รูปแบบการกระจายของโรคทางเดินหายใจเฉียบพลันรุนแรง coronavirus 2 (SARS-CoV-2) โปรตีนขัดขวาง (S) ในแกนของกะโหลกศีรษะและเยื่อหุ้มสมอง (SMB) รวมถึงการเชื่อมต่อของกะโหลกศีรษะและเยื่อหุ้มสมอง (SMC) บาคาร่า ที่เพิ่งค้นพบเป็นแนวทางปฏิบัติทางคลินิก/พฤติกรรมที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพ หรือถือเป็นข้อมูลที่กำหนดไว้ 

แม้จะมีความท้าทายทางเทคนิคมากมาย แต่งานวิจัยหลายชิ้นได้ตรวจสอบว่าระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) ยังคงมีส่วนร่วมในอาการที่เกี่ยวข้องกับโรคติดเชื้อไวรัสโคโรนา 2019 (COVID-19) ได้อย่างไรมีงานวิจัยไม่กี่ชิ้นที่ตรวจพบ SARS-CoV-2 ในเนื้อเยื่อสมองและสัญญาณการกระตุ้นภูมิคุ้มกันที่แพร่หลายในสมอง สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าโปรตีนที่หลั่งจากไวรัสไหลเวียนในกระแสเลือดและส่งเสริมการตอบสนองต่อการอักเสบ

อย่างไรก็ตาม โปรตีน SARS-CoV-2 S ที่สร้างภูมิคุ้มกันสูง ซึ่งใช้ในวัคซีนป้องกันโควิด-19 เช่นกัน กลายเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการตรวจสอบผลกระทบที่ขึ้นอยู่กับ COVID-19 และเป็นอิสระในสมองของมนุษย์

ในการศึกษาครั้งนี้ นักวิจัยใช้เทคโนโลยีการล้างเนื้อเยื่อด้วยแสงเพื่อระบุเป้าหมายของเนื้อเยื่อทั้งหมดที่สะสมโปรตีน SARS-CoV-2 S1 ในหนูและตรวจสอบการกระจายของ S1 ในตัวอย่างหลังชันสูตรจากผู้ป่วย COVID-19นอกจากนี้ ทีมยังประเมินว่า S1 เพียงอย่างเดียวทำให้เกิดโรคในสมองหรือไม่หากไม่มีโปรตีนจากไวรัสตัวอื่น (โปรดสังเกตว่าโปรตีน S1 ที่มีการกลายพันธุ์ N501Y ทำให้หนูพันธุ์ป่า (WT) ติดเชื้อผ่านการจับกับเอนไซม์ที่แปลง angiotensin-converting ของหนูเมาส์ 2 (ACE2))สำหรับการทดลองกับสัตว์ พวกเขาใช้หนูคละเพศ C57Bl6/J ชนิดป่า อายุ 2 เดือน ซึ่งอยู่ในวัฏจักรแสงและความมืด 12/12 ชั่วโมง เว็บบาคาร่า พร้อมการเข้าถึงอาหารและน้ำแบบสุ่มพวกเขาได้รับโปรตีน S1 ที่มีการกลายพันธุ์ของ N501Y และติดฉลากด้วยสีย้อมเรืองแสง Alexa Fluor 647 จากนั้น พวกเขาฉีดเข็มขนาดเล็ก S1 (N501Y) เข้าเส้นเลือดดำโดยตรงในไขกระดูกของสัตว์ทดลองภายใต้การดมยาสลบโดยใช้เข็มฉีดยาขนาด 1 มล. ที่มีเข็มขนาด 28 เกจ หลังจากฉีดยาเข้าเส้นเลือดเป็นเวลา 3 วัน ทีมงานได้เก็บกะโหลก เยื่อหุ้มสมอง และเนื้อเยื่อสมองของสัตว์แต่ละตัวเพื่อวิเคราะห์โปรตีโอมิกและทำแผนที่การกระจายของสไปค์ S1 ที่มีป้ายเรืองแสง จากนั้น พวกเขารวบรวมเนื้อเยื่อเปลือกสมองของหนูที่วันและ 28 วันเพื่อประเมินการตายของเซลล์และความเสียหายของเส้นประสาท

นักวิจัยยังได้ทำการวิเคราะห์โปรตีโอมิกส์เชิงปริมาณแบบแมสสเปกโตรเมตรี (MS) ของเนื้อเยื่อมนุษย์ที่จับคู่บริเวณสมองของผู้ป่วยที่ไม่ใช่โควิด-19 (กลุ่มควบคุม) โดยใช้ฉลากแบบไร้ฉลากช่วยให้พวกเขาตรวจพบว่าโปรตีน S มีอยู่อย่างต่อเนื่องในกะโหลกศีรษะของผู้ป่วยที่เสียชีวิตจากสาเหตุที่ไม่เกี่ยวข้องกับโควิดหรือไม่ในช่วงสองปีแรกของการระบาดใหญนอกจากนี้ ทีมยังจำแนกการแสดงออกของโปรตีนของเนื้อเยื่อกะโหลกศีรษะที่ติดเชื้อ SARS-CoV-2 จากตัวอย่างมนุษย์หลังการชันสูตรด้วยโปรตีโอมิกส์ที่ใช้ MSโปรโตคอล SHANEL สำหรับการล้างด้วยแสงช่วยให้พวกเขาวิเคราะห์โปรไฟล์ทางจุลพยาธิวิทยาของตัวอย่างกะโหลกศีรษะมนุษย์ด้วยเยื่อดูรา

