معلومة

كيف يمكن لبعض الفيروسات أن تصل إلى الجهاز العصبي المركزي؟

كيف يمكن لبعض الفيروسات أن تصل إلى الجهاز العصبي المركزي؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أعلم أن فيروس التهاب السحايا المشيمية اللمفاوي (LCMV) يمكن أن يثير التهاب السحايا والتهاب الدماغ عندما يصل هذا الفيروس إلى الدماغ. ومع ذلك ، هناك فيروسات أخرى مثل Varicella (VSV) أو الفيروس المضخم للخلايا (CMV) أو الهربس (HSV) القادرة على الوصول إلى الدماغ ، وبالتالي المرور عبر الحاجز الدموي الدماغي (BBB) ​​وتلف الجهاز العصبي المركزي (CNS) ).

1) نظرًا لأن الحاجز الدموي الدماغي يسمح فقط بالانتشار الحر لبعض الجزيئات مثل الماء وبعض الغازات وجزيء الدهون القابل للذوبان ، كنت أتساءل عن الآلية التي يمكن للفيروس أن يمر بها عبر BBB.

2) نظرًا لأن الجهاز العصبي المركزي هو مساحة ذات امتيازات مناعية (حيث يكون نظام المناعة في الأساس خاضعًا للتنظيم) ، فكيف يقضي الجسم على الفيروس الذي وصل إلى الدماغ؟


تدخل بعض الفيروسات مثل داء الكلب إلى الأعصاب الطرفية ، وتنتقل عبر تلك إلى العمود الفقري ، دون عوائق.


كيف يمكن لبعض الفيروسات أن تصل إلى الجهاز العصبي المركزي؟ - مادة الاحياء

عادة ما تبدأ عدوى الفيروسات في الأنسجة المحيطية ويمكن أن تغزو الجهاز العصبي للثدييات (NS) ، وتنتشر في الجهاز العصبي المحيطي (PNS) ونادرًا ما يكون الجهاز العصبي المركزي (CNS). الجهاز العصبي المركزي محمي من معظم الإصابات بالفيروسات عن طريق الاستجابات المناعية الفعالة والحواجز متعددة الطبقات. ومع ذلك ، تدخل بعض الفيروسات إلى NS بكفاءة عالية عبر مجرى الدم أو عن طريق إصابة الأعصاب التي تعصب الأنسجة المحيطية مباشرة ، مما يؤدي إلى إضعاف أمراض المناعة المباشرة والمتواصلة. معظم الفيروسات في NS هي مسببات الأمراض الانتهازية أو العرضية ، لكن القليل منها ، وعلى الأخص فيروسات الهربس ألفا وداء الكلب ، قد تطورت لتدخل إلى NS بكفاءة وتستغل بيولوجيا الخلايا العصبية. من اللافت للنظر أن فيروسات الهربس ألفا يمكن أن تسبب عدوى هادئة في الجهاز العصبي المحيطي ، مع أمراض نادرة ولكنها قاتلة في كثير من الأحيان في الجهاز العصبي المركزي. نراجع هنا كيفية وصول الفيروسات إلى الجهاز العصبي المركزي المحمي جيدًا وانتشاره ، مع التركيز بشكل خاص على فيروسات الهربس ألفا ، التي تنشئ وتحافظ على عدوى NS المستمرة.


وظائف الدماغ

يشارك الدماغ تقريبًا في كل جانب من جوانب تجربتنا. إنها الساحة الرائعة حيث تلتقي التجربة البشرية مع علم الأحياء.

تتم معالجة تجاربنا ومشاعرنا وتخزينها وفي بعض الأحيان يتم إنشاؤها بواسطة عمليات فيزيائية وكيميائية في الدماغ. يمكن قياس أفكارنا ومشاعرنا كإمكانات فعلية لذكرياتنا وشخصياتنا شكل مادي مثل نقاط الاشتباك العصبي ، وهي فروع تربط الخلايا العصبية ببعضها البعض وتحدد كيفية تفاعلها.

يدرك دماغنا الألوان والأصوات والأحاسيس. إنه يدرك ويخلق حالات عاطفية. يحتوي على مهاراتنا الحركية ومركز لغتنا. كما أنه يفرز الهرمونات التي تنظم الوظائف اللاواعية لأجسامنا. جزء من الدماغ يسمى جذع الدماغ يرسل نبضات عصبية تتحكم في تنفسنا وتحافظ عليه!

تتضمن بعض الفئات العامة لوظائف الدماغ ما يلي:

  • تلقي المعلومات الحسية ومعالجتها
  • توجيه الحركة من خلال النبضات العصبية
  • يوجه التنفس من خلال جذع الدماغ
  • المساعدة في الحفاظ على توازن الجسم
  • المساعدة في توجيه الدورة التناسلية للجسم
  • تكوين الذكريات وتخزينها
  • مهارات التخزين والمعلومات المفاهيمية
  • خلق ومعالجة وتنظيم الحالات العاطفية
  • يُعتقد أن جزءًا معينًا من الدماغ قد يخلق الوعي من خلال توحيد كل هذه الوظائف في مصفوفة واحدة. هذه نتيجة جديدة نسبيًا وتحتاج إلى مزيد من الدراسة.

نظرًا لأن وظائف الدماغ & # 8217s كثيرة ، فمن الأسهل مناقشتها بمزيد من التفصيل من خلال النظر في وظيفة كل من الهياكل العديدة في الدماغ.


