SARS-CoV-2冠状病毒不会感染大脑 但仍会造成严重的神经系统损害

根据哥伦比亚大学瓦格拉斯医学院的神经病理学家、神经学家和神经放射学家的一项新研究，SARS-CoV-2，即引起COVID-19的病毒很可能不会直接感染大脑，但仍然可以造成重大的神经损伤。James E. Goldman, MD, PhD, 病理和细胞生物学教授（精神病学）说，他与Peter D. Canoll, MD, PhD, 病理和细胞生物学教授和Kiran T. Thakur, MD, Winifred Mercer Pitkin神经学助理教授一起领导这项研究。

"我们在这些大脑中观察到许多病理变化，这可以解释为什么重症患者会出现混乱和谵妄以及其他严重的神经系统影响--以及为什么那些轻症患者可能会经历数周和数月的'脑雾'。"发表在《大脑》杂志上的这项研究是迄今为止发表的最大和最详细的COVID-19脑部解剖报告，表明在这些病人身上经常看到的神经系统变化可能是由病毒在身体其他部位或大脑血管中引发的炎症造成的。

该研究检查了41名在住院期间死于该疾病的COVID-19患者的大脑。这些病人的年龄从38岁到97岁不等；大约有一半的病人被插管，所有的病人都有由病毒引起的肺部损伤。许多病人都是西班牙裔人。住院时间长短不一，一些病人在到达急诊室后不久就死亡，而另一些病人则在医院住了几个月。所有的病人都进行了广泛的临床和实验室检查，一些人还进行了脑部MRI和CT扫描。

为了检测大脑神经元和胶质细胞中的任何病毒，研究人员使用了多种方法，包括RNA原位杂交，它可以检测完整细胞内的病毒RNA、细胞内病毒蛋白的抗体以及RT-PCR，一种检测病毒RNA的灵敏技术。

尽管研究人员进行了密集的搜索，但他们没有在病人的脑细胞中发现病毒的证据。尽管他们确实通过RT-PCR检测到了非常低水平的病毒RNA，但这可能是由于覆盖在大脑上的血管或视网膜中的病毒。

"相比其他研究，我们更多关注大脑，使用了更多的技术来寻找病毒。底线是我们没有发现脑细胞中病毒RNA或蛋白质的证据，"戈德曼说。"尽管有一些论文声称在神经元或胶质细胞中发现了病毒，但我们认为那些是污染的结果，而大脑中的任何病毒都包含在大脑的血管中。" "如果有任何病毒存在于脑组织中，它必须是非常少量的，并且与神经病理学发现的分布或丰富程度不相关，"Canoll说。

测试是在二十多个脑区进行的，包括嗅球，之所以搜索嗅球是因为一些报告推测冠状病毒可以从鼻腔通过嗅觉神经进入大脑。"即使在那里，我们也没有发现任何病毒蛋白或RNA，"戈德曼说，"尽管我们在病人的鼻粘膜和鼻腔内高处的嗅粘膜中发现了病毒RNA和蛋白。" 后一个发现出现在一项未发表的研究中，目前在BioRxiv上，由耳鼻喉科助理教授Jonathan Overdevest博士和生物化学与分子生物物理学及神经科学教授Stavros Lomvardas博士领导）。

低氧损伤和神经元死亡的迹象

尽管大脑中没有病毒，但研究人员在每个病人身上都发现了明显的大脑病理，这些病理大多分为两类。

"我们注意到的第一件事是有很多区域因缺氧而受损，"戈德曼说。"他们都有严重的肺部疾病，所以在大脑中出现缺氧损伤并不令人惊讶。"

其中一些是由中风引起的大面积区域，但大多数是非常小的，只有在显微镜下才能发现。根据其他特征，研究人员认为这些小面积的缺氧损伤是由血栓造成的，血栓在严重的COVID-19患者中很常见，它暂时停止了对该区域的氧气供应。

戈德曼说，一个更令人惊讶的发现是，他们在大多数患者的大脑中发现了大量的活化小胶质细胞。小胶质细胞是居住在大脑中的免疫细胞，可以被病原体激活。

"我们发现小胶质细胞集群攻击神经元，这一过程称为'神经元吞噬症'。由于在大脑中没有发现病毒，小胶质细胞可能已经被炎症细胞因子激活，如白细胞介素-6，与SARS-CoV-2感染有关。同时，缺氧可以诱导神经元表面'吃我'信号的表达，使缺氧的神经元更容易受到激活的小胶质细胞的伤害，"Canoll说，"因此，即使不直接感染脑细胞，COVID-19也能对大脑造成损害。"

该小组在他们的第一次尸检中发现了这种病理模式，由病理学和细胞生物学导师Osama Al-Dalahmah博士在去年3月发表在Acta Neuropathologica Communications上的一份病例报告中描述。在接下来的几个月里，随着神经病理学家做了更多的COVID脑部解剖，他们一再看到类似的发现，并意识到这是死于COVID的病人中一个突出和常见的神经病理学发现。

被激活的小胶质细胞主要在下脑干和海马中被发现，前者调节心脏和呼吸节奏，以及意识水平，后者涉及记忆和情绪。