Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and glial cells: Insights and perspectives

Abstract

In December 2019, a pneumonia outbreak was reported in Wuhan, Hubei province, China. Since then, the World Health Organization declared a public health emergency of international concern due to a growing number of deaths around the globe, as well as unparalleled economic and sociodemographic consequences. The disease called coronavirus disease 2019 (COVID-19) is caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), a novel form of human coronavirus. Although coronavirus infections have been associated with neurological manifestations such as febrile seizures, convulsions, change in mental status, and encephalitis, less is known about the impact of SARS-CoV-2 in the brain. Recently, emerging evidence suggests that SARS-CoV-2 is associated with neurological alterations in COVID-19 patients with severe clinical manifestations. The molecular and cellular mechanisms involved in this process, as well as the neurotropic and neuroinvasive properties of SARS-CoV-2, are still poorly understood. Glial cells, such as astrocytes and microglia, play pivotal roles in the brain response to neuroinflammatory insults and neurodegenerative diseases. Further, accumulating evidence has shown that those cells are targets of several neurotropic viruses that severely impact their function. Glial cell dysfunctions have been associated with several neuroinflammatory diseases, suggesting that SARS-CoV-2 likely has a primary effect on these cells in addition to a secondary effect from neuronal damage. Here, we provide an overview of these data and discuss the possible implications of glial cells as targets of SARS-CoV-2. Considering the roles of microglia and astrocytes in brain inflammatory responses, we shed light on glial cells as possible drivers and potential targets of therapeutic strategies against neurological manifestations in patients with COVID-19. The main goal of this review is to highlight the need to consider glial involvement in the progression of COVID-19 and potentially include astrocytes and microglia as mediators of SARS-CoV-2-induced neurological damage.

Molecular and cellular mechanisms of central nervous system alteration in COVID-19

“…Наличие аносмии у пациентов с COVID-19 привело к формированию гипотезы о нейротропности SARS-CoV-2 [85].…”

“…Кроме нейронов, АПФ2 экспрессируется астроцитами и олигодендроцитами во многих отделах головного мозга, тогда как микроглия демонстрировала экспрессию АПФ2 преимущественно в средней височной извилине человека [17]. Авторы также обнаружили высокую экспрессию АПФ2 в обонятельной луковице и эндотелиальных клетакх, что подтверждает гипотезу о доступе SARS-CoV-2 в мозг через обонятельную луковицу или ГЭБ [85].…”

“…Этот термин был впервые использован для описания опасной для жизни чрезмерной и неконтролируемой общей активации иммунной системы, наблюдаемой при тяжелых формах реакции трансплантат против хозяина также имеет место при некоторых инфекционных заболеваниях [85]. Цитокиновый шторм представляет собой системную гипервоспалительную реакцию, завершающуюся, как правило, летальным исходом.…”

“…The role of mast cells in antiviral defense mechanisms and inflammatory reactions is discussed. Новый вирус SARS-CoV-2 является возбудителем пандемии коронавирусного заболевания 2019 (COVID- 19), которая возникла в декабре 2019 г. в Ухане, провинции Хубэй, в Китае [1,19,66,85]. Вспышка SARS-CoV-2не первая эпидемия коронавируса (CoV), возникшая в XXI веке: в эту классификацию были включены как SARS-CoV 2002 г., так и коронавирус ближневосточного респираторного синдрома 2012 г.…”

“…Коронавирусы могут вызывать широкий спектр респираторных, кишечных и неврологических заболеваний у животных и человека [85]. SARS-CoV-2 представляет собой одноцепочечный РНК-содержащий вирус, имеющий 79% и 50% идентичности с SARS-CoV и MERS-CoV соответственно [53].…”