SARS-CoV-2 causa fusione tra neuroni
e tra neuroni e glia
ROBERTO
COLONNA
NOTE E NOTIZIE - Anno XX – 17 giugno
2023.
Testi
pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di
Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie
o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione
“note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati
fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui
argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione
Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
I virus di diverse famiglie, quali il virus della
rabbia, l’herpes simplex, l’Epstein-Barr, lo Zika, il
reovirus e SARS-CoV-2 possono infettare i neuroni e causare sintomi neurologici
come crisi epilettiche, disorientamento spazio-temporale (confusione), cefalea,
perdita del gusto e perdita dell’olfatto. Nei casi più gravi, le infezioni virali
del sistema nervoso centrale possono causare encefaliti, meningiti, deficit
neurologici potenzialmente irreversibili, quali paralisi, e morte. In parte le
manifestazioni cliniche originano dalla perdita dei neuroni infetti, ma alcuni
virus non uccidono le loro cellule ospiti e le sequele neurologiche croniche delle
loro infezioni non possono essere spiegate con la morte neuronica, e si ritiene
che siano in questione vari meccanismi neuropatologici ancora sconosciuti,
nella progressione che conduce a disfunzione cerebrale.
In tessuti diversi da quello nervoso, i virus con pericapside e i reovirus usano molecole specializzate
chiamate fusogeni per ottenere la fusione con
le membrane dell’ospite ed entrare nelle cellule. Questi virus poi usano l’apparto
molecolare della cellula per la produzione di costituenti virali, con fusogeni virali di nuova sintesi che modificano le membrane
cellulari conferendo loro la capacità di fusione con le cellule vicine. Da questa
fusione originano sincizi multinucleati che consentono la propagazione virale “dall’interno”
senza bisogno del rilascio di virioni nello spazio extracellulare.
La necessità, per una corretta fisiologia del
sistema nervoso centrale, di preservare l’integrità strutturale del neurone con
il suo programma funzionale è una nozione classica esposta oltre 100 anni fa da
Santiago Ramon y Cajal, premio Nobel per la Medicina con Camillo Golgi, che
scriveva pressappoco: “Il sistema nervoso è costituito da singole cellule
nervose che agiscono come unità individuali distinte e specifiche, che non
basano il loro sviluppo o la loro comunicazione sulla fusione cellulare”. Quest’affermazione
conseguente a studi condotti grazie al metodo di Golgi, ossia la colorazione
nera che ha rivelato per la prima volta la morfologia delle principali classi
di neuroni del cervello umano e di altri mammiferi, poneva termine a un’annosa
controversia che aveva visto la contrapposizione fra reticolaristi,
che sostenevano la continuità protoplasmatica fra i neuroni cerebrali, che
avrebbero costituito un unico grande sincizio, e cellularisti,
che avevano già compreso che il cervello è costituito da cellule come qualsiasi
altro organo del corpo.
In altri termini, l’integrità dell’individualità
cellulare è una condizione necessaria e inalienabile per la fisiologia cerebrale
e, dunque, se SARS-CoV-2 determina la fusione fra cellule nervose e/o gliali,
con questo processo può causare la sintomatologia neurologica spesso osservata.
Ramon Martinez-Marmol e colleghi hanno sottoposto a
verifica questa possibilità, ottenendo risultati di sicuro rilievo.
(Martinez-Marmol R. et al., SARS-CoV-2 infection and viral fusogens cause neuronal and glial fusion that compromises
neuronal activity. Science Advances
9 (23) – Epub ahead of print doi: 10.1126/sciadv.adg2248, 2023).
La provenienza degli autori è la seguente: Clem Jones Centre for Ageing Dementia Research,
Queensland Brain Institute, The University of Queensland, Brisbane (Australia);
Dementia Research Centre, Faculty of Medicine, Health and Human Sciences,
Macquarie University, Sydney (Australia); School of Chemistry and Molecular
Biosciences, Faculty of Science, The University of Queensland, Brisbane (Australia);
Queensland Brain Institute, The University of Queensland, Brisbane, QLD (Australia).
Molti virus impiegano molecole specializzate di
superficie chiamate fusogeni per entrare nella
cellula ospite, e gran parte di questi virus, incluso SARS-CoV-2, può infettare
il cervello ed è associata a sintomi neurologici gravi causati da meccanismi
ancora scarsamente conosciuti.
Ramon Martinez-Marmol e
colleghi hanno rilevato la fusione tra neuroni e tra neuroni e glia indotta dall’infezione
da SARS-CoV-2 nel topo e in organoidi di cervello umano, e hanno dimostrato che
l’unione fra cellule con perdita di integrità è causata dal fusogeno
virale, in quanto il processo può essere pienamente simulato dall’espressione
della proteina spike (S) di SARS-CoV-2, oppure dal non correlato fusogeno p15, proveniente dall’orthoreovirus
del babbuino.
L’osservazione sperimentale ha dimostrato che la
fusione neuronica è un evento progressivo, che porta alla formazione di grandi
sincizi multicellulari, e porta alla diffusione patologica di grandi molecole e
organuli cellulari.
La parte conclusiva dello studio, focalizzata all’analisi
delle conseguenze della fusione patologica sinciziale, è stata condotta
mediante l’imaging del Ca2+, che ha consentito di rilevare e
dimostrare che la fusione fra cellule dell’encefalo compromette in modo estremamente
grave la funzionalità neuronica.
Questi risultati forniscono una nuova importante
conoscenza circa i meccanismi mediante i quali SARS-CoV-2 (come altri virus)
attacca il sistema nervoso centrale, altera la sua funzione e causa
neuropatologia.
L’autore della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e
invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del
sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Roberto Colonna
BM&L-17 giugno 2023
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