كيف يصل SARS-CoV-2 إلى الدماغ

صورة: تُظهر صورة المجهر الإلكتروني (قسم رفيع للغاية ، ملون صناعيًا) جزءًا من خلية مهدبة في الغشاء المخاطي الشمي. تم العثور على أعداد كبيرة من جزيئات SARS-CoV-2 السليمة (الحمراء) في الداخل. عرض المزيد

باستخدام عينات الأنسجة بعد الوفاة ، درس فريق من الباحثين من Charit & # 233 - Universit & # 228tsmedizin Berlin الآليات التي يمكن أن يصل بها الفيروس التاجي الجديد إلى أدمغة المرضى المصابين بـ COVID-19 ، وكيف يستجيب الجهاز المناعي للفيروس مرة واحدة نعم هو كذلك. تم نشر النتائج ، التي تظهر أن SARS-CoV-2 يدخل الدماغ عبر الخلايا العصبية في الغشاء المخاطي الشمي ، في علم الأعصاب الطبيعي*. لأول مرة ، تمكن الباحثون من إنتاج صور بالمجهر الإلكتروني لجزيئات الفيروس التاجي السليمة داخل الغشاء المخاطي الشمي.

من المعترف به الآن أن COVID-19 ليس مرضًا تنفسيًا بحتًا. بالإضافة إلى تأثيره على الرئتين ، يمكن أن يؤثر SARS-CoV-2 على نظام القلب والأوعية الدموية والجهاز الهضمي والجهاز العصبي المركزي. أبلغ أكثر من واحد من كل ثلاثة أشخاص مصابين بـ COVID-19 عن أعراض عصبية مثل فقدان أو تغيير حاسة الشم أو التذوق ، والصداع ، والتعب ، والدوخة ، والغثيان. في بعض المرضى ، يمكن أن يؤدي المرض إلى سكتة دماغية أو حالات خطيرة أخرى. حتى الآن ، كان الباحثون يشتبهون في أن هذه المظاهر يجب أن تكون ناجمة عن دخول الفيروس وإصابة خلايا معينة في الدماغ. ولكن كيف يصل SARS-CoV-2 إلى هناك؟ تحت القيادة المشتركة للدكتورة هيلينا رادبروش من قسم أمراض الأعصاب في Charit & # 233 ومدير القسم البروفيسور الدكتور فرانك هيبنر ، قام فريق متعدد التخصصات من الباحثين الآن بتتبع كيفية دخول الفيروس إلى الجهاز العصبي المركزي وغزو الدماغ بعد ذلك.

كجزء من هذا البحث ، قام خبراء من مجالات علم الأمراض العصبية وعلم الأمراض والطب الشرعي وعلم الفيروسات والرعاية السريرية بدراسة عينات الأنسجة من 33 مريضًا (متوسط ​​العمر 72) ماتوا في Charit & # 233 أو المركز الطبي الجامعي G & # 246ttingen بعد التعاقد مع COVID-19. باستخدام أحدث التقنيات ، قام الباحثون بتحليل العينات المأخوذة من الغشاء المخاطي لحاسة الشم لدى المرضى المتوفين ومن أربع مناطق مختلفة في الدماغ. تم اختبار كل من عينات الأنسجة والخلايا المتميزة بحثًا عن مادة جينية لـ SARS-CoV-2 و "بروتين سبايك" الموجود على سطح الفيروس. قدم الفريق أدلة على وجود الفيروس في هياكل تشريحية عصبية مختلفة تربط العينين والفم والأنف بجذع الدماغ. أظهر الغشاء المخاطي الشمي أعلى حمولة فيروسية. باستخدام بقع أنسجة خاصة ، تمكن الباحثون من إنتاج أول صور بالمجهر الإلكتروني لجزيئات الفيروس التاجي السليمة داخل الغشاء المخاطي الشمي. تم العثور عليها داخل الخلايا العصبية وفي العمليات الممتدة من الخلايا الداعمة (الظهارية) القريبة. يجب أن تكون جميع العينات المستخدمة في هذا النوع من التحليل القائم على الصور بأعلى جودة ممكنة. لضمان حدوث ذلك ، حرص الباحثون على أن تكون جميع العمليات السريرية والمرضية متوافقة بشكل وثيق ومدعومة ببنية تحتية متطورة.

يقول البروفيسور هيبنر: "تدعم هذه البيانات فكرة أن SARS-CoV-2 قادر على استخدام الغشاء المخاطي الشمي كمنفذ للدخول إلى الدماغ". ويدعم ذلك أيضًا القرب التشريحي القريب من الخلايا المخاطية والأوعية الدموية والخلايا العصبية في المنطقة. ويضيف اختصاصي أمراض الأعصاب: "بمجرد دخول الفيروس إلى الغشاء المخاطي لحاسة الشم ، يبدو أنه يستخدم وصلات تشريحية عصبية ، مثل العصب الشمي ، من أجل الوصول إلى المخ". "من المهم التأكيد ، مع ذلك ، على أن مرضى COVID-19 المشاركين في هذه الدراسة لديهم ما يمكن تعريفه على أنه مرض حاد ، ينتمون إلى تلك المجموعة الصغيرة من المرضى الذين ثبت أن المرض مميت لديهم. لذلك ، ليس من الممكن بالضرورة ، لنقل نتائج دراستنا إلى حالات المرض الخفيف أو المتوسط ​​".

لا يزال يتعين توضيح الطريقة التي ينتقل بها الفيروس من الخلايا العصبية بشكل كامل. يوضح الدكتور رادبروخ: "تشير بياناتنا إلى أن الفيروس ينتقل من خلية عصبية إلى خلية عصبية من أجل الوصول إلى الدماغ". وتضيف: "من المرجح مع ذلك أن الفيروس ينتقل أيضًا عبر الأوعية الدموية ، حيث تم العثور أيضًا على أدلة على وجود الفيروس في جدران الأوعية الدموية في الدماغ". إن فيروس SARS-CoV-2 بعيد كل البعد عن الفيروس الوحيد القادر على الوصول إلى الدماغ عبر طرق معينة. يوضح الدكتور رادبروخ أن "الأمثلة الأخرى تشمل فيروس الهربس البسيط وفيروس داء الكلب".

