Как COVID-19 меняет мозг? Что выясняет ученый

12.11.2021 0 By Chilli.Pepper

НЬЮ-ЙОРК. В комнате, холодной, как холодильник, доктор Маура Болдрини склоняется над пластиковой коробкой, заполненной бледными кусочками человеческого мозга, каждый из которых расположен в своем собственном крошечном, заполненном жидкостью отделении, публикует обзор latimes.

Как COVID-19 меняет мозг? Что выясняет ученый Маура Болдрини

Доктор Маура Болдрини изучает мозг людей, умерших от COVID-19, чтобы лучше понять, как он вызывает неврологические симптомы (Кирк Маккой / Los Angeles Times)

Она жестикулирует пальцами в пурпурных перчатках: вот складки коры, где происходит высшее познание. Есть скорлупа, которая помогает нашим конечностям двигаться. Вот миндалевидное тело, обрабатывающее эмоции, с его характерными шишками.

Каждый кусок в этой коробке принадлежал одному мозгу – тому, чей владелец умер от COVID-19.

В лаборатории Болдрини в Психиатрическом институте штата Нью-Йорк есть еще десятки контейнеров, точно таких же, как в морозильных камерах.

«Каждая из этих коробок – это один человек», – говорит она с мелодичным итальянским акцентом. Каждый из них будет играть решающую роль в раскрытии воздействия COVID-19 на мозг.

Болезнь может быть наиболее известна своей способностью лишать людей их дыхания, но по мере распространения пандемии пациенты начали сообщать о сбивающем с толку множестве когнитивных и психиатрических проблем – провалах памяти, усталости и умственной нечеткости, которая стала известна как мозговой туман. Были и более острые проблемы, включая паранойю, галлюцинации, мысли о самоубийстве и психоз.

Это странное сочетание симптомов заставило исследователей подозревать, что болезнь вызывает прямую атаку на мозг. Исследователи хотят выяснить, как и каковы могут быть долгосрочные последствия нападения.

Болдрини, нейробиолог из Колумбийского университета, изучает биологию самоубийства и физиологические маркеры устойчивости в тканях мозга. Также она практикующий психиатр.

Эта комбинация делает ее исключительно подходящей для исследования причин «длительного COVID». Она собрала мозг у более 40 жертв COVID-19, чтобы продвинуться в своем поиске.

Доктор Маура Болдрини каталогизирует ткани мозга жертв COVID-19. «У нас много работы», – говорит она (Кирк Маккой / Los Angeles Times).

То, что узнают Болдрини и ее коллеги, может иметь последствия далеко за пределами COVID-19, проливая свет на психические заболевания, происхождение деменции и бесчисленные способы воздействия вирусных инфекций на мозг.

Чтобы раскрыть секреты болезни, им придется тщательно разбирать каждый мозг, подсчитывать его клетки, отслеживать экспрессию генов и задокументировать белки.

“У нас много работы”, – говорит Болдрини.

Нью-Йорк был одной из первых мишеней коронавируса, и Болдрини быстро заметила удивительные проблемы среди пациентов с COVID-19, включая опасное настроение и психиатрические симптомы.

«Очень странные симптомы», – вспоминает она, – еще более странные, потому что они возникали у людей, у которых не было таких проблем в личном или семейном анамнезе. К загадочности добавлялось появление этих состояний относительно поздно в жизни пациента, а не в подростковом и раннем взрослом возрасте.

«Я чувствую, что этот страх, который я чувствую, является чем-то органичным в моем мозгу», – сказала ей одна пациентка. Психологически я ни о чем не беспокоюсь.

«Это совершенно другая симптоматика по сравнению с людьми, которые имеют нормальное беспокойство», – говорит Болдрини.

Болдрини объясняет свое исследование психиатрических симптомов, наблюдаемых у пациентов с COVID-19. Болезнь, возможно, наиболее известна своей способностью лишать людей их дыхания, но многие пациенты сообщают о множестве когнитивных и психиатрических проблем – провалах памяти, утомляемости и умственной нечеткости, которая стала известна как мозговой туман. (Кирк Маккой / Los Angeles Times )

Затем были более редкие, но более тревожные случаи суицидальных мыслей.

Болдрини не встречала пациента с COVID-19, умершего самоубийством. Но один случай действительно поразил ее университет недалеко от дома: доктор Лорна Брин, врач отделения неотложной помощи Колумбийского университета, работавшая на передовой, прежде чем заболела во время первой жестокой волны пандемии.

