深刻な COVID-19 は、人間の脳に老化のような変化を引き起こします

に掲載された最近の記事では、 自然の老化研究者らは、2019 年の重度のコロナウイルス病 (COVID-19) が脳の前頭皮質領域で老化のような変化を引き起こし、認知障害を引き起こすことを発見しました。 これらの調査結果は、COVID-19 から回復した個人の神経学的検査の重要性を強調しています。

勉強： 深刻な COVID-19 は、人間の脳における老化の分子的特徴に関連しています。 画像クレジット: Naeblys / Shutterstock.com

バックグラウンド

以前の研究では、重度の COVID-19 の後、全体的な認知能力が平均 10 年間低下したことが報告されています。 同様に、一部の報告では、COVID-19 が認知を司る脳領域である前頭皮質に損傷を与えることが示されています。

これらの観察にもかかわらず、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス 2 (SARS-CoV-2) による脳への影響の分子的証拠は不十分なままであり、現在の研究の研究者は老化の加速効果に似ていると仮定しています。

研究について

本研究では、研究者はリボ核酸配列決定 (RNA-seq) を通じて 54 人の個人から得られた前頭皮質サンプルを分析し、重度の COVID-19 に関連する老化に類似した分子シグネチャを特定しました。

剖検中に収集した後、相分離による RNA 抽出の前に、バイオセーフティレベル 2+ 手順を使用して凍結脳サンプルを調製しました。 その後、SARS-CoV-2 ゲノム アラインメントは、生のシーケンス リードを SARS-CoV-2 リファレンス ゲノムにアラインメントすることによって評価されました。 同様に、研究者らは生の配列決定リードを参照トランスクリプトームにアラインメントすることにより、差次的遺伝子発現 (DGE) を決定しました。

チームは、遺伝子セット濃縮分析 (GSEA) で 0.05 未満の誤検出率 (FDR) で、全トランスクリプトーム分析が DEG を生成した前頭皮質サンプルを特定しました。 トランスクリプトーム プロファイリング方法の偏りを減らすために、老化および対照コホートをトレーニングおよびテスト セットとして使用して、「老化指数」が考案されました。

高齢者コホートは、COVID-19 の重症患者 21 人で構成されていました。 1 人はアルツハイマー病 (AD) の病歴があり、もう 1 人はてんかんの病歴がありましたが、残りの 19 人は既知の神経障害を持っていませんでした。

高齢者グループは、無症候性 SARS-CoV-2 感染症の 23 歳の個人からも構成されていました。 対照群には、年齢と性別が一致し、SARS-CoV-2 に感染していない、神経障害のない 22 人のコントロールと、年齢と性別が一致し、AD を持つ非感染者が含まれていました。

人工呼吸器（VENT）または集中治療室（ICU）の治療歴がある22歳から85歳までの9人のSARS-CoV-2非感染者で構成される別の独立した対照コホートも、最終分析に含まれていました。

さらに、宗教秩序研究および記憶と老化プロジェクト (ROSMAP) のために脳を寄付した 633 人の別のサブセットからの前頭皮質トランスクリプトーム データが研究されました。 これらの個人は、生きている間にミニメンタルステート検査 (MMSE) を受けました。

このサブセットの人々は、平均 MMSE スコアに従って分類され、25 のスコアは高い認知能力を示し、25 未満のスコアは低い認知能力を示しました。 この演習は、研究者が COVID-19 関連のトランスクリプトーム変化と認知機能との関係をさらに評価するのに役立ちました。

調査結果

てんかんの 62 歳の個人と無症候性感染症の 23 歳を除いて、高齢コホートのすべての COVID-19 症例は、クラスタリング分析によって評価されるように、対照から遠く離れていました。 ICU/VENT コホートの高齢者も、高齢コホートの SARS-CoV-2 感染者の近くに集まっていました。

老化コホートのCOVID-19症例と、年齢および性別が一致した対照との間で、合計6,993度のDEGが特定されました。 これらの 2 つのコホート間で、3,330 度と 3,663 度がそれぞれ実質的にアップレギュレートされ、ダウンレギュレートされました。

重度の COVID-19 は、免疫経路のプラスの遺伝子濃縮をもたらしましたが、記憶および認知経路をマイナスに濃縮しました。 この疾患は、デオキシリボ核酸 (DNA) 損傷やカルシウム恒常性など、脳の老化に関連するいくつかの生物学的経路に対する細胞応答も混乱させました。 GSEA は、重度の COVID-19 と認知能力の低下との間に一貫した相関関係があることも明らかにしました。

加齢指数を活用した追加の分析により、重度の COVID-19 は、感染していない ICU/VENT および年齢と性別が一致した対照と比較して、脳の分子年齢をシフトさせることが確認されました。

興味深いことに、重度の COVID-19 患者のサンプルで観察された遺伝子発現の変化は、前頭皮質に SARS-CoV-2 RNA が存在するためではありませんでした。 代わりに、これらの変化は、前頭皮質におけるインターフェロン (IFN) および腫瘍壊死因子 (TNF) 応答経路のアップレギュレーションが原因で発生した可能性が高く、その後老化のような認知障害を引き起こしました。

結論

現在の研究では、重度の COVID-19 患者の老化に似た遺伝子発現の変化が特定され、回復した症例で観察された認知障害を説明しています。 さらに、結果は、循環する炎症性サイトカインがこれらの老化に関連する遺伝子発現の変化を媒介することを示しました。

これらの調査結果に基づいて、研究者は重度の COVID-19 から回復した人は神経学的フォローアップを受けることを推奨しています。 モニタリングと早期介入は、これらの個人の加齢に似た神経学的病状とその後の認知機能低下を潜在的に妨げる可能性があります.