درس الباحثون أيضًا الطريقة التي يستجيب بها الجهاز المناعي للعدوى بفيروس SARS-CoV-2. بالإضافة إلى العثور على دليل على تنشيط الخلايا المناعية في الدماغ والغشاء المخاطي الشمي ، اكتشفوا الإشارات المناعية لهذه الخلايا في السائل الدماغي. في بعض الحالات التي تمت دراستها ، وجد الباحثون أيضًا تلف الأنسجة الناجم عن السكتة الدماغية نتيجة الانصمام الخثاري (أي انسداد الأوعية الدموية بسبب جلطة دموية). يشرح البروفيسور كروس: "في أعيننا ، يوفر وجود SARS-CoV-2 في الخلايا العصبية للغشاء المخاطي الشمي تفسيرًا جيدًا للأعراض العصبية الموجودة لدى مرضى COVID-19 ، مثل فقدان حاسة الشم أو التذوق". هيبنر. "وجدنا أيضًا SARS-CoV-2 في مناطق الدماغ التي تتحكم في الوظائف الحيوية ، مثل التنفس. ولا يمكن استبعاد أنه في المرضى الذين يعانون من COVID-19 الشديد ، فإن وجود الفيروس في هذه المناطق من الدماغ سيكون له تأثير متفاقم على وظائف الجهاز التنفسي ، مما يزيد من مشاكل التنفس بسبب عدوى السارس- CoV-2 في الرئتين. قد تنشأ مشاكل مماثلة فيما يتعلق بوظيفة القلب والأوعية الدموية. "

* مينهاردت ج وآخرون. ، غزو SARS-CoV-2 الشمي عبر الغشاء المخاطي كمنفذ لدخول الجهاز العصبي المركزي لدى الأفراد المصابين بـ COVID-19. نات نيوروسسي 2020. دوى: 10.1038 / s41593-020-00758-5

في هذه الدراسة

لم تكن هذه الدراسة ممكنة بدون موافقة المرضى و / أو أفراد أسرهم. الكتاب ممتنون للغاية لهم. تتطلب فحوصات ما بعد الوفاة التي يجريها أخصائيو أمراض الأعصاب وأخصائيي علم الأمراض على المرضى الذين ماتوا بسبب COVID-19 نفس المستوى من معدات الحماية الشخصية التي يتم استخدامها عند التعامل مع الأفراد على سبيل المثال. فيروس نقص المناعة البشرية أو السل. تم نشر نتائج هذه الدراسة كمطبوعة أولية (قبل مراجعة الأقران) في 4 يونيو 2020. بعد الانتهاء من عملية مراجعة الأقران ، تم نشر الورقة الآن في علم الأعصاب الطبيعي.

تنصل: AAAS و EurekAlert! ليست مسؤولة عن دقة النشرات الإخبارية المرسلة إلى EurekAlert! من خلال المؤسسات المساهمة أو لاستخدام أي معلومات من خلال نظام EurekAlert.


يكتشف الباحثون كيف يصل SARS-CoV-2 إلى دماغ مرضى COVID-19

تُظهر صورة المجهر الإلكتروني (قسم رفيع للغاية ، ملون صناعيًا) جزءًا من خلية مهدبة في الغشاء المخاطي الشمي. تم العثور على أعداد كبيرة من جزيئات SARS-CoV-2 السليمة (الحمراء) داخل الخلية وفي العمليات الخلوية. الأصفر: kinocilia. الائتمان: مايكل لاو / RKI & amp Carsten Dittmayer / Charité

يُظهر تلطيخ التألق المناعي خلية عصبية (وردية) داخل الغشاء المخاطي الشمي مصابة بفيروس SARS-CoV-2 (أصفر). تظهر الخلايا الداعمة (الظهارية) باللون الأزرق. الائتمان: Jonas Franz / Universitätsmedizin Göttingen

لا يزال يتعين توضيح الطريقة التي ينتقل بها الفيروس من الخلايا العصبية بشكل كامل. يوضح الدكتور رادبروخ: "تشير بياناتنا إلى أن الفيروس ينتقل من خلية عصبية إلى خلية عصبية من أجل الوصول إلى الدماغ". وتضيف: "من المرجح ، مع ذلك ، أن الفيروس ينتقل أيضًا عبر الأوعية الدموية ، حيث تم العثور أيضًا على دليل على وجود الفيروس في جدران الأوعية الدموية في الدماغ". إن فيروس SARS-CoV-2 بعيد كل البعد عن الفيروس الوحيد القادر على الوصول إلى الدماغ عبر طرق معينة. يوضح الدكتور رادبروخ أن "الأمثلة الأخرى تشمل فيروس الهربس البسيط وفيروس داء الكلب".

المرجع: & # 8220Olfactory عبر الغشاء المخاطي SARS-CoV-2 كمنفذ لدخول الجهاز العصبي المركزي لدى الأفراد المصابين بـ COVID-19 & # 8221 بواسطة Jenny Meinhardt ، Josefine Radke ، Carsten Dittmayer ، Jonas Franz ، Carolina Thomas ، Ronja Mothes ، Michael Laue ، جوليا شنايدر ، سيباستيان برونينك ، سيلينا جريويل ، مالتي ليمان ، أولغا حسن ، توم أشمان ، إليسا شومان ، روبرت لورينز تشوا ، كريستيان كونراد ، رولاند إيلز ، فيرنر ستينزل ، مارك ويندجاسن ، لاريسا روسلر ، هانز هيلمار غوبل ، هانز ر. هوبير مارتن ، وأندرياس نيتشه ، ووالتر ج.شولتز شيفر ، وسامي هكروش ، ومارتن إس وينكلر ، وبيورن تامبي ، وفرانزيسكا شايب ، وبيتر كورتفيليسي ، وديرك رينهولد ، وبريتا سيغموند ، وأنجا أ.كول ، وسيفر إليستكورتاج ، وديفيد. مايكل تسوكوس وباربرا إنجولد هيبنر وكريستين ستاديلمان وكريستيان دروستن وفيكتور ماكس كورمان وهيلينا رادبروش وفرانك إل هيبنر ، 30 نوفمبر 2020 ، علم الأعصاب الطبيعي.
DOI: 10.1038 / s41593-020-00758-5