Брин была талантливым и преданным своему делу врачом, которая в свободное время занималась сноубордом и танцами сальсы. Вскоре после возвращения на работу ее психическое здоровье ухудшилось, и она умерла в результате самоубийства в течение нескольких недель.

«У нее был COVID, и я считаю, что он изменил ее мозг», – сказала ее сестра Дженнифер Файст на канале NBC «Today» в прошлом году.

Если так, то как?

Исследователи обнаружили признаки того, что вирус может закрепиться на периферии мозга, где открывается защитный гематоэнцефалический барьер, позволяя ключевым молекулам проскользнуть через него. Одно из таких мест – обонятельная луковица, до которой можно добраться через нос – факт, который может объяснить, почему так много пациентов с COVID-19 теряют обоняние.

Однако до сих пор ученые не нашли доказательств того, что вирус проникает глубже. Вместо этого они видели тип повреждений, вызванных инсультом, а также сгустки крови, которые могли их вызвать.

Это отчасти объясняет, почему Болдрини и многие другие подозревают, что воспаление – непосредственная реакция иммунной системы на захватчика – может играть важную роль в повреждении мозга, которое испытывают пациенты с COVID-19.

Воспаление может вызвать образование тромбов, а когда сгусток образуется, воспаление вокруг него усиливается. Это похоже на то, что наблюдается у людей, получивших черепно-мозговые травмы, включая футболистов, ветеранов вооруженных сил и жертв автомобильных аварий.

«У людей с такой травмой мозга наблюдались внезапные изменения в поведении и личности, а также самоубийства и другие мозговые симптомы», – говорит Болдрини. Это очень похоже на то, с чем сталкиваются многие пациенты с COVID-19, и она не думает, что это совпадение.

Чтобы глубже понять, что происходит на клеточном и молекулярном уровне, ученым необходимо изучить мозг людей, умерших от COVID-19. Но Болдрини предпочитает не работать с мозгами, собранными другими людьми – она должна знать все о том, как ткань была собрана и сохранена, чтобы она могла понять результаты своих экспериментов.

«В зависимости от того, как вы замораживаете, храните и извлекаете мозг, вы можете получить очень разные результаты», – говорит она.

В Колумбии она и ее коллеги исследуют ткани при вскрытии, поэтому они полностью контролируют обращение с драгоценной тканью.

Болдрини хочет знать, какие гены экспрессируются; отслеживать молекулярные маркеры воспаления; чтобы увидеть, как ведет себя микроглия – иммунные клетки мозга; и документировать состояние нейронов и их связи друг с другом.

Сузука Нитта подготавливает ткань мозга жертвы COVID-19 к тонкому срезу для исследования (Кирк Маккой / Los Angeles Times)

Картирование многогранных последствий одной болезни – амбициозная задача, требующая кропотливой работы. Одна из студенток, работающих в лаборатории, начинает с того, что берет образец миндалины с зубчатым краем и кладет его на слой сухого льда. Капля за каплей она покрывает ткань сахарной водой, которая в конечном итоге замерзает и удерживает образец на месте.

Затем она отрезает кусочки толщиной всего 50 микрон – достаточной ширины, чтобы вместить единственный слой клеток мозга. Затем каждый хрупкий порез погружается в воду и центрируется на предметном стекле кистями с острым концом.

Образец ткани головного мозга помещается на предметное стекло (Kirk McKoy / Los Angeles Times).

Слайды окрашиваются красителями, что позволяет исследователям видеть различные типы клеток в ткани. Эти клетки подсчитываются под микроскопом, частично человеческим глазом и частично с помощью компьютерного алгоритма.

Болдрини смотрит через плечо студента на один из слайдов, увеличенных на экране компьютера. Этот кусочек мозговой ткани напоминает галактическое скопление звезд, растянувшееся на затемненном небе: разбросанные голубые звезды – это глия, защитные клетки мозга. Зеленые – нейроны, плотно упакованные вместе. Красные звезды – молодые незрелые нейроны.

«Это красиво», – говорит Болдрини. «Анатомия очень красивая».

Болдрини изучает изображение клеток мозга (Кирк Маккой / Los Angeles Times)

Красные звезды – самые редкие из трех, и они еще более редки у многих пациентов с COVID-19 – примерно в 10 раз меньше. Это проблема, потому что эти молодые нейроны необходимы для обучения и памяти, для борьбы со стрессом и для интеграции воспоминаний с эмоциями.

