Инфекция SARS-CoV-2, по-видимому, имеет различные механизмы, которые позволяют вирусу проникать в ЦНС и повреждать ее: системное гематогенное распространение или ретроградное распространение по нейронам. Эти два потенциальных нейротропных механизма SARS-CoV-2 представляют собой нарушение гематоэнцефалического барьера, приводящее к гибели нейрональных клеток из-за виремии, с одной стороны, и проникновение SARS-CoV-2 через обонятельную луковицу и последующий транспорт к нейронам головного мозга, с другой стороны [1]. Хотя нейроинвазивность SARS-CoV-2 еще не полностью изучена, многочисленные данные свидетельствуют о том, что вирус может проникать в ЦНС как гематогенным, так и нейрональным путем [2, 3].
Первый механизм осуществляется с помощью ангиотензинпревращающего фермента 2 (АПФ 2), который выступает в качестве функционального рецептора для SARS-CoV-2. Спайковый белок вируса взаимодействует с рецепторами AПФ 2, экспрессируемыми в нейронах и глиальных клетках головного мозга, что делает его восприимчивым к нейроинвазии. После связывания с рецептором AПФ 2 трансмембранная протеаза серин 2 (TMPRSS2) приводит к протеолитическому расщеплению и праймированию спайкового белка, что позволяет вирусу проникать в клетки-хозяина [3]. У людей рецепторы AПФ 2 экспрессируются в большом количестве в эпителии дыхательных путей, клетках почек, тонкой кишки, паренхиме легких, эндотелии сосудов и во всей ЦНС, включая нейроны, астроциты, олигодендроциты, черную субстанцию, желудочки, среднюю височную извилину, заднюю поясную извилину и обонятельную луковицу [4]. Таким образом, SARS-CoV-2 обладает потенциалом заражения нейронов и глиальных клеток, экспрессируемых по всей ЦНС.
После заражения дыхательных путей SARS-CoV-2 может проходить через эпителиальный барьер и получать доступ к кровотоку через инфицирование эндотелиальных клеток гематоэнцефалического барьера или гематоликворного барьера в сосудистом сплетении. Кроме того, SARS-CoV-2 может заражать лейкоциты, которые распространяются в другие ткани человеческого организма, а затем пересекают барьер, чтобы получить доступ к ЦНС; это называется механизмом троянского коня [3]. Лейкоциты выделяют провоспалительные цитокины, включая TNF, который повреждает олигодендроциты и нейроны. Они продуцируют хемокины, такие как CCL5, CXCL10 и CXCL11, которые индуцируют хемоаттракцию активированных Т-клеток. Астроциты выделяют хемокины, такие как CCL2, CCL5 и CXCL12, которые служат для привлечения большего количества инфицированных лейкоцитов. В целом в воспалительный процесс вовлечено гораздо больше факторов и SARS-CoV-2 в конечном итоге инициирует порочный круг нейровоспаления [2].