المزيد عن SciTechDaily

تظهر الدراسة أن مرض باركنسون & # 8217s ينطوي على تدهور في نظام الشم

المحاكاة الحيوية النانوية الجديدة يمكن أن تمتص SARS-CoV-2 وتعالج COVID-19

تم تحديد العامل الفيروسي الذي يضعف الاستجابات المناعية لدى مرضى COVID-19

أخبار سيئة - يصيب فيروس كورونا SARS-CoV-2 خلايا الأمعاء ويتكاثر هناك

يقوم المهندسون الحيويون في Tufts بإنشاء أنسجة وظيفية ثلاثية الأبعاد تشبه الدماغ

ابتكر الباحثون فيروسًا يحاكي SARS-CoV-2 ، و COVID-19 Coronavirus - وإليك السبب

COVID-19 المريض صفر: تحليل البيانات يحدد "أم" جميع جينومات SARS-CoV-2

يحدد الباحثون نقاط دخول جديدة محتملة لـ SARS-CoV-2 / COVID-19 في جسم الإنسان

تعليقان على "اكتشف الباحثون كيف يصل SARS-CoV-2 إلى دماغ مرضى COVID-19"

أحسنت فريق J amd. يثبت فرضيتي أن المرأة هي الجنس المتفوق. الإصدار 2.0 متفوق دائمًا على الإصدار 1.0. لقد تضاعف احترامي للرئيس الديمقراطي الأخير لدولة جورجيا. اعترافه بأنه اشتهى ​​أعضاء آخرين من الجنس الآخر وأن ذلك علنيًا أمر مثير للإعجاب حقًا. ومع ذلك ، لم يتصرف أبدًا وفقًا لمثل هذه الدوافع وضبطه الذاتي أمر مثير للإعجاب حقًا. بالمناسبة ، هذه الدوافع غير طبيعية في كل الأنواع ، لكن الاختلاف بين البشر وآخرون هو حرية الاختيار التي يمنحها الله سبحانه وتعالى للإنسان ، الذي خلقه على صورته.

العودة إلى الجوانب الطبية لهذه الورقة.

لقد اشتبهت واعتقدت أن الدماغ متورط وأن فرضيتي الأولية لم تكن دقيقة أو كاملة أن الدم كان الناقل للفيروس ويصيب جميع الأعضاء. قادتني تقارير الضرر العصبي إلى نفس النتيجة بشكل بديهي والتي تم تأكيدها الآن من خلال أبحاثك.

كنت أعرف دائمًا أن الدماغ هو المتحكم وأن جميع أعضاء الجسم يتم التحكم فيها عادة بواسطة الدماغ. كنت أعلم أنه يجب أن يكون متورطًا منذ اليوم الأول ، لأنه بدون إصابة نفس الشخص بالعدوى ، فإن تقارير الضرر العصبي لم تكن منطقية.

إن تقعر الحاجز الدماغي ليس بهذه البساطة ويجب أن يكون الفيروس مسلحًا جيدًا ليتمكن من اختراقه /

لكن الآلية وكيف فعلت ذلك كانت بعيدة عني ، حتى ظهرت هذه الورقة. ما زلنا نبحث عن حلول كيميائية وقد تلعب دورًا في ذلك من خلال تمكين نفس الشيء الذي يبدو أن بعض المكونات المذكورة لديها القدرة على القيام بذلك.

ومع ذلك ، إليك نظرية أخرى يجب على المجتمع العلمي استكشافها. تمامًا مثل النظام البيئي للإنسان والثدييات ، لديه العديد من الأنظمة المختلفة التي تحتاج إلى العمل كفريق جيد التزيت ، حتى يظل الجسم بصحة جيدة ، وكذلك جميع هذه الأنظمة التي تشكل النظم البيئية للإنسان والثدييات ، وتسمح بعملها بسلاسة و بطريقة متكاملة تمامًا (الجهاز التنفسي ، الدورة الدموية ، الجهاز التنفسي ، الجهاز الهضمي ، إلخ) يبدو أن هناك نظامًا للدورة العصبية مرتبطًا بالدماغ (جهاز التحكم) ، والذي يمكن اختراقه بواسطة الفيروسات ومسببات الأمراض والبكتيريا غير الصديقة. على الرغم من أن هذا قد لا يكون سهلاً ، إلا أنه يبدو أنه يحدث. إن التداعيات على الأوبئة في المستقبل مقلقة للغاية.

ما لم تكن الأسباب الجذرية لجميع هذه الانتهاكات ، والتي تحدد كيفية إعاقة وحدة التحكم ، ويتم وضع الحماية ضد الأسباب الجذرية لمثل هذه الانتهاكات لتقليلها إلى الحد الأدنى ، فإن إصلاحات المساعدة الشريطية المؤقتة هذه لن تمنحنا حلاً نظاميًا يقلل المخاطر.

مثير للإعجاب. بعض الأفكار للنظر فيها.

1. العدد 11 لا 9. لماذا اقول ذلك؟ ربما تحطم كوكبان وخلقا حزام كوبيير.

2. قد تكون بعض الكواكب قد نجت من السحب الثقالي من أحد أنظمة النجوم الشمسية وأنشأت v مدارًا خاصًا بها!

3. سرعة المدارات وانحرافها وكذلك تسارعها / تباطؤها قد يكون لها دور في فهم الكون والإجابة على السؤال ، لماذا نحن هنا!

الرياضيات هي ملكة العلوم. يحصل على القليل من الاحترام. يحتاج للتغيير.

الآراء المعبر عنها شخصية.

اترك تعليقا إلغاء الرد

الإشتراك

SciTechDaily: موطن لأفضل أخبار العلوم والتكنولوجيا منذ عام 1998. مواكبة آخر أخبار scitech عبر البريد الإلكتروني أو وسائل التواصل الاجتماعي.

المواد شعبية

Jezero Crater & # 8217s & # 8220Delta Scarp & # 8221 - أحد علماء NASA Perseverance Rover & # 8217s صورة المريخ المفضلة

توفر اللقطة المفضلة لعالم المركبة الجوالة المثابرة من مهمة المريخ الشاب زاوية جديدة على ميزة سطح قديمة ومثيرة للاهتمام. اسأل عن أي مساحة & # 8230


كيف تتطور الفيروسات

الطفرات الجينية

من حيث الجوهر ، تتطور الفيروسات بنفس الطريقة التي يتطور بها أي كائن حي آخر. تنطبق جميع القواعد الأساسية للتطور. عندما تكون هناك معلومات وراثية أو طفرات أو أخطاء في مادة وراثية منسوخة يمكن أن تتسلل. وبما أن الجينات تحدد السمات ، يمكن أن تؤدي الطفرات الجينية إلى قدرات جديدة للفيروسات. على سبيل المثال ، يمكن للفيروس الذي لديه طفرة جديدة (أو مجموعة من الطفرات) أن يكتسب القدرة على إصابة أنواع جديدة. بدلاً من ذلك ، يمكن للفيروس الخفيف أن يكتسب بعض الخصائص الجديدة ويصبح شديدًا.

ما & # 8217s أسوأ ، تتطور العديد من الفيروسات بسرعة. لما ذلك؟ ذلك لأنهم يخزنون معلوماتهم الجينية بشكل مختلف عما نقوم به ، وهذه الطريقة في التخزين لها معدل تحور أعلى. تحتوي معظم الكائنات الحية على الحمض النووي باعتباره نظام التخزين الجيني الأساسي ، ومع ذلك فإن العديد من الفيروسات تخزن معلوماتها في الحمض النووي الريبي.

ما هي DNA و RNA؟ لا داعي للقلق بشأن ذلك لفهم هذه المقالة. قصة قصيرة طويلة: تخزن أجسامنا المعلومات الجينية في الحمض النووي وتستخدم الحمض النووي الريبي كمنتج وسيط لبناء الأشياء التي تحتاجها.

عندما تتكاثر نحن أو خلايانا ، يتعين على أجسامنا نسخ كل حمضنا النووي عندما تتكاثر الفيروسات ، ويتم نسخ كل الحمض النووي الريبي الخاص بها. ينطوي تكرار الحمض النووي على التدقيق الإملائي بعد ذلك ، لكن الحمض النووي الريبي لا يفعل ذلك. لذلك ، تميل فيروسات الحمض النووي الريبي (على سبيل المثال ، الإنفلونزا وفيروسات كورونا وداء الكلب وغيرها) إلى التحور والتطور على أساس أسرع بكثير من الكائنات الحية القائمة على الحمض النووي. تصل إلى ملايين المرات أسرع.

للمقارنة ، يفصل بين البشر والشمبانزي ستة ملايين سنة مستقلة من التطور وهما مختلفان بشكل ملحوظ. تخيل درجة مماثلة من التغيرات التطورية تحدث أسرع مليون مرة - في غضون ست سنوات فقط. من الصعب تخيل & # 8217s ، ولكن هذه هي السرعة التي تتطور بها بعض الفيروسات.

ومع ذلك ، هذا ليس سوى غيض من فيض. بعض الفيروسات ، مثل الإنفلونزا وفيروسات كورونا وغيرها ، لديها خدعة إضافية في سواعدها.

إعادة التجميع

عندما تصيب سلالتان من الفيروسات ، مثل فيروس الأنفلونزا ، نفس المضيف ، يبدأ تكرارها ، بالمعنى المجازي ، في الحدوث على نفس خطوط التجميع. هذا يخلق خلط.

للتوضيح ، تخيل نفسك تجمع سيارات تختار بشكل عشوائي أجزاء من نموذجين مختلفين. ربما ربحت & # 8217t تصنع سيارة ذات عجلتي توجيه ، لكن السيارة ذات التوجيه من أحد الطرازين والمصابيح من الطراز الآخر لن تكون نادرة. نتيجة لذلك ، سيمتلئ المرآب الخاص بك بخط من السيارات الفريدة من نوعها في العالم. بسبب التوافق الجزئي ، قد لا يتمكن بعضها ، أو حتى الكثير منها ، من القيادة. ومع ذلك ، فإن جزءًا صغيرًا قد يتحول إلى شيء رائع.

تحدث أشياء مماثلة مع الفيروسات ، وهي شائعة بشكل خاص مع فيروسات الإنفلونزا وهي السبب الأساسي الذي يجعلنا نرى سلالات جديدة في كثير من الأحيان.

عندما يصاب حيوان بسلالتين أو أكثر من سلالات الفيروس ، فمن المرجح أن تظهر سلالات إخبارية. معظمهم سوف يبطلون ، لكن البعض ، وواحد من المليار أكثر من كاف ، سيكون لديهم قوى خارقة جديدة.

