新动物研究表明，SARS-CoV-2可侵入大脑并直接作用于脑细胞，引起神经炎症。研究人员将在病毒“红色棘突”簇中发现的棘突1（S1）注射到小鼠体内，发现它透过血脑屏障（BBB），不仅被大脑区域和脑部吸收，也可被其他器官吸收，特别是肺，脾脏，肝脏和肾脏。
主要研究者William A. Banks介绍，S1蛋白是COVID-19用来“抓取”细胞的蛋白，它穿过血脑屏障，是病毒进入大脑的良好模型。当诸如S1蛋白的蛋白质与病毒分离时，它们会进入大脑并引起紊乱，导致大脑释放细胞因子，进而引起炎症和随后的神经毒性。
神经系统症状
研究人员指出，COVID-19与多种中枢神经系统症状有关，包括味觉和嗅觉丧失，头痛，精神错乱，卒中和脑出血。SARS-CoV-2可能通过透过血脑屏障进入大脑，直接作用于负责其他身体功能的大脑中枢。因此，COVID-19的呼吸道症状可能部分是由于侵犯负责呼吸功能的大脑区域引起，而不仅仅是病毒在肺部位的作用引起。
图1. S1蛋白通过小鼠BBB转运
研究评估一种特定的病毒蛋白-S1，它是病毒棘突蛋白的一个亚基，探索注射到小鼠体内后是否可穿过BBB或进入其他器官。结果发现，当静脉注射S1（I-S1）后，可被从血液中清除，包括肺，脾，肾和肝在内的多个器官组织都吸收了它。值得注意的是，肝脏对I-S1的吸收更高，这主要是由于肝脏清除了血液中的这种蛋白质。此外，肺部摄取很重要，因为那是很多病毒作用的部位。
图2. I-S1从血液中清除并被周围组织吸收
注射后30 min，小鼠大脑中的I-S1发生“大部分降解”。这表明，I-S1完整进入BBB，但最终在大脑中降解。同时，到30 min时，一半以上的I-S1蛋白已穿过毛细血管壁，并完全进入脑实质和间质液空间以及其他区域。
男性结局更严重
研究人员通过注射脂多糖（LPS）在小鼠中诱发炎症状态，发现炎症增加了脑和肺中I-S1的摄取（其中摄取增加101％）。
结果表明，炎症可通过增加肺组织的吸收而增加S1毒性。而且，炎症也增加I-S1进入大脑的可能性，很可能是由于BBB破坏。在人类中，男性和APOE4基因型是感染COVID-19和不良结局的危险因素。研究者检查了表达人APOE3或APOE4（由小鼠ApoE启动子诱导）的雄性和雌性小鼠的I-S1摄取。
多重比较检测显示，在表达人类APOE3的雄性小鼠中，最快的I-S1摄取是在嗅球，肝脏和肾脏中。雌性小鼠脾脏中APOE3的摄取增加。这一发现可能与男性对更严重的COVID-19结果的敏感性增加有关。
除静脉注射I-S1外，研究人员还研究了鼻内给药的作用。他们发现，尽管I-S1也进入大脑，但其水平却比静脉内给药所诱导的水平低约十倍。
“吓人的把戏”
William A. Banks实验室已在阿尔茨海默氏病，肥胖症，糖尿病和艾滋病等疾病中研究了血脑屏障。该病毒可能通过释放人体中通过BBB进入大脑的其他细胞因子来引起炎症。相反，病毒本身可能会透过血脑屏障进入大脑，直接导致脑细胞释放自己的细胞因子。
这项研究的另一发现是，无论S1蛋白在大脑中做什么，都是整个病毒自身行为的模型，因为这些蛋白经常将病毒与病毒一同传播。临床意义在于，已患有COVID-19的人的抗体可能会针对S1。同样，诱导S1产生的COVID-19疫苗也可以。当抗体锁定在某物上时，它可防止其穿过血脑屏障。
确定性结果
美国内布拉斯加大学医学中心Howard E. Gendelman教授指出，这项研究很明确。文中强调的是大家所了解的，COVID-19是一种全身性疾病，不仅是呼吸道疾病，还涉及许多器官和组织，不仅引起肺部疾病，还可引起整个心脏，脑和肾脏问题。因此，S1蛋白质进入（大脑）并能在大脑中诱导反应这一事实是COVID-19复杂渐进性的一部分，是一重要发现。
参考文献
Elizabeth M. Rhea，Aric F.Logsdon，William A. Banks，etal.The S1 protein of SARS-CoV-2 crosses the blood–brain barrier in mice.Nat Neurosci.Published online December， 2020
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