

Патогенез поражений нервной системы и клинические синдромы новой коронавирусной инфекции COVID-19
https://doi.org/10.30629/0023-2149-2024-102-9-10-707-713
Аннотация
На основании анализа литературных данных освещены вопросы неврологических осложнений после новой коронавирусной инфекции COVID-19. Существует мало доказательств прямого механизма нейроинвазивности и нейротоксичности вируса SARS-CoV-2. Обсуждаются различные механизмы проникновения коронавирусов в головной мозг — антероградный и ретроградный, нейрональное распространение, транскрипционный и гематогенный пути. Ретроградный/антероградный транспорт и транссинаптический перенос вируса подтверждены исследованиями in vitro. Проникновение вируса в центральную нервную систему возможно также путем распространения по периферическим нервам, например, по блуждающему, который иннервирует легкие и кишечник. Есть несколько возможных механизмов распространения SARS-CoV-2 через гематоэнцефалический барьер: циркуляция вирусных частиц в кровотоке, вирусный трансцитоз через эндотелиальные клетки сосудов и капилляров, инфицирование вирусами лейкоцитов и перенос ими вирусов сквозь гематоэнцефалический барьер. Гипоксия, вызванная цитокиновым штормом, и респираторный дистресс приводят к нарушению метаболизма мозга и развитию неврологических осложнений.
Цель работы. Анализ данных литературы по изучению ранних и отдаленных проявлений неврологических нарушений и болезней при новой коронавирусной инфекции, постковидном синдроме (long COVID-19), а также после вакцинации.
Результаты. Среди большого количества нарушений нервной системы выделяют пять основных видов с длительно существующими неврологическими осложнениями, связанных с СOVID-19: 1) энцефалопатии с делирием/психозом; 2) воспалительные синдромы центральной нервной системы; 3) ишемические инсульты; 4) периферические невропатии, в частности, синдром Гиена–Барре и плечевые плексопатии; 5) другие расстройства центральной нервной системы.
Об авторах
М. Б. ПаценкоРоссия
Паценко Михаил Борисович — д-р мед. наук, доцент, главный терапевт Минобороны России, начальник кафедры терапии неотложных состояний филиала
Москва
AuthorID 1122515
В. Л. Глотко
Россия
Глотко Владимир Леонидович — д-р мед. наук, доцент кафедры терапии неотложных состояний филиала
Москва
AuthorID: 638113
Е. А. Широков
Россия
Широков Евгений Алексеевич — д-р мед. наук, профессор кафедры кардиологии
Москва
AuthorID: 481848
И. Н. Гайворонский
Россия
Гайворонский Иван Николаевич — канд. мед. наук, доцент кафедры терапии неотложных состояний
Москва
Список литературы
1. Zhou Z., Kang H., Li S., Zhao X. Understanding the neurotropic characteristics of SARS-CoV-2: from neurological manifestations of COVID-19 to potential neurotropic mechanisms. J. Neurol. 2020;267(8):2179–2184. PMID: 32458193; PMCID: PMC7249973. DOI: 10.1007/s00415-020-09929-7
2. Lu R., Zhao X., Li J., Niu P., Yang B., Wu H. et al. Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding. Lancet. 2020;395(10224):565574. PMID: 32007145; PMCID: PMC7159086. DOI: 10.1016/ S0140- 6736(20)30251-8
3. Lukiw W.J., Pogue A., Hill J.M. SARS-CoV-2 Infectivity and Neurological Targets in the Brain. Cell. Mol. Neurobiol. 2020:1–8. DOI: 10.1007/s10571-020-00947-7
4. Paniz-Mondolfi A., Bryce C., Grimes Z., Gordon R.E., Reidy J., Lednicky J., Sordillo E.M., Fowkes M. Central nervous system involvement by severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARSCoV-2). J. Med. Virol. 2020;92(7):699–702. PMID: 32314810; PM-CID: PMC7264598. DOI: 10.1002/jmv.25915
5. Millet J.K., Whittaker G.R.. Physiological and molecular triggers for SARS-CoV membrane fusion and entry into host cells. Virology. 2018;517:3–8. PMID: 29275820; PMCID: PMC7112017. DOI: 10.1016/j. virol.2017.12.015
6. Matías-Guiu J., Gomez-Pinedo U., Montero-Escribano P., Gomez-Iglesias P., Porta-Etessam J., Matias-Guiu J.A. Should we expect neurological symptoms in the SARS-CoV-2 epidemic? Neurologia (Engl Ed). 2020;35(3):170–175. English, Spanish. PMID: 32299636; PMCID: PMC7136883. DOI: 10.1016/j.nrl.2020.03.001
7. Yang N., Shen H.M. Targeting the Endocytic Pathway and Autophagy Process as a Novel Therapeutic Strategy in COVID-19. Int. J. Biol. Sci. 2020;16(10):1724–1731. PMID: 32226290; PMCID: PMC7098027. DOI: 10.7150/ijbs.45498
8. Sanclemente-Alaman I., Moreno-Jiménez L., Benito-Martín M.S., Canales-Aguirre A., Matías-Guiu J.A., Matías-Guiu J., Gómez-Pinedo U. Experimental models for the study of central nervous system infection by SARS-CoV-2. Front. Immunol. 2020;11:2163. PMID: 32983181; PMCID: PMC7485091. DOI: 10.3389/fimmu.2020.02163
9. Baig A.M., Khaleeq A., Ali U., Syeda H. Evidence of the COVID19 virus targeting the CNS: tissue distribution, host-virus interaction, and proposed neurotropic mechanisms. ACS Chem. Neurosci. 2020;11(7):995–998. Epub 2020 Mar 13. PMID: 32167747; PMCID: PMC7094171. DOI: 10.1021/acschemneuro.0c00122
10. Amin M., Sorour M.K., Kasry A. Comparing the binding interactions in the receptor binding domains of SARS CoV-2 and SARS-CoV. J. Phys. Chem. Lett. 2020;11(12):4897–4900. PMID: 32478523; PMCID: PMC7294866. DOI: 10.1021/acs.jpclett.0c01064
11. Hassanzadeh K., Perez Pena H., Dragotto J., Buccarello L, Iorio F., Pieraccini S., Sancini G., Feligioni M. Considerations around the SARS-CoV-2 spike protein with particular attention to COVID-19 brain infection and neurological symptoms. ACS Chem. Neurosci. 2020;11(15):2361–2369. PMID: 32627524; PMCID: PMC7374936. DOI: 10.1021/acschemneuro.0c00373
12. Gussow A.B., Auslander N., Faure G., Wolf Y.I., Zhang F., Koonin E.V. Genomic determinants of pathogenicity in SARS CoV-2 and other human coronaviruses. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2020;117(26):15193–15199. PMID: 32522874; PMCID: PMC7334499. DOI: 10.1073/pnas.2008176117
13. Yan R., Zhang Y., Li Y., Xia L., Guo Y., Zhou Q. Structural basis for the recognition of SARS-CoV-2 by full-length human ACE2. Science. 2020;367(6485):1444–1448. PMID: 32132184; PMCID: PMC7164635. DOI: 10.1126/science.abb2762
14. Wang L., Shen Y., Li M., Chuang H., Ye Y., Zhao H., Wang H. Clinical manifestations and evidence of neurological involvement in 2019 novel coronavirus SARS-CoV-2: a systematic review and metaanalysis. J. Neurol. 2020;267(10):2777–2789. PMID: 32529575; PMCID: PMC7288253. DOI: 10.1007/s00415-020-09974-2
15. Acharya A., Kevadiya B.D., Gendelman H.E., Byrareddy S.N. SARS-CoV-2 Infection Leads to Neurological Dysfunction. J. Neuroimmune Pharmacol. 2020;15(2):167–173. PMID: 32447746; PMCID: PMC7244399. DOI: 10.1007/s11481-020-09924-9
