Белок-шип SARS-CoV-2 изменяет барьерную функцию в двумерных статических и трехмерных микрофлюидных моделях гематоэнцефалического барьера человека in vitro

По мере того как исследователи во всем мире сосредоточивали внимание на изучении SARS-CoV-2, формируется представление о вирусе, оказывающем серьезное воздействие на сосудистую систему различных органов, включая сосудистую систему головного мозга. К наблюдаемым эффектам со стороны центральной нервной системы относятся неврологические симптомы (головная боль, тошнота и головокружение), образование летальных микротромбов и, в редких случаях, энцефалит. Однако наше понимание механизмов, посредством которых вирус вызывает неврологические симптомы от легких до тяжелых, а также того, как поражается сосудистая система головного мозга, остается ограниченным. Поэтому в представленном исследовании изучали, можно ли наблюдать неблагоприятные эффекты вирусного белка-шипа SARS-CoV-2 на первичные эндотелиальные клетки микрососудов головного мозга человека (hBMVECs). Белок-шип, играющий ключевую роль в распознавании рецептора, состоит из субъединицы S1, содержащей рецептор-связывающий домен (RBD), и субъединицы S2. Сначала с использованием посмертной ткани головного мозга мы показали, что ангиотензинпревращающий фермент 2, или ACE2 (известная мишень связывания белка-шипа SARS-CoV-2), повсеместно экспрессируется в сосудах различного калибра во фронтальной коре. Кроме того, экспрессия ACE2 была повышена в случаях гипертензии и деменции. ACE2 также выявлялся в первичных hBMVECs, культивируемых в условиях клеточной культуры. Анализ жизнеспособности клеток показал, что ни S1, ни S2, ни укороченная форма S1, содержащая только RBD, не оказывали существенного влияния на жизнеспособность hBMVECs в течение 48-часового воздействия. Введение белков-шипов в модели гематоэнцефалического барьера (BBB) in vitro приводило к значительным изменениям свойств барьера. Ключевым результатом стало подтверждение того, что S1 способствует утрате целостности барьера в усовершенствованной трехмерной микрофлюидной модели гематоэнцефалического барьера человека — платформе, более точно воспроизводящей физиологические условия на этом интерфейсе с центральной нервной системой. Представленные данные свидетельствуют о том, что белки-шипы SARS-CoV-2 запускают провоспалительный ответ в эндотелии головного мозга...