Глазной тропизм SARS

Jul 23, 2023

Nature Communications, том 13, номер статьи: 7675 (2022) Цитировать эту статью

9549 Доступов

4 цитаты

320 Альтметрика

Подробности о метриках

Хотя у пациентов с COVID-19 сообщается о глазных проявлениях, консенсус относительно глазного тропизма SARS-CoV-2 отсутствует. Здесь мы заражаем трансгенных мышей K18-hACE2 SARS-CoV-2 различными путями. Мы наблюдаем глазные проявления и воспаление сетчатки с выработкой провоспалительных цитокинов в глазах интраназально (ИН) инфицированных мышей. Внутритрахеальная (ИТ) инфекция приводит к распространению вируса из легких в мозг и глаза через тройничный и зрительный нервы. Глазные и нейрональные инвазии подтверждаются с помощью внутримозговой (ИК) инфекции. Примечательно, что вирус глазных капель (ЭД) не вызывает легочной инфекции и со временем становится неопределяемым. Глазное и нейротропное распределение вируса in vivo очевидно при флуоресцентной визуализации инфекционного клона SARS-CoV-2-mCherry. Глазотропные и нейроинвазивные характеристики SARS-CoV-2 подтверждены у сирийских хомяков дикого типа. Наши данные могут улучшить понимание передачи вируса и клинических характеристик SARS-CoV-2, а также помочь в совершенствовании процедур контроля COVID-19.

Некоторые респираторные вирусы, такие как аденовирусы вида D и вирусы гриппа подтипа H7, обладают глазным тропизмом и вызывают глазные заболевания у людей1. Хотя у пациентов с COVID-192 часто сообщалось о глазных проявлениях и аномалиях, тропизм глаз и патологии SARS-CoV-2 остаются неясными. Вирусная РНК не была обнаружена с помощью количественной ПЦР с обратной транскрипцией (RT-qPCR) в мазках с конъюнктивы трех пациентов с COVID-19 и двусторонним конъюнктивитом4, а также в 16 образцах водянистой влаги и стекловидного тела, полученных посмертно5. Напротив, перекрестное исследование, проведенное в Италии, сообщило о наличии вирусной РНК в мазках с конъюнктивы у 52 из 91 пациента с COVID-19, с высоким уровнем обнаружения у пациентов с тяжелым заболеванием6. Другие перекрестные исследования в Китае7 и Бразилии8, а также патологоанатомические исследования9,10 также сообщили об обнаружении вирусной РНК в мазках с конъюнктивы или во внутриглазной жидкости пациентов с глазными проявлениями или без них.

Поскольку поверхность глаза представляет собой дополнительную поверхность слизистой оболочки, подвергающуюся воздействию инфекционных аэрозолей, глаза считаются потенциальным путем передачи SARS-CoV-2. Действительно, рецептор SARS-CoV-2 экспрессируется на поверхности глаза человека11,12. Дэн и др. показали, что SARS-CoV-2 потенциально проникал через конъюнктиву макак-резус после конъюнктивальной инокуляции13. Кроме того, SARS-CoV-2 может инфицировать эпителиальные клетки глаза, полученные из эмбриональных стволовых клеток человека14, и эпителиальные клетки конъюнктивы человека15. Таким образом, необходимо изучить, могут ли глаза выступать в качестве первичного или вторичного места проникновения вируса, чтобы разработать профилактические или терапевтические стратегии против передачи SARS-CoV-2.

В этой работе мы оцениваем глазной тропизм и возможную глазную передачу SARS-CoV-2 с использованием трансгенных мышей K18-hACE2 и сирийских хомяков дикого типа. Используя различные пути заражения, мы продемонстрировали глазной тропизм SARS-CoV-2 посредством инвазии нейронов тройничного (TN) и зрительного нервов (ON) на мышиной модели. Используя инфекционные клоны SARS-CoV-2-mCherry и систему флуоресцентной визуализации, мы изучаем глазное и нейротропное распределение вируса in vivo. Кроме того, мы предоставили доказательства глазотропных и нейроинвазивных характеристик SARS-CoV-2 у хомяков дикого типа.

В предыдущем исследовании сообщалось, что заражение глаз вирусом Зика (ZIKV) привело к развитию конъюнктивита и панувеита и вызвало воспаление в увеальных тканях мышиной модели16. Чтобы выяснить, вызван ли патогенез заболевания глаз реакцией на инфекцию SARS-CoV-2 у мышей K18-hACE2, мы интраназально (IN) заразили мышей 104 бляшкообразующими единицами (БОЕ) вируса или тем же объемом. фосфатно-солевого буфера (PBS) (имитационная группа). В соответствии с предыдущими результатами17, мы наблюдали 20% потерю веса через 7 дней после заражения (дпи; рис. 1а) и смертность через 8 дпи (рис. 1б). Примечательно, что через 6 дней на дюйм слезотечение и выделения из глаз наблюдались у 25% инфицированных мышей (рис. 1в). Затем мы оценили наличие SARS-CoV-2 в глазах мышей после ИН-инфекции. Через 6 дней на дюйм вирусную нагрузку в легких и глазах, включая придатки, оценивали с помощью анализа бляшек. Инфекционный титр вируса, полученный из глаз, был таким же высоким, как и из легких (~106 БОЕ/г; рис. 1г). Учитывая обнаружение вирусных РНК в слезах пациентов с SARS-CoV18 и SARS-CoV-219, мы оценили копии вирусной РНК в слезной железе через 6 дней на дюйм с помощью RT-qPCR, нацеленной на ген вирусного нуклеокапсида (рис. 1e). Интересно, что вирусная нагрузка слезной железы была значительно ниже, чем в глазах, и была аналогична таковой в селезенке (~104 копий вирусной РНК на микрограмм общей РНК), одной из тканей, незначительно восприимчивых к инфекции20. Эти результаты были также подтверждены на мышах-самках K18-hACE2, что указывает на отсутствие у вируса половой или гендерной специфичности (дополнительный рисунок 1). Затем мы исследовали срезы сетчатки мышей, инфицированных ИН, через 6 dpi для обнаружения белка вирусного шипа (S) с помощью иммунофлуоресцентного окрашивания. Белок ACE2 наблюдался в сетчатке (дополнительный рисунок 2). Белок S преимущественно наблюдался в слое ганглиозных клеток сетчатки, состоящем из ганглиозных клеток сетчатки, аксоны которых образуют зрительный нерв, хиазму и тракт (рис. 1е). Мы также наблюдали совместную локализацию белка S и γ-синуклеина, маркера ганглиозных клеток сетчатки21, в слое ганглиозных клеток, что указывает на то, что инфицированные клетки, возможно, были ганглиозными клетками сетчатки (дополнительный рисунок 3). Эти результаты продемонстрировали наличие инфекционного SARS-CoV-2 в глазах, что позволяет предположить, что глаза были мишенью инфекции SARS-CoV-2, возможно, посредством инвазии в нейроны.