Болдрини подозревает, что эти незрелые клетки вызваны гормонами стресса и воспалением.

«Это объяснило бы мозговой туман», – говорит она.

Несколькими днями ранее исследователи проделали те же шаги с гиппокампом, крошечной тонкой структурой мозга, отвечающей за настроение и память.

Другие ученые обнаружили, что COVID-19 повреждает гиппокамп. Это может помочь объяснить, почему у некоторых пациентов сохраняются проблемы с депрессией и тревогой.

Если это повреждение вызвано воспалением, оно, вероятно, наносит ущерб по нескольким причинам. Ученые подозревают, что он нарушает отток серотонина, гормона, вызывающего депрессию, и побуждает организм вырабатывать кинуренин, хотя он токсичен для нейронов.

Воспаление также вызывает коагуляцию, создавая сгустки, которые могут блокировать кровоток к клеткам и убивать их. И он активирует микроглию, которая может пытаться удалить больше нейронов, чем обычно.

Работа Болдрини поможет ученым разобраться в факторах, вызывающих этот ущерб.

«Она в этом эксперт», – говорит доктор Джеймс Голдман, невропатолог из Колумбийского университета. «Мы с нетерпением ждем того, что она придумает».

В соседней комнате научный сотрудник Чейк Сиссоко проверяет, являются ли фрагменты ДНК, полученные из ткани, слишком большими или слишком маленькими для надлежащего анализа. Если они подходящего размера, Сиссоко будет использовать их, чтобы лучше понять экспрессию генов в этих клетках мозга – особенно в молодых нейронах, которые, похоже, страдают от COVID-19.

«В идеале мы можем посмотреть на каждый ген, экспрессируемый отдельной клеткой», – говорит он.

В другие дни Сиссоко сосредотачивается на РНК, молекуле, которая помогает превращать инструкции ДНК в настоящие белки. РНК, содержащаяся в тканях мозга, может дать подсказку о сигналах тревоги, которые возникли в организме в ответ на коронавирус, и о том, как организм отреагировал на предполагаемую угрозу.

Сиссоко использует новую сложную технику для последовательного определения последовательности РНК на основе слайда за слайдом. Это позволяет ему видеть, как изменяется экспрессия РНК в разных частях мозга.

Болдрини и научный сотрудник Чейк Сиссоко обсуждают прогресс в своей работе (Кирк Маккой / Los Angeles Times)

В конечном итоге исследователи стремятся объединить данные о РНК, микроглии, новых и зрелых нейронах и соединениях, которые они создают, чтобы создать портрет мозга, разрушенного COVID-19.

Сравнивая мозг пациентов с COVID-19 с неврологическими симптомами и без них, Болдрини надеется пролить свет на роль воспаления в широком спектре нейродегенеративных заболеваний, включая депрессию и деменцию.

«Эта пандемия почти похожа на естественный эксперимент, в котором у вас много воспалений, причем очень необычным образом», – говорит она. «Мы надеемся, что это поможет прояснить некоторые механизмы повреждения мозга независимо от COVID».

Это, в свою очередь, может помочь людям понять, что психическое здоровье является важной частью физического здоровья.

«Я думаю, что это может быть очень полезно для борьбы со стигмой против психических заболеваний», – говорит Болдрини. «Мозг – это такой же орган, как и любой другой».

С этим согласен доктор Кристиан Хикс Пуиг, психиатр Колумбийского медицинского центра, работающий в многолетней клинике COVID. Многие проблемы психического здоровья коренятся в биологических процессах. «Все это чрезвычайно взаимосвязано», – говорит он.

Поскольку такие исследователи, как Болдрини, отображают атаку COVID-19 на мозг, они могут помочь врачам глубже понять взаимосвязь между психическим здоровьем, когнитивным здоровьем и болезнями. Они также могут получить представление о долгосрочных потребностях людей, переживших COVID-19.

По словам Голдман, этот прогресс был бы невозможен без вклада тех, кто его не добился.

«Мы очень, очень благодарны семьям, которые позволили нам провести вскрытие», – говорит он.

Болдрини соглашается, добавляя, что она и другие испытывают огромное давление, чтобы бережно обращаться с этими органами.

«Это люди», – говорит она. То, что они рассказывают о COVID-19, имеет решающее значение. То, что они представляют, незаменимо.


Підтримати проект:

Підписатись на новини:




В тему: