COVID-19 и нервная система: патогенез, механизмы и последствия

В острый период COVID-19 более чем у 1/3 пациентов развиваются неврологические симптомы, 25% из которых можно отнести к прямому поражению центральной нервной системы. Чаще всего все эти осложнения возникают из-за проникновения вируса в системный кровоток, его диссеминации и повреждения сосудистого эндотелия. Все клинические проявления, связанные с проникновением COVID-19 в нервную ткань, можно разделить на несколько групп: 1) признаки поражения центральной нервной системы, включая головную боль, нарушение сознания, энцефалит, цереброваскулярные заболевания, судороги и атаксию; 2) признаки поражения периферической нервной системы, такие как как аносмия/ гипосмия, дисгевзия, нарушения зрения, невралгия и синдром Гийена-Барре; 3) признаки повреждения опорно-двигательного аппарата, такие как миопатия, миалгия и утомляемость.
Основной целью обзора литературы было выявление основных источников и механизмов повреждения нервной ткани при COVID-19.
Поиск литературы проводился в базах данных Web of Science, PubMed, Scopus. Поиск осуществлялся по ключевым словам: «COVID-19», «нервная ткань», «эндотелиальная дисфункция», «окислительный стресс», «нейровоспаление». Поиск литературы дал 329 результатов, из которых 234 статьи.
В результате анализа статей были выделены 2 основные группы исследований: описательные и экспериментальные.
Патогенез повреждения нервной системы вирусом COVID-19 имеет два источника: путем заражения нервных окончаний, таких как обонятельные сенсорные нейроны, и ретроградного проникновения вируса в головной мозг.

1. Мартынов М. Ю. Эндотелиальная дисфункция при COVID-19 и когнитивные нарушения /M. Ю. Мартынов, A. Н. Боголепова, A. Н. Ясаманова //Журнал неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. – 2021. – №121. – С. 93-99.

2. Шулькин A. В. Роль свободнорадикального окисления, гипоксии и их коррекции в патогенезе COVID-19 /A. В. Шулькин, A. A. Филимонова // Терапия. – 2020. – №5. – С. 187-194.

3. Achar A. COVID-19-Associated Neurological Disorders: The Potential Route of CNS Invasion and Blood-Brain Barrier Relevance /A. Achar, C. Ghosh // Cells. – 2020. – V. 11 (9). – P. 2360.

4. Ackermann M. Pulmonary Vascular Endothelialitis, Thrombosis, and Angiogenesis in COVID-19 /M. Ackermann, S. E. Verleden, M. Kuehnel //New England Journal of Medicine. – 2020. – V. 2 (383). – P. 120-128.

5. Blanco-Melo D. Imbalanced Host Response to SARS-CoV-2 Drives Development of COVID-19 /D. Blanco-Melo, B. E. Nilsson-Payant, W. C. Liu //Cell. – 2020. – V. 5 (181). – P. 1036-1045.

6. Chen L. Convalescent plasma as a potential therapy for COVID-19 /L. Chen, J. Xiong, L. Bao //The Lancet Infectious Diseases. – 2020. – V. 4 (20). – P. 398-400.

7. Dantzer R. Neuroimmune Interactions: From the Brain to the Immune System and Vice Versa /R. Dantzer //Physiological Reviews. – 2018. – V. 1 (98). – P. 477-504.

8. Felderhoff-Mueser U. Increased cerebrospinal fluid concentrations of soluble Fas (CD95/Apo-1) in hydrocephalus /U. Felderhoff-Mueser, R. Herold, F. Hochhaus //Archives of Disease in Childhood. – 2001. – V. 4 (84). – P. 369-372.

9. Fernández-Castañeda A. Mild respiratory COVID can cause multi-lineage neural cell and myelin dysregulation /A. Fernández-Castañeda, P. Lu, A. C. Geraghty //Cell. – 2022. – V. 14 (185). – P. 2452-2468.

10. Fox S. E. Pulmonary and cardiac pathology in African American patients with COVID-19: an autopsy series from New Orleans /S. E. Fox, A. Akmatbekov, J. L. Harbert /The Lancet Respiratory Medicine. – 2020. – V. 7 (8). – P. 681-686.

11. Frijhoff J. Clinical Relevance of Biomarkers of Oxidative Stress /J. Frijhoff, P. G. Winyard, N. Zarkovic //Antioxidants & Redox Signaling. – 2015. – V. 14 (23). – P. 1144-1170.

12. Haidar M. A. SARS-CoV-2 involvement in central nervous system tissue damage /M. A. Haidar, Z. Shakkour, M. A. Reslan //Neural Regeneration Research – 2022 – V. 6 (17). – P. 1228-1239.

13. Hardy E. Targeting MMP-Regulation of Inflammation to Increase Metabolic Tolerance to COVID-19 Pathologies: A Hypothesis /E. Hardy, C. Fernandez-Patron //Biomolecules. – 2021. – V. 3 (11). – P. 390.

14. Heneka M. T. Immediate and long-term consequences of COVID-19 infections for the development of neurological disease /M. T. Heneka, D. Golenbock, E. Latz //Alzheimer's Research & Therapy. – 2020. – V. 1 (12). – P. 69.