ผลการศึกษานักวิจัยสังเกตเห็นการสะสมจำนวนมากของโปรตีน SARS-CoV-2 S ในโพรงของไขกระดูกกะโหลกศีรษะ เยื่อหุ้มสมอง SMC และเนื้อเยื่อสมองทั้งในตัวอย่างหนูและตัวอย่างที่มาจากมนุษย์

ในหนูที่มีสุขภาพดี ไมโครอินเจ็คชันของ S โดยตรงเข้าไปในโพรงไขกระดูกของกะโหลกศีรษะจะกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของโปรตีนในสมองและการตายของเซลล์เนื้อเยื่อ นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นถึงภูมิคุ้มกันของ SARS-CoV-2 S ในกรณีที่ไม่มีส่วนประกอบของไวรัสอื่นๆ อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อแสดงการจำลองแบบที่ใช้งานอยู่ของ SARS-CoV-2 ในเนื้อเยื่อเหล่านี้

การเปรียบเทียบอัตราการเสียชีวิตที่เกี่ยวข้องกับ COVID-19 กับไข้หวัดใหญ่ในช่วงฤดูใบไม้ร่วง-ฤดูหนาวปี 2022-23อย่างไรก็ตาม การสะสมที่สังเกตได้ของ SARS-CoV-2 และ S glycoproteinที่บริเวณขอบของระบบประสาทส่วนกลางในตัวอย่างกะโหลกศีรษะของคนบางคน บ่งชี้ถึงกลไกที่เป็นไปได้สำหรับผลกระทบทางระบบประสาทของการติดเชื้อ SARS-CoV-2 สิ่งนี้เกิดขึ้นได้แม้ในผู้ที่หายจากการเจ็บป่วยแต่เสียชีวิตในเวลาต่อมาเนื่องจากสาเหตุที่ไม่เกี่ยวกับโควิด-19

การวิเคราะห์โปรตีโอมิกส์ในเปลือกสมองของผู้ป่วยโควิด-19 แปดรายและกลุ่มควบคุม 11 รายช่วยให้นักวิจัยระบุโปรตีน 7,138 รายการ การวิเคราะห์การเพิ่มปริมาณชุดยีน (GSEA) ซึ่งเชื่อมโยงโปรตีนที่ควบคุมไม่ได้เหล่านี้กับกระบวนการทางชีววิทยาที่มอดูเลตเพื่อตอบสนองต่อการติดเชื้อ SARS-CoV-2นอกจากนี้ ข้อมูลโปรตีโอมิกส์นี้แสดงการก่อกวนในส่วนเสริมและการแข็งตัวของเลือด, วิถีทางที่เกี่ยวข้องกับนิวโทรฟิล, ซึ่งรวมถึงการก่อตัวของนิวโทรฟิลนอกเซลล์ดัก (NETs) และการควบคุมโปรตีนโปรอักเสบ เช่น อินเตอร์เฟอรอน-แอลฟา/เบตา (IFN-α/ เบต้า) GSEA เปิดเผยการแสดงออกที่แตกต่างกันของโปรตีน 76 ชนิด โดยมีโปรตีนเพิ่มขึ้นและลดลง 49 และ 27 ชนิดตามลำดับ ดังนั้น นักวิจัยจึงพบการควบคุมโดเมน pyrin และโดเมนการรับสมัคร caspase (PYCARD) และโดเมน CARD ตระกูลตัวรับที่มีลักษณะคล้าย NOD ที่มี 3 (NLRC3) ทั้งหมดเกี่ยวข้องกับการรวมตัวกันของ inflammasomes พวกเขาระบุทางเดินของไขกระดูก Stromal Cell Antigen 2 (BST2) ซึ่งจำกัดไวรัสจากการติดเชื้อในเซลล์ใกล้เคียง นอกจากนี้ยังพบเซลล์ไมอีลอยด์ที่ถูกกระตุ้นซึ่งมีสัณฐานวิทยาของเซลล์ขยายใหญ่ขึ้นในเนื้อเยื่อสมองของผู้ป่วยโควิด-19การศึกษาตรวจพบ SARS-CoV-2 S ในเซลล์ภูมิคุ้มกันของผู้ป่วยมากกว่า 12 เดือนหลังการติดเชื้อ และในพลาสมาจนถึงหนึ่งปีหลังการฟื้นตัวอันที่จริงมันบุกรุกสมองจากการไหลเวียนของสมองและยังคงอยู่ในร่างกายมนุษย์ ถึงกระนั้น มีงานวิจัยเพียงไม่กี่ชิ้นเท่านั้นที่แสดงให้เห็นความเชื่อมโยงระหว่างโรคที่เกี่ยวข้องกับสมองที่ปรากฏในโรคโควิด-19 ที่รุนแรง และโปรตีนในสมองของโฮสต์อย่างไรก็ตาม มีการศึกษารายงานว่า S กระตุ้นการแสดงออกของไซโตไคน์ที่อักเสบและคีโมไคน์ในเซลล์แมคโครฟาจและเซลล์เยื่อบุผิวปอด ซึ่งส่งผลให้การทำงานของบุผนังหลอดเลือดลดลงในการศึกษานี้ยังเปิดใช้งานการตอบสนองของภูมิคุ้มกันในแกน SMB ซึ่งอาจผ่านการสรรหาและนิวโทรฟิลเพิ่มเติม