью мозга».

Команда доктора McGavern смогла продемонстрировать, что Т-клетки CD8, которые являются частью иммунной системы, ответственной за контроль над вирусами, очень важны для защиты головного мозга при инфицировании полости носа. Используя усовершенствованную микроскопию его команда в режиме реального времени наблюдала, как Т-клетки CD8 защищают мозг от назальной вирусной инфекции.

Интересно, что CD8-Т-клетки, по-видимому, не взаимодействовали напрямую с инфицированными нейронами. Вместо этого они задействовали микроглию, которая представляет собой иммунные клетки ЦНС, которые действуют как сборщики клеточного мусора и мертвых клеток. Когда происходит вирусная инфекция, микроглия, по-видимому, поглощает вирусный материал из окружающей среды и представляет его иммунной системе.

Таким образом, инфицированные обонятельные нейроны «передают» вирусные частицы микроглии, которые затем обнаруживаются Т-клетками, вызывающими развитие противовирусного ответа, очищающего нейрон от вирусов, обеспечивая сохранность нервных клеток. Поскольку микроглия является возобновляемым типом клеток, этот способ взаимодействия имеет смысл с эволюционной точки зрения.

«Иммунная система разработала стратегии, способствующие сохранению нейронов любой ценой», - сказал доктор McGavern. «Здесь мы показываем, что микроглия способна «принять удар» от нейронов, задействуя Т-клетки, что позволяет развиться противовирусной программе».

В последнее время значительное внимание уделяется респираторным вирусным инфекциям в связи с нынешней пандемией COVID-19. Доктор McGavern отметил, что, хотя этот вирус не был изучен в этих экспериментах, некоторые из симптомов, которые он вызывает, предполагают, что описанный механизм, может быть задействован.

«Одним из интересных симптомов, связанных с заражением новым коронавирусом, является то, что многие люди теряют свое обоняние и вкус. Это говорит о том, что вирус является не только респираторным патогеном, но, скорее всего, воздействует на обонятельные сенсорные нейроны или разрушает их ».

Важно отметить, что широко распространенное инфицирование обонятельных сенсорных нейронов, будь то новый коронавирус, вирус, использованный в этом исследовании, или любой другой подобный вирус, вероятно, нарушит наше обоняние. Однако, в отличие от других нейронов ЦНС, эти сенсорные нейроны, которые начинаются в носу и заканчиваются в мозге, способны к регенерации после того, как инфекция завершена.

«Иммунный ответ, который мы описываем, не защищает обонятельные сенсорные нейроны и обоняние», - объясняет доктор McGavern. «…. Крайне важно защитить мозг и ЦНС от энцефалита или менингита - наше обоняние часто можно восстановить со временем».

Доктор МакГаверн продолжил, сказав, что, учитывая важность микроглии в стимуляции противовирусного ответа, факторы, которые могут привести к их истощению или потере функции, могут увеличить восприимчивость к инфекции ЦНС.