15. Ince C. The endothelium in sepsis /C. Ince , P. R. Mayeux, T. Nguyen //Shock. – 2016. – V. 45 (3). – P. 259-270.

16. Kadry R. Pharmacological Inhibition of MMP3 as a Potential Therapeutic Option for COVID-19. Associated Acute Respiratory Distress Syndrome /R. Kadry, A. S. Newsome, P. R. Somanath //Infectious Disorder. – Drug Targets. – 2021. – V. 21 (6). – P. 1-4.

17. Klok F. A. Incidence of thrombotic complications in critically ill ICU patients with COVID-19 /F. A. Klok, M. J. H. A. Kruip, N. J. M. van der Meer //Thrombosis Research. – 2020. – V. 191. – P. 145-147.

18. Léonard-Lorant I. Acute Pulmonary Embolism in Patients with COVID-19 at CT Angiography and Relationship to d-Dimer Levels /I. Léonard-Lorant, X. Delabranche, F. Séverac //Radiology. – 2020. – V. 3 (296). – P. E189-E191.

19. Li Y. Angiotensin-converting enzyme 2 prevents lipopolysaccharide-induced rat acute lung injury via suppressing the ERK1/2 and NF-κB signaling pathways /Y. Li, Z. Zeng, Y. Cao //Scientific Reports. – 2016. – V. 1 (6). – P. 27911.

20. Marrocco I. Measurement and Clinical Significance of Biomarkers of Oxidative Stress in Humans /I. Marrocco, F. Altieri, I. Peluso //Oxidative Medicine and Cellular Longevity. – 2017. – V. 17. – P. 1-32.

21. Moasefi N. How could perfluorocarbon affect cytokine storm and angiogenesis in coronavirus disease 2019 (COVID-19): role of hypoxia-inducible factor 1α /N. Moasefi, M. Fouladi, A. H. Norooznezhad //Inflammation Research. – 2021. – V. 7 (70). – P. 749-752.

22. Nagata S. The Fas death factor /S. Nagata, P. Golstein //Science. – 1995. – V. 267 (5203). – P. 1449-1456.

23. Sánchez K. E. Shared Inflammatory Pathology of Stroke and COVID-19 /K. E. Sánchez, G. A. Rosenberg //International Journal of Molecular Sciences. – 2022. – V. 9 (23). – P. 5150.

24. Sariol A. Microglia depletion exacerbates demyelination and impairs remyelination in a neurotropic coronavirus infection /A. Sariol, S. Mackin, M. G. Allred //Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2020. – V. 39 (117). – P. 24464-24474.

25. Savelieff M. G. Neurological sequela and disruption of neuron-glia homeostasis in SARS-CoV-2 infection /M. G. Savelieff, E. L. Feldman, A. M. Stino // Neurobiology of Disease. – 2022 – V. 168. – 105715.

26. Serrao K. L. Neutrophils induce apoptosis of lung epithelial cells via release of soluble Fas ligand /K. L. Serrao, J. D. Fortenberry, M. L. Owens //American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. – 2001. – V. 2 (280). – P. L298-L305.

27. Shi S. Matrix metalloproteinase 3 as a valuable marker for patients with COVID-19 /S. Shi, M. Su, G. Shen //Journal of Medical Virology. – 2021. – V. 1 (93). – P. 528-532.

28. da Silva-Neto P. V. sTREM-1 Predicts Disease Severity and Mortality in COVID-19 Patients: Involvement of Peripheral Blood Leukocytes and MMP-8 Activity /P. V. da Silva-Neto, J. C. S. de Carvalho, V. E. Pimentel //Viruses. – 2021. – V. 13 (12). – P. 2521.

29. Song E. Neuroinvasion of SARS-CoV-2 in human and mouse brain /E. Song, C. Zhang, B. Israelow //Journal of Experimental Medicine. – 2021. – V. 3 – P. 218.

30. Spence J. D. Mechanisms of Stroke in COVID-19 /J. D. Spence, G. R. de Freitas, L. C. Pettigrew //Cerebrovascular Diseases. – 2020. – V. 4 (49). – P. 451-458.

31. Tang N. Abnormal coagulation parameters are associated with poor prognosis in patients with novel coronavirus pneumonia /N. Tang, D. Li, X. Wang //Journal of Thrombosis and Haemostasis. – 2020. – V. 4 (18). – P. 844-847.

32. Veleri S. Neurotropism of SARS-CoV-2 and neurological diseases of the central nervous system in COVID-19 patients //Experimental Brain Research. – 2022. – V. 1 (240). – P. 9-25.

33. von Weyhern C. H. Early evidence of pronounced brain involvement in fatal COVID-19 outcomes /C. H. von Weyhern, I. Kaufmann, F. Neff // The Lancet. - 2020. – V. 10241 (395). – e109.

34. Xie Z. Nervous system manifestations related to COVID-19 and their possible mechanisms /Z. Xie, H. Hui, Z. Zhao, W. Yu //Brain Research Bulletin. – 2022 – V. 187. – P. 63-74.

35. Zhou P. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin / P. Zhou, X. L. Yang, X. G. Wang //Nature. – 2020. – V. 7798 (579). – P. 270-273.