Хотя SARS-CoV-2 чаще всего вызывает тяжелые респираторные симптомы, известны случаи, когда вирус также вызывал инсульты у молодых людей, у которых не было известных факторов риска. Но как именно он увеличивал риск инсульта известно не было.

Чтобы это узнать, исследователи Калифорнийского университета (Лос-Анджелес, США) использовали напечатанную на 3D-принтере силиконовую модель кровеносных сосудов в головном мозге, чтобы имитировать силы, возникающие при проталкивании крови через аномально суженную артерию (состояние, называемое внутричерепным атеросклерозом).

Исследователи создали свою модель, используя данные компьютерной томографии кровеносных сосудов человеческого мозга. Затем они выровняли внутренние поверхности моделей эндотелиальными клетками – типом клеток, выстилающих кровеносные сосуды человека. Это позволило имитировать те же силы, которые действуют на настоящие кровеносные сосуды во время инфекции COVID-19.

Ученые обнаружили, что эти силы действуют на клетки, выстилающие артерию, и увеличивают производство молекулы, называемой ангиотензин-превращающим ферментом 2, или АПФ2, которую коронавирус использует для проникновения в клетки на поверхности кровеносных сосудов.

Чтобы подтвердить, может ли коронавирус, движущийся по кровотоку, зацепиться за АПФ2 на эндотелиальных клетках мозга, исследователи создали имитационные «вирусы» – жировые молекулы, усыпанные белками-шипами, которые коронавирус использует для связывания с АПФ2. Новая модель подтвердила, что частицы действительно взаимодействовали с клетками, выстилающими кровеносный сосуд, в основном в областях мозга с более высокими уровнями АПФ2.

Это открытие может объяснить увеличение случаев инсультов при инфекциях COVID-19, однако не дает объяснений, почему у одних пациентов возникает такое серьезное осложнение, а у других нет. Чтобы идентифицировать людей с COVID-19, которые могут иметь более высокий риск инсульта, ученые проанализировали, какие гены были включены в эндотелиальных клетках после того, как с ними связались спайковые белки коронавируса. Они выявили определенный набор генов иммунного ответа, которые обнаруживаются в клетках кровеносных сосудов головного мозга, но не в эндотелиальных клетках других органов тела.

Таким образом, исследователи пришли к выводу, что существует уникальный эндотелиальный ответ мозга на вирус, который может быть полезен при выявлении пациентов с повышенным риском инсульта. Теперь они надеются подтвердить свои выводы с использованием живого коронавируса в модели кровеносного сосуда.