Cell Rep丨华中科技大学孙宇团队揭示新冠病毒可直接感染内耳致听力损伤

问AI · 新冠病毒如何绕过炎症直接损伤听力?

2019冠状病毒病(COVID-19由SARS‑CoV‑2病毒感染引起。人群流行病学研究显示,SARS‑CoV‑2 感染与突发性感音神经性耳聋(SSNHL)存在关联。Kim等研究者的研究指出,青壮年在感染SARS‑CoV‑2后出现听力损失与突发性感音神经性耳聋的风险显著升高。这类听力损伤的发生可能与SARS‑CoV‑2 病毒对听觉系统的损害相关。部分感染SARS‑CoV‑2患者的听力损失会发展为永久性耳聋该症状可被视为 “长期新冠”(Long COVID)的表型,即SARS‑CoV‑2感染后急性期后遗症的范畴。在临床实践中,针对SARS‑CoV‑2感染相关听力损失,通常沿用突发性耳聋的治疗方案,使用糖皮质激素以减轻内耳炎症反应。然而,这类治疗的效果并不理想。因此,深入探索SARS‑CoV‑2感染对内耳的影响及其潜在机制具有至关重要的意义。

SARS‑CoV‑2感染可造成多组织损伤,相关机制已在小鼠模型中得到广泛研究。肺是SARS‑CoV‑2主要靶器官。研究表明,SARS‑CoV‑2病毒刺突蛋白(Spike)与人体血管紧张素转化酶2(hACE2)结合,介导病毒进入Ⅱ型肺泡上皮细胞。病毒进入细胞后激活Ⅰ型干扰素信号通路,伴随肺部单核细胞、中性粒细胞与活化T细胞大量浸润,肺组织中促炎细胞因子与趋化因子水平显著升高,最终引发严重间质性肺炎与肺实变。另有研究显示,在感染动物脑组织中可稳定检测到SARS‑CoV‑2 RNA,提示病毒可在肺外组织如中枢神经系统中复制。但基于hACE2-转基因小鼠模型的研究发现,肺部感染后会出现脑微血管损伤,而脑内病毒载量相对较低。这表明,脑部损伤更可能源于病毒感染引发的全身性炎症反应,间接破坏血脑屏障并加重神经炎症,而非病毒经血行途径直接侵入神经系统。

近期研究表明,在奥密克戎变异株感染后继发分泌性中耳炎患者的中耳积液中,可检测到SARS‑CoV‑2;并且病毒可在中耳积液中长期滞留。但截至目前,尚无研究证实 SARS‑CoV‑2能否感染内耳,感染途径尚未阐明

近日,华中科技大学孙宇唯一通讯在Cell Reports在线发表题为SARS-CoV-2 directly infects the inner ear and causes hearing dysfunction的研究论文。使用4种SARS-CoV-2毒株(原始株、Delta株、BA.1株和BA.2株)对K18-ACE2小鼠进行鼻内感染,证实:新冠病毒(SARS-CoV-2)可直接入侵内耳,靶向损伤螺旋神经节(SGNs),并通过刺突蛋白介导的应激颗粒调控异常而非炎症通路导致SGNs细胞凋亡,最终引起听力障碍,为新冠相关听力损失的临床治疗提供关键理论依据

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实验选用原始株、Delta、BA.1、BA.2四种SARS‑CoV‑2毒株,经鼻感染 K18‑ACE2小鼠,5 天即可在内耳耳蜗组织中检测到高载量SARS‑CoV‑2病毒 RNA和病毒衣壳蛋白(Spike、NP),证明SARS‑CoV‑2可直接侵入内耳并高效复制。SARS‑CoV‑2病毒特异性靶向耳蜗SGNs,造成神经细胞变性、数量显著减少;内耳毛细胞、血管纹等结构无明显损伤,损伤模式高度特异。内耳未检测到 IL‑6、IL‑2 等炎症因子显著升高,未观察到炎症因子风暴。SARS‑CoV‑2病毒感染SGNs后,过表达Spike进而抑制mTOR信号通路,mTOR抑制因子Deptor上调、mTOR复合物组分Rictor、Mtor表达及下游p-S6K1、p-4EBP1磷酸化水平显著降低,导致细胞翻译过程受阻、自噬功能被抑制。神经元细胞应激反应紊乱,G3BP1阳性应激颗粒大量形成、无法正常降解,细胞内出现异常相分离、蛋白聚集、胞内空泡化,最终导致螺旋神经节变性死亡。
本研究探究了4种SARS-CoV-2毒株(原始株、Delta株、BA.1株和BA.2株)感染所致K18‑ACE2小鼠内耳病理损伤模式及听力损失机制。 四种毒株均可经鼻感染后直接侵入内耳,靶向损伤螺旋神经节神经元。
SARS-CoV-2感染导致的螺旋神经节神经元丢失并非由病毒诱导的炎症反应引起,而是感染后病毒融合蛋白Spike的过表达导致宿主神经元细胞mTOR信号通路抑制,进而引起细胞应激颗粒异常聚集和诱发神经元凋亡。

文章来源:BioArtMED

文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124726003293