16. Rothan H.A., Byrareddy S.N. The epidemiology and pathogenesis of coronavirus disease (COVID-19) outbreak. J. Autoimmun. 2020;109:102433. PMID: 32113704; PMCID: PMC7127067. DOI: 10.1016/j.jaut.2020.102433
17. Helms J., Kremer S., Merdji H., Clere-Jehl R., Schenck M., Kummerlen C.et al. Neurologic features in severe SARS-CoV-2 infection. N. Engl. J. Med. 2020;382(23):2268–2270. PMID: 32294339; PMCID: PMC7179967. DOI: 10.1056/NEJMc2008597
18. Chen X., Laurent S., Onur O.A., Kleineberg N.N., Fink G.R., Schweitzer F., Warnke C. A systematic review of neurological symptoms and complications of COVID-19. J. Neurol. 2021;268(2):392–402. PMID: 32691236; PMCID: PMC7370630. DOI: 10.1007/s00415-020-10067-3
19. Li Y.C., Bai W.Z., Hashikawa T. The neuroinvasive potential of SARS-CoV2 may play a role in the respiratory failure of COVID-19 patients. J. Med. Virol. 2020;92(6):552–555. PMID: 32104915; PMCID: PMC7228394. DOI: 10.1002/jmv.25728
20. Glass W.G., Subbarao K., Murphy B., Murphy P.M. Mechanisms of host defense following severe acute respiratory syndrome-coronavirus (SARS-CoV) pulmonary infection of mice. J. Immunol. 2004;173(6):4030–9. PMID: 15356152. DOI: 10.4049/jimmunol.173.6.4030
21. Li K., Wohlford-Lenane C., Perlman S., Zhao J., Jewell A.K., Reznikov L.R.et al. Middle east respiratory syndrome coronavirus causes multiple organ damage and lethal disease in mice transgenic for human dipeptidyl peptidase 4. J. Infect. Dis. 2016;213(5):712–22. PMID: 26486634; PMCID: PMC4747621. DOI: 10.1093/infdis/jiv499
22. Talbot P.J., Ekandé S., Cashman N.R., Mounir S., Stewart J.N. Neuro tropism of human coronavirus 229E. Adv. Exp. Med. Biol. 1993;342:339–46. PMID: 8209751. DOI: 10.1007/978-1-4615-2996-5_52
23. Dubé M., Le Coupanec A., Wong A.H.M., Rini J.M., Desforges M., Talbot P.J. Axonal Transport Enables Neuron-to-Neuron Propagation of Human Coronavirus OC43. J. Virol. 2018;92(17):e00404– 18. PMID: 29925652; PMCID: PMC6096804. DOI: 10.1128/JVI.00404-18
24. Zhang B.Z., Chu H., Han S., Shuai H., Deng J. Hu Y.F. et al. SARSCoV-2 infects human neural progenitor cells and brain organoids. Cell. Res. 2020;30(10):928–931. PMID: 32753756; PMCID: PMC7399356. DOI: 10.1038/s41422-020-0390-x
25. Brann D.H., Tsukahara T., Weinreb C., Lipovsek M., Van den Berge K., Gong B.et al. Non-neuronal expression of SARS-CoV-2 entry genes in the olfactory system suggests mechanisms underlying COVID-19-associated anosmia. Sci. Adv. 2020;6(31):eabc5801. PMID: 32937591. DOI: 10.1126/sciadv.abc5801
26. Bullen C.K., Hogberg H.T., Bahadirli-Talbott A., Bishai W.R., Hartung T., Keuthan C.et al. Infectability of human Brain-Sphere neurons suggests neurotropism of SARSCoV-2. ALTEX. 2020;37(4):665–671. PMID: 32591839. DOI: 10.14573/ altex.2006111
27. Yavarpour-Bali H., Ghasemi-Kasman M. Update on neurological manifestations of COVID-19. Life Sci. 2020;257:118063. PMID: 32652139; PMCID: PMC7346808. DOI: 10.1016/j.lfs.2020.118063
28. Zubair A.S., McAlpine L.S., Gardin T., Farhadian S., Kuruvilla D.E., Spudich S. Neuropathogenesis and Neurologic Manifestations of the Coronaviruses in the Age of Coronavirus Disease 2019: A Review. JAMA Neurol. 2020;77(8):1018–1027. PMID: 32469387; PMCID: PMC7484225. DOI: 10.1001/jamaneurol.2020.2065
29. Li Y.C, Bai W.Z., Hirano N., Hayashida T., Taniguchi T., Sugita Y., Tohyama K., Hashikawa T. Neurotropic virus tracing suggests a membranous-coating-mediated mechanism for transsynaptic communication. J. Comp. Neurol. 2013;521(1):203–12. PMID: 22700307; PMCID: PMC7162419. DOI: 10.1002/cne.23171
30. Kim W.K., Corey S., Alvarez X., Williams K. Monocyte/ macrophage traffic in HIV and SIV encephalitis. J. Leukoc. Biol. 2003;74(5):650–6. PMID: 12960230. DOI: 10.1189/jlb.0503207
31. Dey J., Alam M.T., Chandra S., Gupta J., Ray U., Srivastava A.K., Tripathi P.P. Neuroinvasion of SARS-CoV-2 may play a role in the breakdown of the respiratory center of the brain. J. Med. Virol. 2021;93(3):1296–1303. PMID: 32964419. DOI: 10.1002/jmv.26521
32. Iadecola C., Anrather J., Kamel H. Eff ects of COVID-19 on the Nervous System. Cell. 2020;183(1):16–27.e1. PMID: 32882182; PMCID: PMC7437501. DOI: 10.1016/j.cell.2020.08.028
33. Li Z., Liu T., Yang N., Han D., Mi X., Li Y.et al. Neurological manifestations of patients with COVID-19: potential routes of SARSCoV-2 neuroinvasion from the periphery to the brain. Front. Med. 2020;14(5):533–541. PMID: 32367431; PMCID: PMC7197033. DOI: 10.1007/s11684-020-0786-5
34. Al-Obaidi M.M.J., Bahadoran A., Wang S.M., Manikam R., Raju C.S., Sekaran S.D. Disruption of the blood brain barrier is vital property of neurotropic viral infection of the central nervous system. Acta Virol. 2018;62(1):16–27. PMID: 29521099. DOI: 10.4149/av_2018_102
35. Miner J.J., Diamond M.S. Mechanisms of restriction of viral neuroinvasion at the blood-brain barrier. Curr. Opin. Immunol. 2016;38:18– 23. PMID: 26590675; PMCID: PMC4715944. DOI: 10.1016/j. coi.2015.10.008
36. Gu J., Gong E., Zhang B., Zheng J., Gao Z., Zhong Y.et al. Multiple organ infection and the pathogenesis of SARS. J. Exp. Med. 2005;202(3):415–24. PMID: 16043521; PMCID: PMC2213088. DOI: 10.1084/jem.20050828
37. Desforges M., Miletti T.C., Gagnon M., Talbot P.J. Activation of human monocytes after infection by human coronavirus 229E. Virus Res. 2007;130(1–2):228–40. virusres.2007.06.016. PMID: 17669539; PMCID: PMC7114174. DOI: 10.1016/j
38. Barrantes F.J. Central nervous system targets and routes for SARSCoV-2: current views and new hypotheses. ACS Chem. Neurosci. 2020;11(18):2793–2803. PMID: 32845609; PMCID: PMC7460807. DOI: 10.1021/acschemneuro.0c00434
39. Yachou Y., Idrissi A., Belapasov V., Ait Benali S. Neuroinvasion, neurotropic, and neuroinflammatory events of SARS-CoV-2: understanding the neurological manifestations in COVID-19 patients. Neurol. Sci. 2020;41(10):2657–2669. PMID: 32725449; PMCID: PMC7385206. DOI: 10.1007/s10072-020-04575-3
40. Mao L., Jin H., Wang M., Hu Y., Chen S., He Q.et al. Neurologic manifestations of hospitalized patients with coronavirus disease 2019 in Wuhan, China. JAMA Neurol. 2020;77(6):683–690. PMID: 32275288; PMCID: PMC7149362. DOI: 10.1001/jamaneurol.2020.1127
41. Almeria M., Cejudo J.C., Sotoca J., Deus J., Krupinski J. Cognitive profile following COVID-19 infection: Clinical predictors leading to neuropsychological impairment. Brain Behav. Immun. Health. 2020;9:100163. PMID: 33111132; PMCID: PMC7581383. DOI: 10.1016/j.bbih.2020.100163
42. Jacomy H., Fragoso G., Almazan G., Mushynski W.E., Talbot P.J. Human coronavirus OC43 infection induces chronic encephalitis leading to disabilities in BALB/C mice. Virology. 2006;349(2):335–46. PMID: 16527322; PMCID: PMC7111850. DOI: 10.1016/j.virol.2006.01.049
