在以往研究中有許多神經(jīng)元被證明與此類疾病的發(fā)生發(fā)展有關,比如神經(jīng)內(nèi)分泌細胞表達的主要生殖激素——促性腺激素釋放激素(GnRH),它可以遷移或投射到與智力功能有關的大腦部位,當GnRH的表達不足時,嗅覺缺陷、早衰和類似阿爾茨海默病(AD)的神經(jīng)退行性病理學現(xiàn)象就會出現(xiàn),由于年齡或疾病導致的GnRH不足可能是隨著時間推移導致多種類型認知衰退的普遍機制,值得注意的是,相當比例的男性COVID-19患者也表現(xiàn)出持續(xù)低睪丸激素水平,類似于GnRH產(chǎn)生缺失或異常,而SARS-CoV-2已被證明可以侵入大腦。
綜合考慮這些發(fā)現(xiàn),在這類患者中,GnRH系統(tǒng)可能被感染或功能異常,導致出現(xiàn)在“長期COVID”或COVID后綜合癥患者中觀察到的加速衰老和認知功能缺陷。然而,GnRH神經(jīng)元在COVID-19患者中受到何種方式和多長時間的影響目前仍不夠清楚。
2023年9月12日,國際期刊《柳葉刀》子刊EBio Medicine發(fā)表了一篇題為Long-COVID cognitive impairments and reproductive hormone deficits in men may stem from GnRH neuronal death的研究論文,該項研究證明了促性腺激素釋放激素(GnRH)喪失與病理性老化期間認知功能缺陷之間的因果關系。


研究團隊首先測量了在COVID-19患者中HPG軸(下丘腦-垂體-性腺軸)的功能,HPG軸在正常情況下工作時,性腺激素的反饋會影響GnRH和促性腺激素的釋放,結果顯示許多患者顯示出HPG軸的功能受損,這可能與COVID-19感染有關。


圖一:男性患者血清睪酮和促性腺激素(LH和FSH)濃度
由于GnRH是一種控制生殖過程的激素,而它的產(chǎn)生和釋放受到大腦中特定細胞的調(diào)控。在一些COVID-19患者中,病毒可能會侵入大腦,并導致這些細胞受損,從而影響了性激素的產(chǎn)生和釋放,導致性功能問題。這些細胞通常位于大腦中的特定區(qū)域,它們通過血管系統(tǒng)將GnRH激素輸送到垂體腺,以控制生殖系統(tǒng)的工作。然而,這些細胞不是在大腦中形成的,而是在嗅覺系統(tǒng)中產(chǎn)生,然后在胚胎發(fā)育期間遷移到大腦中。因此,在某些COVID-19患者中,病毒可能通過嗅覺途徑或血液途徑進入這些細胞,導致它們受損。
新冠病毒進入細胞需要兩個關鍵因素:ACE2和TMPRSS2。ACE2是一種能夠與病毒S蛋白結合的蛋白質(zhì),而TMPRSS2則幫助S蛋白與ACE2結合。當這兩個因素合作時,病毒就能夠進入細胞并開始復制。為了驗證SARS-CoV-2進入人體細胞的方式,作者分析了感染COVID-19的患者大腦組織,特別是垂體門腦核中的組織。
他們使用免疫熒光標記技術觀察了病毒蛋白質(zhì)、ACE2和TMPRSS2等細胞因子的存在,結果顯示這些因子在感染患者的大腦細胞中大量存在,表明病毒成功進入并復制。進一步的,作者還分析了感染COVID-19患者的嗅覺系統(tǒng),尤其是與嗅覺有關的細胞。結果顯示病毒蛋白質(zhì)、ACE2和TMPRSS2存在于嗅覺神經(jīng)層(ONL)中,這是嗅覺感受神經(jīng)元的入口處。此外,病毒的dsRNA也存在于患者的嗅覺系統(tǒng)細胞中,而在對照組中不存在。這些結果暗示了病毒可能通過嗅覺系統(tǒng)進入細胞,結果如圖二所示。


圖二:COVID-19患者和未感染對照中下丘腦中病毒轉錄物和蛋白、ACE2和TMPRSS2的表達
既然SARS-CoV-2成功感染了大腦細胞,特別是與控制生殖激素的細胞相關的部分,那么GnRH神經(jīng)元是否受到SARS-CoV-2感染以及感染是否導致它們的損傷或死亡呢?


圖三:在COVID-19患者中,SARS-CoV-2會感染GnRH神經(jīng)元并導致其死亡。
通過分析感染患者的大腦組織,特別是GnRH神經(jīng)元。研究團隊發(fā)現(xiàn),在所有研究的患者大腦中,大約三分之一的GnRH神經(jīng)元顯示出異常的形態(tài),表明它們可能處于不健康或死亡狀態(tài)。一些GnRH神經(jīng)元還表現(xiàn)出 cleaved caspase-3,這是大腦中其他受感染細胞的凋亡標記物,這些現(xiàn)象在所有感染的患者大腦中都存在。此外,實驗還使用RT-PCR分析了四個COVID-19患者大腦中的GnRH轉錄物,結果顯示與五個對照組大腦相比,GnRH轉錄物幾乎完全消失,總之,這些實驗結果暗示SARS-CoV-2感染可能會對GnRH神經(jīng)元產(chǎn)生負面影響,這可能對生殖和激素系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響。
綜上所述,這項研究探討了SARS-CoV-2感染對GnRH神經(jīng)元的潛在影響,這些神經(jīng)元在調(diào)控生殖和大腦功能中起著重要的作用。一些新冠患者在感染后仍然經(jīng)歷持續(xù)的低睪丸激素水平,這可能與GnRH神經(jīng)元的功能受損有關。這為解釋"長期新冠"患者出現(xiàn)的一系列癥狀,包括認知問題、疲勞和嗅覺問題,提供了新的線索。
研究同時也揭示了GnRH神經(jīng)元與認知和代謝功能之間的潛在關聯(lián)。這對于理解認知衰退和代謝疾?。ㄈ缣悄虿。┑臋C制以及它們?nèi)绾闻c生殖功能相互作用具有重要意義?;谶@項研究,進一步研究GnRH神經(jīng)元與認知和代謝功能之間的關聯(lián),以揭示它們之間的詳細機制,并開發(fā)潛在的治療方法,可能有助于應對認知衰退和代謝疾病。