Uno studio del National Institutes of Health descrive come la risposta immunitaria innescata dall’infezione da COVID-19 danneggia i vasi sanguigni del cervello e può portare a sintomi neurologici a breve e lungo termine.
Nello studio pubblicato su Brain, i ricercatori del National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) hanno esaminato i cambiamenti cerebrali in nove persone che sono morte improvvisamente dopo aver contratto il virus.
Gli scienziati hanno trovato prove che gli anticorpi, proteine prodotte dal sistema immunitario in risposta a virus e altri invasori, sono coinvolti in un attacco alle cellule che rivestono i vasi sanguigni del cervello, causando infiammazioni e danni. Coerentemente in uno studio precedente del gruppo, SARS-CoV-2 non è stato rilevato nel cervello dei pazienti, suggerendo che il virus non stesse infettando direttamente il cervello.
Capire come SARS-CoV-2 può innescare danni cerebrali può aiutare a informare lo sviluppo di terapie per i pazienti COVID-19 che hanno sintomi neurologici persistenti.
“I pazienti COVID-19 spesso sviluppano complicazioni neurologiche, ma il processo fisiopatologico sottostante non è ben compreso”, ha affermato Avindra Nath, MD, Direttore clinico del NINDS e autore senior dello studio. “In precedenza avevamo mostrato danni ai vasi sanguigni e infiammazioni nel cervello dei pazienti durante l’autopsia, ma non capivamo la causa del danno. Penso che in questo articolo abbiamo acquisito una visione importante della cascata di eventi”.
Il Dottor Nath e il suo team hanno scoperto che gli anticorpi prodotti in risposta a COVID-19 possono erroneamente colpire le cellule cruciali per la barriera ematoencefalica. Le cellule endoteliali strettamente imballate aiutano a formare la barriera ematoencefalica, che impedisce alle sostanze nocive di raggiungere il cervello consentendo il passaggio delle sostanze necessarie. Il danno alle cellule endoteliali nei vasi sanguigni del cervello può portare alla fuoriuscita di proteine dal sangue. Ciò provoca sanguinamenti e coaguli in alcuni pazienti COVID-19 e può aumentare il rischio di ictus.
Per la prima volta, i ricercatori hanno osservato depositi di complessi immunitari, molecole formate quando gli anticorpi legano antigeni (sostanze estranee), sulla superficie delle cellule endoteliali nel cervello dei pazienti affetti da COVID-19. Tali immunocomplessi possono danneggiare i tessuti innescando l’infiammazione.
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I ricercatori si sono basati sulla loro ricerca precedente, che ha trovato prove di danni cerebrali causati dall’assottigliamento e dalla perdita dei vasi sanguigni. Sospettavano che il danno potesse essere dovuto alla naturale risposta infiammatoria del corpo al virus.
Immagine: l’infezione da SARS-CoV-2 può innescare la produzione di molecole immunitarie che danneggiano le cellule che rivestono i vasi sanguigni nel cervello, causando l’adesione delle piastrine e la formazione di coaguli. Le proteine del sangue fuoriescono anche dai vasi sanguigni, portando all’infiammazione e alla distruzione dei neuroni. Credito immagine: NIH Medical Arts.
Per esplorare ulteriormente questa risposta immunitaria, il Dottor Nath e il suo team hanno esaminato il tessuto cerebrale di un sottogruppo di pazienti dello studio precedente. I nove individui, di età compresa tra 24 e 73 anni, sono stati scelti perché mostravano segni di danni ai vasi sanguigni nel cervello sulla base di scansioni cerebrali strutturali. I campioni sono stati confrontati con quelli di 10 controlli. Il team ha esaminato la neuroinfiammazione e le risposte immunitarie utilizzando l’immunoistochimica, una tecnica che utilizza anticorpi per identificare specifiche proteine marcatori nei tessuti.
Come nel loro precedente studio, i ricercatori hanno trovato segni di perdite di vasi sanguigni, in base alla presenza di proteine del sangue che normalmente non attraversano la barriera emato-encefalica. Ciò suggerisce che le giunzioni strette tra le cellule endoteliali nella barriera ematoencefalica sono danneggiate.
Il Dottor Nath e i suoi colleghi hanno trovato prove che il danno alle cellule endoteliali era probabilmente dovuto a una risposta immunitaria, scoprendo depositi di complessi immuni sulla superficie delle cellule.
Queste osservazioni suggeriscono un attacco mediato da anticorpi che attiva le cellule endoteliali. Quando le cellule endoteliali vengono attivate, esprimono proteine chiamate molecole di adesione che fanno aderire le piastrine. Elevati livelli di molecole di adesione sono stati trovati nelle cellule endoteliali nei campioni di tessuto cerebrale.
“L’attivazione delle cellule endoteliali porta le piastrine ad attaccarsi alle pareti dei vasi sanguigni, provocando la formazione di coaguli e la comparsa di perdite. Allo stesso tempo, le giunzioni strette tra le cellule endoteliali vengono danneggiate causando perdite”, ha spiegato il Dottor Nath. “Una volta che si verifica una perdita, le cellule immunitarie come i macrofagi possono venire a riparare il danno, provocando l’infiammazione. Questo, a sua volta, provoca danni ai neuroni”.
I ricercatori hanno scoperto che nelle aree con danni alle cellule endoteliali, più di 300 geni hanno mostrato una ridotta espressione, mentre sei geni l’hanno aumentata. Questi geni erano associati a stress ossidativo, danno al DNA e disregolazione metabolica. Ciò può fornire indizi sulle basi molecolari dei sintomi neurologici relativi a COVID-19 e offrire potenziali bersagli terapeutici.
Insieme, questi risultati forniscono informazioni sulla risposta immunitaria che danneggia il cervello dopo l’infezione da COVID-19. Ma non è chiaro quale antigene stia prendendo di mira la risposta immunitaria, poiché il virus stesso non è stato rilevato nel cervello. È possibile che gli anticorpi contro la proteina spike SARS-CoV-2 possano legarsi al recettore ACE2 utilizzato dal virus per entrare nelle cellule. Sono necessarie ulteriori ricerche per esplorare questa ipotesi.
Lo studio potrebbe anche avere implicazioni per la comprensione e il trattamento dei sintomi neurologici a lungo termine dopo COVID-19, che includono mal di testa, affaticamento, perdita del gusto e dell’olfatto, problemi di sonno e “nebbia cerebrale”. Se i pazienti che hanno partecipato allo studio fossero sopravvissuti, i ricercatori ritengono che probabilmente avrebbero sviluppato Long COVID.
“È del tutto possibile che questa stessa risposta immunitaria persista nei pazienti con COVID lungo con conseguente danno neuronale”, ha affermato il Dottor Nath. “Potrebbe esserci una piccola risposta immunitaria indolente che sta continuando, il che significa che le terapie immunomodulanti potrebbero aiutare questi pazienti. Quindi questi risultati hanno implicazioni terapeutiche molto importanti”.
I risultati suggeriscono che i trattamenti progettati per prevenire lo sviluppo dei complessi immunitari osservati nello studio potrebbero essere potenziali terapie per i sintomi neurologici post-COVID.
Fonte: NIH
