Предыдущие исследования, касающиеся повреждения вируса Зика на головном мозге, уже указывали на склонность вируса к определенной нервной клетке: астроциту. Тем не менее, в нескольких исследованиях было предложено определить влияние инфекции на эти клетки, а также их связь с изменениями в развитии, включая пороки развития головного мозга и микроцефалию. Недавно опубликованная в журнале Scientific Reports новая статья была направлена ​​на выявление вирусных реакций на астроцитах, созданных в лаборатории, путем сравнения их с теми же клетками, которые присутствуют в ткани головного мозга животных и плодов, инфицированных Зика.

Астроциты, отмеченные своей структурой с разветвленными кончиками и обширным изобилием в ткани человеческого мозга, названы в честь греческого слова «звезды». Опутывая наш суверенный орган, это нервное созвездие играет фундаментальную роль в наших когнитивных функциях, поскольку оно обеспечивает метаболическую поддержку нейронных клеток, участвует в формировании синапсов, а также создает гематоэнцефалический барьер, структуру, которая выбирает вход веществ в мозг, защищая его от вредных токсинов. Исследование, проведенное Институтом исследований и образования имени Д'Ора (IDOR) в сотрудничестве с Федеральным университетом Рио-де-Жанейро (UFRJ) и другими бразильскими учреждениями, показало, что часть нервных осложнений, вызванных Зика, может быть связана с его повреждение на астроцитах, которое также способствовало бы появлению пороков развития головного мозга.

Соответствующим автором статьи был нейробиолог Стивенс Рехен, исследователь UFRJ и IDOR, участвовавший в нескольких других исследованиях, связанных с Zika, включая первую публикацию, посвященную анализу воздействия вируса на лабораторно разработанный мини-мозг человека. В последней статье Рен и его команда раскрыли изменения, которые вызывает эта вирусная инфекция в развивающихся нервных клетках, а также их последствия для развития мозга.

Научная литература уже определила нападение Зики на астроциты, но до сих пор ни одно исследование не фокусировалось на понимании того, как оно влияет на его функционирование. "

Карина Кармирян, член группы Рехен и один из первых авторов исследования

Среди повреждений, которые вирус наносит этим клеткам, – перегрузка митохондрий, разрыв ДНК и окислительный стресс, причем последнее является распространенным нарушением преждевременного старения, рака и нейродегенеративных заболеваний.

Многократный анализ

Для достижения цели исследования ученые создали отдельно 3 типа клеток, присутствующих в мозге плода человека: астроциты, нейроны и нервные стволовые клетки. При заражении вирусом Зика наиболее серьезные повреждения были доказаны в астроцитах, чьи органеллы, ответственные за клеточное дыхание – митохондрии – начали чрезмерно продуцировать свободные радикалы, вызывая окислительный стресс и изменения в их морфологии. В дополнение к высокому проценту гибели клеток, многие выжившие астроциты также обнаружили уменьшенные и нерегулярные клеточные ядра после инфекции.

Хелена Борхес, профессор UFRJ и один из исследователей в исследовании, подробно описала, почему повреждение, вызванное вирусом Зика, может быть постоянным в астроцитах. «Чтобы восстановить разрывы двухцепочечной ДНК, существует два основных типа восстановления ДНК: один, который использует полную копию ДНК в качестве матрицы – гомологичная рекомбинация – и более быстрый механизм восстановления, но потенциально подверженный мутации, который распределяет присутствие интегрированная копия ДНК: негомологичная рекомбинация. Пролиферирующие клетки, такие как нервные стволовые клетки, могут использовать оба механизма репарации, однако дифференцированные клетки, такие как астроциты, имеют меньшую вероятность гомологичной рекомбинации, увеличивая вероятность появления постоянных мутаций в этих клетках. ", объясняет эксперт.

В исследовании также были проанализированы материалы, касающиеся тканей мозга плодов, которые не пережили инфекцию. Ученые выявили большие признаки воспаления в астроцитах плода, подтверждая значимость этих клеток в характере вирусной атаки. Тот же профиль воспаления был выявлен в исследованиях на животных: мыши, инфицированные вирусом Зика, также выявили большую уязвимость в своих астроцитах по сравнению с нейронами. Клетки микроглии, которые, подобно астроцитам, ответственны за поддержку нейронов, также были особенно инфицированы во время процесса. «Эти клетки имеют иммунную функцию в мозге и достигли уровня воспаления, близкого к уровню астроцитов во время экспериментов. Сами нейроны имеют низкую инфекцию, но для здоровой работы они зависят от связи между астроцитами и микроглией. Это приводит нас к Предполагая, каким образом нейроны могут быть затронуты в долгосрочной перспективе, из-за действия Зика в этих клетках, которые необходимы для их функционирования ", сообщает Karmirian.

Результаты исследований, проведенных в Бразилии, позволяют ученым сделать вывод, что из-за решающей роли астроцитов в росте и функционировании мозга их дисбаланс во время развития нервной системы должен способствовать серьезным последствиям для здоровья на протяжении всей жизни. Это касается не только пороков развития головного мозга, таких как микроцефалия, но, возможно, других неврологических расстройств, которые могут проявляться во взрослом возрасте у инфицированных в утробе матери, независимо от явных пороков развития. Исследователи говорят, что из-за многолетних исследований, касающихся Зика, дальнейшие исследования все еще будут необходимы для определения последствий его заражения как для детей, так и для взрослых, поскольку возможные неврологические проблемы могут возникнуть после продолжительного действия вируса на молодые астроциты.