SARS-CoV-2-Immagine:il tessuto colorato del mesencefalo di un paziente COVID-19 mostra il DNA nei nuclei delle cellule (blu), nei neuroni della dopamina (verde) e nella fosforo-alfa-sinucleina (rosso). Credito: Liuliu Yang-
Un nuovo studio ha riferito che SARS-CoV-2, il virus che causa il COVID, può infettare i neuroni della dopamina nel cervello e innescare la senescenza, quando una cellula perde la capacità di crescere e dividersi. I ricercatori del Weill Cornell Medicine, del Memorial Sloan Kettering Cancer Center e del Vagelos College of Physicians and Surgeons della Columbia University suggeriscono che ulteriori ricerche su questa scoperta potrebbero far luce sui sintomi neurologici associati al COVID lungo, come nebbia cerebrale, letargia e depressione.
I risultati dello studio, pubblicati su Cell Stem Cell il 17 gennaio, mostrano che i neuroni della dopamina infettati da SARS-CoV-2 smettono di funzionare e inviano segnali chimici che causano infiammazione. Normalmente, questi neuroni producono dopamina, un neurotrasmettitore che svolge un ruolo nelle sensazioni di piacere, motivazione, memoria, sonno e movimento. Il danno a questi neuroni è collegato anche alla malattia di Parkinson.
“Questo progetto è iniziato con lo studio di come vari tipi di cellule in diversi organi rispondono all’infezione da SARS-CoV-2. Abbiamo testato cellule polmonari, cellule cardiache, cellule beta pancreatiche, ma il percorso della senescenza è attivato solo nei neuroni della dopamina“, ha affermato l’autore senior dello studio, il Dr. Shuibing Chen, Direttore del Centro per la salute genomica, Professore di chirurgia e membro dell’Hartman Institute for Therapeutic Organ Regeneration presso Weill Cornell Medicine. “Questo è stato un risultato del tutto inaspettato”.
Determinare l’impatto di SARS-CoV-2 su diverse cellule
In precedenza, il Dottor Chen aveva guidato lo sforzo di generare più tipi di cellule da cellule staminali umane e le ha testate per vedere quali cellule SARS-CoV-2 poteva infettare. Ciò ha permesso ai ricercatori di esaminare lo spettro dei tessuti che potrebbero essere infettati durante la COVID, che presenta una vasta gamma di sintomi diversi nei pazienti. I ricercatori hanno anche studiato campioni autoptici di pazienti infetti dal virus per confermare le loro osservazioni sulle cellule coltivate in laboratorio.
Sorprendentemente, hanno scoperto che una piccola percentuale di neuroni dopaminergici esposti a SARS-CoV-2 era infettata, circa il 5%. “Il tasso di infezione dei neuroni della dopamina non è alto quanto quello delle cellule polmonari, il bersaglio principale del virus, ma anche una piccola popolazione di cellule infette può potenzialmente avere un effetto grave“, ha affermato il Dottor Chen.
È interessante notare che non tutti i tipi di cellule neuronali erano vulnerabili alle infezioni virali. I ricercatori hanno osservato che i neuroni corticali non erano permissivi all’infezione da SARS-CoV-2 in identiche condizioni sperimentali.
Proteggere i neuroni della dopamina
In questo articolo, i ricercatori hanno utilizzato il profilo trascrizionale per identificare come l’infezione da SARS-CoV-2 ha modificato l’attività genetica e i conseguenti cambiamenti nel modo in cui si comportavano le cellule. “Abbiamo scoperto che solo le cellule della dopamina avevano il percorso della senescenza attivato“, ha detto il Dottor Chen. In netto contrasto, i geni nel percorso della senescenza non erano significativamente attivati negli organoidi polmonari, cellule pancreatiche, organoidi epatici o cellule cardiache infette da SARS-CoV-2.
I ricercatori hanno scoperto che le firme genetiche – il modello unico di attività genetica – dei neuroni della dopamina infetti coltivati in laboratorio e dei neuroni della dopamina dei campioni di autopsia COVID erano le stesse. Ciò includeva i geni che attivavano segnali chimici per l’infiammazione.
Successivamente, i ricercatori hanno cercato modi per proteggere i neuroni per ridurre il rischio di difetti neurologici quando un paziente viene infettato dal virus.
I ricercatori hanno testato farmaci già commercializzati per varie condizioni per trovarne uno che prevenisse l’infezione da SARS-CoV-2 o salvasse i neuroni della dopamina infetti, dalla senescenza. Lo screening ha identificato tre farmaci che hanno bloccato l’infezione da SARS-CoV-2, prevenendo così la senescenza delle cellule della dopamina: Riluzolo (tratta la SLA o la malattia di Lou Gehrig), Metformina (tratta il diabete) e Imatinib (tratta il cancro). Ulteriori studi su questi farmaci potrebbero portare a un modo per prevenire l’attacco del virus al cervello.
Sebbene la maggior parte delle persone sia esposta al COVID, solo alcuni individui ne saranno colpiti poiché molti fattori sono coinvolti nel rischio di sintomi neurologici, tra cui la gravità della malattia e la genetica. Gli studi sulla popolazione umana stanno esplorando ulteriormente questo aspetto.
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Spiegano gli autori:
“I pazienti affetti da COVID-19 presentano comunemente segni di disfunzione del sistema nervoso centrale e/o del sistema nervoso periferico. Qui, mostriamo che i neuroni della dopamina (DA) del mesencefalo derivati da cellule staminali pluripotenti umane (hPSC) sono selettivamente suscettibili e permissivi all’infezione da SARS-CoV-2. L’infezione da SARS-CoV-2 dei neuroni DA innesca una risposta infiammatoria e di senescenza cellulare. Lo screening ad alto rendimento nei neuroni DA derivati da hPSC ha identificato diversi farmaci approvati dalla FDA che possono salvare il fenotipo della senescenza cellulare prevenendo l’infezione da SARS-CoV-2. Abbiamo anche identificato la firma infiammatoria e di senescenza cellulare e bassi livelli di trascrizioni di SARS-CoV-2 nel tessuto umano della substantia nigra dei pazienti con COVID-19. Inoltre, abbiamo osservato un numero ridotto di neuroni e fibre DA neuromelanina+ e tirosina-idrossilasi (TH)+ in una coorte di pazienti gravi con COVID-19. I nostri risultati dimostrano che i neuroni DA derivati da hPSC sono suscettibili al SARS-CoV-2, identificano farmaci neuroprotettivi candidati per i pazienti COVID-19 e suggeriscono la necessità di un attento monitoraggio a lungo termine dei problemi neurologici nei pazienti COVID-19“.
Immagine: Astratto Grafico Credito Cell Stem Cell-
Sebbene la rilevanza clinica di questi risultati non sia ancora chiara, poiché la senescenza dei neuroni della dopamina è un segno distintivo della malattia di Parkinson, i ricercatori suggeriscono che i pazienti affetti da COVID da lungo tempo dovrebbero essere monitorati per un aumento del rischio di sviluppare sintomi correlati al Parkinson. Ad oggi, i sintomi del Parkinson non sono stati ampiamente riportati negli studi sulla popolazione.
Fonte: Cell Stem Cell