43. Matthews A.E., Weiss S.R., Paterson Y. Murine hepatitis virus-— a model for virus-induced CNS demyelination. J. Neurovirol. 2002;8(2):76–85. PMID: 11935460; PMCID: PMC7095071. DOI: 10.1080/13550280290049534
44. Ellul M.A., Benjamin L., Singh B., Lant S., Michael B.D., Easton A. et al. Neurological associations of COVID-19. Lancet Neurol. 2020;19(9):767–783. PMID: 32622375; PMCID: PMC7332267. DOI: 10.1016/S1474-4422(20)30221-0
45. Groiss S.J., Balloff C., Elben S., Brandenburger T.., Müttel T., Kindgen-Milles D. et al. Prolonged neuropsychological deficits, central nervous system involvement, and brain stem affection after COVID-19-A case series. Front. Neurol. 2020;11:574004. PMID: 33224088; PMCID: PMC7674620. DOI: 10.3389/fneur.2020.574004
46. Rogers J.P., Chesney E., Oliver D., Pollak T.A., McGuire P., FusarPoli P.et al. Psychiatric and neuropsychiatric presentations associated with severe coronavirus infections: a systematic review and metaanalysis with comparison to the COVID-19 pandemic. Lancet Psychiatry. 2020;7(7):611–627. PMID: 32437679; PMCID: PMC7234781. DOI: 10.1016/S2215-0366(20)30203-0
47. Bougakov D., Podell K., Goldberg E. Multiple Neuroinvasive Pathways in COVID-19. Mol. Neurobiol. 2021;58(2):564–575. PMID: 32990925; PMCID: PMC7523266. DOI: 10.1007/s12035-020-02152-5
48. Varatharaj A., Thomas N., Ellul M.A., Davies N.W.S., Pollak T.A., Tenorio E.L. et al., CoroNerve Study Group. Neurological and neuropsychiatric complications of COVID-19 in 153 patients: a UK-wide surveillance study. Lancet Psychiatry. 2020;7(10):875–882. Erratum in: Lancet Psychiatry. 2020 Jul 14; PMID: 32593341; PMCID: PMC7316461. DOI: 10.1016/S2215-0366(20)30287-X
49. Yassin A., Nawaiseh M., Shaban A., Alsherbini K., El-Salem K., Soudah O., Abu-Rub M. Neurological manifestations and complications of coronavirus disease 2019 (COVID-19): a systematic review and meta-analysis. BMC Neurol. 2021;21(1):138. PMID: 33784985; PMCID: PMC8007661. DOI: 10.1186/s12883-021-02161-4
50. Hamming I., Timens W., Bulthuis M.L., Lely A.T., Navis G., van Goor H. Tissue distribution of ACE2 protein, the functional receptor for SARS coronavirus. A first step in understanding SARS pathogenesis. J. Pathol. 2004Jun;203(2):631–7. PMID: 15141377; PMCID: PMC7167720. DOI: 10.1002/path.1570
51. Sungnak W., Huang N., Bécavin C., Berg M., Queen R., Litvinukova M. et al., HCA Lung Biological Network. SARS-CoV-2 entry factors are highly expressed in nasal epithelial cells together with innate immune genes. Nat. Med. 2020;26(5):681–687. PMID: 32327758; PMCID: PMC8637938. DOI: 10.1038/s41591-020-0868-6
52. Sedaghat A.R., Gengler I., Speth M.M. Olfactory Dysfunction: A Highly Prevalent Symptom of COVID-19 With Public Health Significance. Otolaryngol. Head Neck Surg. 2020;163(1):12–15. PMID: 32366160. DOI: 10.1177/0194599820926464
53. Cabello-Verrugio C., Morales M.G., Rivera J.C., Cabrera D., Simon F. Renin-angiotensin system: an old player with novel functions in skeletal muscle. Med. Res. Rev. 2015;35(3):437–63. Epub 2015 Mar 11. PMID: 25764065. DOI: 10.1002/med.21343
54. Ding Y., He L., Zhang Q., Huang Z., Che X., Hou J.et al. Organ distribution of severe acute respiratory syndrome (SARS) associated coronavirus (SARS-CoV) in SARS patients: implications for pathogenesis and virus transmission pathways. J. Pathol. 2004;203(2):622–30. PMID: 15141376; PMCID: PMC7167761. DOI: 10.1002/path.1560