هذه ، في الواقع ، آلية لكيفية ظهور سلالة جديدة من إنفلونزا الخنازير ، والتي كانت قادرة على إصابة البشر في عام 2009 ، ومن المحتمل كيف ظهر فيروس كورونا الجديد من الخفافيش.


تحبط بعض الفيروسات الدفاعات البكتيرية بأبجدية جينية فريدة

بعض الفيروسات التي تصيب البكتيريا من Siphoviridae (يسار) و بودوفيريدي (يمين) العائلات الموضحة هنا تستخدم حرف DNA مختلفًا ، Z ، بدلاً من المعيار A.

مكتبة صور العلوم / Alamy Stock Photo

شارك هذا:

توضح بعض الفيروسات القاتلة للبكتيريا تعليماتها الجينية بأبجدية DNA مختلفة.

منذ أكثر من 40 عامًا ، أفاد العلماء في روسيا أن نوعًا من العاثيات يُدعى cyanophage S-2L يستبدل لبنة بناء الحمض النووي الأدينين ، المعروف باسم A ، بـ 2-aminoadenine ، المعين Z. لكن لم يعرف أحد كيف انتقلت العاثية من A إلى Z أو لماذا.

بعد عقود من التساؤل ، اكتشفت مجموعتان مستقلتان من العلماء كيف تصنع الفيروسات Z في تعليماتها الوراثية ، وأحد أسباب قيامها بذلك ، حسبما أفاد الفريقان في ثلاث دراسات في 30 أبريل. علم.

النتائج لها آثار على أصول الحياة على الأرض ، والبحث عن الحياة على الكواكب الأخرى والتطبيقات المحتملة المتعددة في الطب الحيوي والبيولوجيا التركيبية وعلوم المواد والحوسبة ، كما يقول فارين إيزاك ، عالم الأحياء الجزيئية والتركيبية في جامعة ييل والذي شارك في تأليف تعليق. في نفس العدد من علم. "إنه اكتشاف أساسي حقًا."

اشترك للحصول على أحدث من أخبار العلوم

عناوين وملخصات من أحدث أخبار العلوم من المقالات ، يتم تسليمها إلى بريدك الوارد

في التسعينيات ، كان فيليب مارليير ، عالم الأحياء الخارجية في معهد باستير في باريس ، "يبحث عن أمثلة مختلفة عن الحياة كما نعرفها" ، عندما صادف دراسة روسية عام 1977 تصف داء السيانوفاج بحمض نووي غير عادي. بعد الحصول على عينة من الفيروس ، فك مارليير وزملاؤه مجموعة كاملة من التعليمات الجينية أو الجينوم للعاثة.

في جينوم الفيروس ، وجد الباحثون تعليمات لبناء إنزيم ، يُدعى PurZ ، يمكنه تنفيذ الخطوة الأولى في صنع Z - المعروف أيضًا باسم ديامينوبورين. سجل معهد باستير براءة اختراع عن الإنزيم باسم مارليير في عام 2003.

مع وجود الإنزيم في متناول اليد ، "أصبح من الواضح تمامًا كيف تم تصنيع Z ، لكننا لم [نجري] أي تجارب لإثبات أننا كنا على حق" ، كما يقول مارليير ، رئيس النقابة الأوروبية لعلماء وصناع الصناعة في برلين حاليًا. . توقف المشروع لعدة أسباب.

لم ينشر الباحثون النتائج التي توصلوا إليها حتى الآن ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن PurZ لم يكن الإنزيم الذي كانت تبحث عنه مارليير. بدلاً من ذلك ، يقول إنه كان يأمل في العثور على إنزيم مختلف ، وهو بوليميراز يرفض الأدينين ويبني بدلاً من ذلك الحمض النووي مع Z بدلاً منه. يقول: "شعرت بخيبة أمل كبيرة جدًا ، لأن البوليميراز الذي كنت أتوق إليه لا يمكن اكتشافه في تلك العاثية."

في الواقع ، إن بوليميراز هذه العاثية لم يكن ما كان يبحث عنه. وجد المتعاون مع مارليير ، بيير ألكسندر كامينسكي وزملاؤه ، أن بوليميريز سيانوفاج S-2L ليس صعب الإرضاء بشأن استخدام A أو Z. وبدلاً من ذلك ، يعمل إنزيم فيروسي آخر يسمى DatZ على تحلل كتل بناء الأدينين ، مما يترك البوليميراز بلا خيار سوى استخدام Z ، Kaminski ، عالم الكيمياء الحيوية في معهد باستير ، وزملاؤه تقرير 23 أبريل في اتصالات الطبيعة.

بحثت مارليير بشكل دوري في قواعد البيانات الجينية عن العاثيات الأخرى التي تحتوي على PurZ وقد تحتوي على بوليميراز صعب الإرضاء. ثم قبل حوالي أربع سنوات ، قال: "حصلت على نتائج. دينغ دينغ دينغ! ولم أحصل على واحدة فقط. حصلت على 12. وبنجو ، بجوار جين PurZ هذا كان ، خمن ماذا ، جين بوليميراز. آها! "

ال Siphoviridae أفاد الباحثون أن العاثيات التي تصيب مجموعة واسعة من البكتيريا تحتوي على نسخ من البوليميراز ، تسمى DpoZ ، والتي تقوم بإدخال Z بدلاً من A في الحمض النووي للفيروسات. سجلت مارليير براءة اختراع على الإنزيم.

كيف يختلف رابط DNA & # 8217s Z-T عن رابطة A-T القياسية

د. تشيرنيكي وآخرون/اتصالات الطبيعة 2021 سي تشانغ

يرتبط أدينين قاعدة الحمض النووي المعياري ، المعروف باسم A (يسار) ، بشريكه الثايمين ، المعروف باسم T (على اليمين) ، عبر رابطتين هيدروجينيتين (برتقالية).

د. تشيرنيكي وآخرون/اتصالات الطبيعة 2021 سي تشانغ

تحتوي القاعدة 2-aminoadenine ، والتي تسمى أيضًا Z (يسار) ، على مجموعة أمينية أخرى (NH2، أحمر) من الأدينين. تسمح هذه الإضافة لـ Z بتكوين رابطة هيدروجين إضافية (برتقالية) مع الثايمين ، مما يجعل الاقتران Z-T أكثر ثباتًا من أزواج A-T.

يقول Huimin Zhao ، عالم الأحياء الاصطناعية في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، إن الأبجدية البديلة يمكن استخدامها على نطاق أوسع بكثير مما كان يعتقد سابقًا. يتذكر أنه سمع لأول مرة عن العاثيات التي تستخدم الحمض النووي المحتوي على Z في حفل عشاء قبل بضع سنوات. ولم يكن يعلم أن العلماء الفرنسيين ما زالوا يعملون على حل اللغز ، فقد بحث أيضًا في قواعد البيانات ووجد 60 عاثية تحتوي على PurZ ، بما في ذلك العاثيات من كلا الجراثيم. Siphoviridae و بودوفيريدي العائلات. كما عمل فريقه أيضًا على المسار الكيميائي الحيوي الذي تستخدمه العاثيات لصنع ودمج Z ، ووجدوا الإنزيمات التي تحلل A.

فقط لأن العاثيات تحتوي على الإنزيمات ، فهي لا تستخدم بالضرورة Z في حمضها النووي. لذلك اختار تشاو وزملاؤه في الصين فجوة تسمى SH-Ab 15497 تصيب Acinetobacter البكتيريا ، وأكد أن أبجدية الحمض النووي الخاصة بها تحتوي أيضًا على Z بدلاً من A ، وفقًا لتقارير فريقه.

استبدال As بـ Zs

لا يزال سبب اهتمام العاثيات بالحمض النووي غير التقليدي مجهولاً. إحدى الفرضيات هي أن استبدال A بـ Z هو إجراء مضاد ضد إنزيمات الدفاع البكتيري ، والمعروفة باسم إنزيمات التقييد ، التي تقطع الحمض النووي من العاثيات الغازية. وجد تشاو وزملاؤه أن مثل هذه الإنزيمات تواجه صعوبة في التعرف على الحمض النووي الذي يحتوي على قواعد Z وقطعه. يقول: "تحاول العاثية تجنب أن يتم تدميرها من قبل المضيف". "هذه حقًا آلية حماية للعاثية."

يقول ستيفن بينر ، الكيميائي وعالم الأحياء الفلكية في مؤسسة التطور الجزيئي التطبيقي في ألاتشوا بولاية فلوريدا ، إنه أيضًا جزء من سباق تسلح لا ينتهي بين العاثيات والبكتيريا. كن هناك. يقول: "لقد أغفلنا هذا الشكل من الحياة على الأرض لأن أدواتنا الجزيئية لم تسمح لنا بالبحث عنه". "ما فعله هؤلاء الأشخاص هو اكتشاف محيط حيوي كامل كان مفقودًا من مخزوننا."

يقول فلويد روميسبيرج ، عالِم الأحياء الاصطناعية في موقع شركة سانوفي العالمية للأدوية والتكنولوجيا الحيوية ، في لا جولا بولاية كاليفورنيا ، إنه من المثير للجدل ما إذا كانت العاثيات المحتوية على Z هي أشكال جديدة من الحياة (ناهيك عن الجدل الدائر حول ما إذا كانت الفيروسات حية). إنه يفتح إمكانيات جديدة ، كما يقول ، لماهية الحياة وكيف كانت وما يمكن أن تصبح.

"الحياة ليست بالضبط كما كنا نظن أنها كانت. يقول ، مشيرًا إلى الأحرف الأربعة لأبجدية الحمض النووي القياسية. "ما يقوله هو أن الحياة يمكن أن تكون أكثر تنوعًا."

قد يؤثر هذا الإدراك على البحث عن الحياة على الكواكب الأخرى (SN: 4/18/16). غالبًا ما يفترض العلماء أنه يجب عليهم البحث عن الجوانين والثايمين والأدينين والسيتوزين ، وهي قواعد الحمض النووي كما عرفناه حتى الآن. لكن ربما يجب على الباحثين أن يبحثوا عن 2-aminoadenine ، القاعدة Z ، بدلاً من ذلك ، كما يقول بينر.

بعد كل شيء ، يشكل Z ثلاثة روابط هيدروجينية مع الثايمين ، بدلاً من الروابط الهيدروجينية التي تربط أزواج القاعدة A-T معًا. وهذا يجعل الحمض النووي المقترن Z-T أكثر استقرارًا وقدرة على مواجهة الظروف الأكثر سخونة أو قسوة مما يستطيع الحمض النووي التقليدي ، كما يقول.

Bacteriophage SH-Ab 15497 (كما هو موضح في هذه الصورة المجهرية الإلكترونية) ، الذي يصيب راكدة بومانية، يستبدل A بـ Z في جينومه. يساعد تبديل الأحرف الفيروس على التهرب من الإنزيمات البكتيرية التي قد تدمر الحمض النووي للعاثية. Y. هوا وآخرون/الحدود في علم الأحياء الدقيقة 2017

Bacteriophage SH-Ab 15497 (كما هو موضح في هذه الصورة المجهرية الإلكترونية) ، الذي يصيب راكدة بومانية، يستبدل A بـ Z في جينومه. يساعد تبديل الأحرف الفيروس على التهرب من الإنزيمات البكتيرية التي قد تدمر الحمض النووي للعاثية. Y. هوا وآخرون/الحدود في علم الأحياء الدقيقة 2017

مع الاستقرار الإضافي ، قد يتساءل المرء لماذا لا تستخدم جميع الكائنات الحية على الأرض Z. الاستقرار ليس كل شيء ، كما يقول روميسبيرج. يجب فك الحمض النووي وفصله لنسخه. قد يكون من الصعب القيام بذلك مع أزواج القواعد Z-T. يغير Z أيضًا كيفية انحناء وانحناء الحمض النووي ، مما يجعل من الصعب حزمه في مساحات ضيقة بالطريقة التي يمكن بها للمادة الجينية المحتوية على A. قد يجعل ذلك أكثر جاذبية للكائنات الحية الأخرى.

