Özet: COVID-19 enfeksiyonu, mikroglia’nın sinaptik yapıları aşırı derecede yutmasına ve fagositozla ilgili faktörlerin yukarı regülasyonuna neden olur.
Kaynak: Karolinska Enstitüsü
Karolinska Institutet’teki araştırmacılar, yeni bir çalışmada, insan üç boyutlu beyin modelleri oluşturmak için hücresel yeniden programlamayı kullandılar ve bu modellere SARS-CoV-2 bulaştırdılar.
Enfekte modellerde, beyin bağışıklık hücreleri sinapsları aşırı derecede elimine etti ve nörodejeneratif bozukluklarda gözlemlenenleri taklit eden bir gen ekspresyon modeli edindi.
Bulgular, bir COVID-19 enfeksiyonundan sonra kalıcı bilişsel semptomlara karşı yeni tedavilerin belirlenmesine yardımcı olabilir.
Birden fazla çalışma, bir COVID-19 enfeksiyonundan sonra kalıcı bilişsel semptomlar bildirmiştir, ancak bunun altında yatan mekanizmalar bilinmemektedir.
Dergide Anında İletişim olarak yayınlanan çalışmanın arkasındaki araştırmacılar Moleküler Psikiyatriinsan kaynaklı pluripotent kök (iPS) hücrelerinden bir tabakta beynin üç boyutlu modellerini yarattılar – sözde beyin organoidleri.
Araştırmacılar, modele beyin bağışıklık hücrelerini (mikroglia) da dahil ettiğinden, model önceki organoid modellerden farklıdır.
Enfekte modellerde, mikroglia sinaptik yapıları aşırı derecede yuttu ve fagositozla ilgili faktörlerin yukarı regülasyonunu gösterdi. Geliştirilen model ve çalışmadaki bulgular, COVID-19 ve diğer nöroinvaziv viral enfeksiyonların ardından bilişsel semptomları hedeflemeye yönelik gelecekteki çabalara rehberlik edebilir.
Enfeksiyondan sonra bilişsel eksiklikler
“İlginç bir şekilde, sonuçlarımız büyük ölçüde Batı Nil virüsü gibi diğer nöroinvaziv RNA virüsleri ile enfekte olmuş fare modellerinde son zamanlarda gözlemlenenleri taklit ediyor. Bu virüsler ayrıca enfeksiyondan sonra kalan bilişsel eksikliklerle ve bu semptomları tetiklediği öne sürülen aşırı sinaps yutulmasına yol açan mikrogliaların sürekli aktivasyonuyla bağlantılıdır.
Sellgren’de doktora sonrası araştırmacı Samudyata, çalışmanın ilk yazarı, “Birden fazla çalışma artık bir COVID-19 enfeksiyonundan sonra kalan bilişsel semptomların yanı sıra bilişsel semptomlarla karakterize bir bozukluk tanısı alma riskinin arttığını bildirdi” diyor. Karolinska Institutet Fizyoloji ve Farmakoloji Bölümü’nde laboratuvar.
Parkinson ve Alzheimer hastalığına bağlantılar
Mikroglia, beynin yerleşik bağışıklık hücreleridir ancak aynı zamanda gelişmekte olan ve yetişkin beyindeki nöronal devrelerin önemli düzenleyici işlevlerini de yerine getirir. Bu önemli işlevlerden biri, bilişsel işlevleri geliştirdiğine ve sürdürdüğüne inanılan bir süreç olan istenmeyen sinapsları yutmaktır.
Bununla birlikte, sinapsların aşırı yutulması, hem şizofreni gibi nörogelişimsel bozukluklarla hem de Alzheimer hastalığı dahil olmak üzere nörodejeneratif bozukluklarla ilişkilendirilmiştir.
Yazarlar, tek hücrelerde genleri sıralayarak, modeldeki farklı hücre tiplerinin virüse nasıl tepki verdiğini de inceleyebilirler.
“Microglia, büyük ölçüde interferon yanıt veren genlerin yukarı regülasyonu ile karakterize edilen ve daha önce Parkinson ve Alzheimer hastalığı gibi nörodejeneratif bozukluklarla bağlantılı yolları içeren ayrı bir gen imzası sergiledi.
Karolinska Institutet Fizyoloji ve Farmakoloji Bölümü’nde Sellgren laboratuvarında doktora öğrencisi olan çalışmanın ortak yazarı Susmita Malwade, “Bu imza, virüs yükünün minimum olduğu daha sonraki bir zaman noktasında da gözlendi” diyor.
Araştırmacılar şimdi farklı farmakolojik yaklaşımların enfekte modellerde gözlemlenen değişiklikleri nasıl tersine çevirebileceğini inceleyecekler.
Bu sinirbilim ve COVID-19 araştırma haberleri hakkında
Ayrıca bakınız
Soyut
SARS-CoV-2, insan beyni organoidlerinde mikroglial sinaps eliminasyonunu destekler
Nöropsikiyatrik belirtiler, SARS-CoV-2 enfeksiyonunun hem akut hem de akut sonrası fazında yaygındır, ancak bu etkilerin mekanizmaları bilinmemektedir.
Doğuştan gelişen mikrogliaya sahip yeni kurulmuş bir beyin organoid modelinde, SARS-CoV-2 enfeksiyonunun nöronal hücre ölümünü başlattığını ve sinaptik sonrası termini kaybına neden olduğunu gösterdik.
Sınırlı nörotropizme ve yavaşlayan viral replikasyona rağmen, SARS-CoV-2’ye maruz kaldıktan sonra postsinaptik terminallerin mikroglial yutulmasında üç kat artış gözlemliyoruz.
SARS-CoV-2 enfeksiyonuna karşı mikrogliyal tepkileri, tek hücreli transkriptomik profilleme ile tanımlarız ve interferon-yanıt veren genlerin yanı sıra göçü ve sinaps yutulmasını teşvik eden genlerin yukarı regülasyonunu gözlemleriz.
SARS-CoV-2’ye maruz kalan mikroglia, büyük ölçüde, erken bir sinaps kaybı ve bir SARS-CoV-2 enfeksiyonundan sonra artan olay riski gösteren nörodejeneratif bozukluklarla örtüşen bir transkriptomik profil benimser.
Sonuçlarımız, SARS-CoV-2 ile enfekte olmuş beyin organoidlerinin mikroglia aracılı sinaps eliminasyonu yoluyla devre bütünlüğünde bozulma gösterdiğini ve COVID-19’dan iyileşen hastalarda bilişsel bozukluklara katkıda bulunan potansiyel yeni bir mekanizma tanımladığını ortaya koyuyor.
Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/covid-microglia-21676/