55. Disser N.P., De Micheli A.J., Schonk M.M., Konnaris M.A., Piacentini A.N., Edon D.L.et al. Musculoskeletal consequences of COVID19. J. Bone Joint Surg. Am. 2020;102(14):1197–1204. PMID: 32675661; PMCID: PMC7508274. DOI: 10.2106/JBJS.20.00847
56. Zakeri A., Jadhav A.P., Sullenger B.A., Nimjee S.M. Ischemic stroke in COVID-19-positive patients: an overview of SARS-CoV-2 and thrombotic mechanisms for the neurointer ventionalis. J. Neurointer. v Surg. 2021;13(3):202–206. PMID: 33298508. DOI: 10.1136/neurintsurg-2020-016794
57. Devreese K.M.J., Linskens E.A., Benoit D., Peperstraete H. Antiphospholipid antibodies in patients with COVID19: A relevant observation? J. Thromb. Haemost. 2020;18(9):2191–2201. PMID: 32619328; PMCID: PMC7361253. DOI: 10.1111/jth.14994
58. Mankad K., Perry M.D., Mirsky D.M., Rossi A. COVID-19: A primer for Neuroradiologists. Neuroradiology. 2020;62(6):647–648. PMID: 32342126; PMCID: PMC7186113. DOI: 10.1007/s00234-020-02437-5
59. Mehta P., McAuley D.F., Brown M., Sanchez E., Tattersall R.S., Manson J.J.; HLH Across Speciality Collaboration, UK. COVID-19: consider cytokine storm syndromes and immunosuppression. Lancet. 2020;395(10229):1033–1034. PMID: 32192578; PMCID: PMC7270045. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)30628-0
60. Akhmerov A., Marbán E. COVID-19 and the Heart. Circ. Res. 2020;126(10):1443–1455. PMID: 32252591. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.120.317055
61. Montalvan V., Lee J., Bueso T., De Toledo J., Rivas K. Neurological manifestations of COVID-19 and other coronavirus infections: A systematic review. Clin. Neurol. Neurosurg. 2020;194:105921. PMID: 32422545; PMCID: PMC7227498. DOI: 10.1016/j.clineuro.2020.105921
62. Paterson R.W., Brown R.L., Benjamin L., Nortley R., Wiethoff S., Bharucha T.et al. The emerging spectrum of COVID-19 neurology: clinical, radiological and laboratory findings. Brain. 2020;143(10):3104–3120. PMID: 32637987; PMCID: PMC7454352. DOI: 10.1093/brain/awaa240
63. Chen X., Laurent S., Onur O.A., Kleineberg N.N., Fink G.R., Schweitzer F., Warnke C. A systematic review of neurological symptoms and complications of COVID-19. J. Neurol. 2021;268(2):392–402. PMID: 32691236; PMCID: PMC7370630. DOI: 10.1007/s00415-020-10067-3
64. Yao X.H., He Z.C., Li T.Y., Zhang H.R., Wang Y., Mou H., Guo Q., Yu S.C., Ding Y., Liu X., Ping Y.F., Bian X.W. Pathological evidence for residual SARS-CoV-2 in pulmonary tissues of a ready-for-discharge patient. Cell. Res. 2020;30(6):541–543. PMID: 32346074; PMCID: PMC7186763. DOI: 10.1038/s41422-020-0318-5
Рецензия
Для цитирования:
Паценко М.Б., Глотко В.Л., Широков Е.А., Гайворонский И.Н. Патогенез поражений нервной системы и клинические синдромы новой коронавирусной инфекции COVID-19. Клиническая медицина. 2024;102(9-10):707–713. https://doi.org/10.30629/0023-2149-2024-102-9-10-707-713
For citation:
Patsenko M.B., Glotko V.L., Shirokov E.A., Gaivoronskii I.N. Pathogenesis of nervous system lesions and clinical syndromes of the new coronavirus infection COVID-19. Clinical Medicine (Russian Journal). 2024;102(9-10):707–713. (In Russ.) https://doi.org/10.30629/0023-2149-2024-102-9-10-707-713