أو ربما كان مجرد حادث جاء فيه "أ" أولاً. بمجرد أن تبدأ الخلايا في استخدام هذه القاعدة ، سيتعين تغيير الكثير من الأشياء لتتحول تمامًا إلى قاعدة أخرى ، كما يقول روميسبيرج ، الذي كان يعمل منذ سنوات لحث البكتيريا على دمج قواعد الحمض النووي الغريبة (SN: 5/7/14).

تواجه الخلايا صعوبة في التبديل نظرًا لوجود العديد من الأجزاء المختلفة التي يجب تغييرها لاستيعاب قاعدة DNA جديدة. يقول روميسبيرج إن الجينومات التي تم تجريدها من الفيروسات أكثر مرونة: فهي تحمل آلات أقل لأنها تجعل المضيف يقوم بمعظم العمل. حتى Z-phage يقوم بالخطوة الأولى فقط في صنع Z والاعتماد على العديد من الإنزيمات المضيفة لإنهاء الوصفة. لا يزال من غير المعروف ما إذا كان بإمكان الكائنات الخلوية كتابة Z في حمضها النووي أيضًا.

أسئلة أو تعليقات على هذه المقالة؟ راسلنا على [email protected]

تظهر نسخة من هذه المقالة في عدد 5 يونيو 2021 من أخبار العلوم.


أنظمة الأحياء

- تم إنشاؤه عن طريق انتشار K + خارج الخلية من خلال قنوات في الغشاء - BC [] يكون K + أكبر بكثير داخل الخلية ، ويتم إنشاء تدرج كيميائي يدفع أيون البوتاسيوم خارج الخلية

معادلة تتنبأ بالجهد المطلوب لموازنة قوة الانتشار التي تدفع أيونًا عبر غشاء شبه نافذ من الجانب ذي التركيز العالي إلى الجانب ذي التركيز المنخفض

حالة الراحة: -70mV
- التدفق المفاجئ للـ Na
- حافز العتبة- يضمن حدوث AP (يدخل فترة الحران المطلقة حيث يستحيل حدوث AP آخر في هذا الوقت) - كل شيء أو لا شيء - أي مبشرة تحفيز من حافز العتبة تخلق نفس الحجم المحتمل للعمل - إذا كانت العتبة تم الوصول إلى التحفيز ، ولكن ببطء شديد قد لا يحدث جهد فعل (يسمى الإقامة)

إزالة الاستقطاب: AP تصبح أكثر +

جهد الفعل: أعلى الذروة ، تدفق Na - يحدث عند تلال محور عصبي

عودة الاستقطاب: يصبح AP أكثر -
-K + يترك الخلية
- تغلق قنوات Na + عند -55mV

فرط الاستقطاب: يذهب إلى حوالي 90mV
- قنوات الجهد K + تغلق الانتشار السلبي الأبطأ


كيف تعمل الفيروسات؟

لا تستطيع الفيروسات صنع فيروسات جديدة من تلقاء نفسها. بدلاً من ذلك ، يستولون على الخلايا ويخدعون الخلية لصنع فيروسات جديدة. لدخول الخلية ، يطفو الفيروس على الخلية أو يهبط عليها ، ثم يلتصق بمستقبل. المستقبلات عبارة عن بروتينات على سطح الخلايا تعمل مثل الأقفال. سوف تناسب فقط مفتاح معين. الفيروس المخادع لديه نسخة من هذا المفتاح. تتشكل البروتينات الموجودة على سطح الفيروس تمامًا مثل المفاتيح وتتناسب مع المستقبل. يبدأ هذا عملية تؤدي إلى دخول الفيروس إلى الخلية بأكملها ، أو حقن الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي في الخلية.

بمجرد دخول الفيروس إلى الخلية ، يمكنه استخدام الخلية لإنتاج المزيد من الفيروسات. يمكن للفيروس القيام بذلك لأن الفيروسات والخلايا تشتركان في شيء مهم: كلاهما يستخدم الحمض النووي والحمض النووي الريبي. DNA و RNA جزيئات تعمل مثل التعليمات. تنقل الفيروسات تعليمات الحمض النووي والـ RNA إلى الخلية ، وتخدع الخلية لتتبعها. تتبع الخلايا تعليمات الفيروس وتصنع جميع الأجزاء اللازمة للفيروس. حتى أن الخلايا تستخدم أدواتها الخاصة ومقاتلاتها القتالية الخام لأجزاء الفيروس. يمكن بعد ذلك تجميع نسخ جديدة من الفيروسات داخل الخلية. في النهاية ، تهرب جزيئات الفيروس الجديدة من الخلية ، وغالبًا ما تقتلها. تستمر هذه الفيروسات الجديدة في العثور على المزيد من الخلايا لإصابتها.

كان Martinus Beijerinck هو العالم الذي أطلق على هذه الجسيمات المعدية اسم "الفيروس". He wasn’t sure yet what viruses looked like, just that they were much smaller than bacteria, so he thought a virus was some sort of toxin.

In humans, viruses that cause disease like cold and flu are spread through bodily fluids, like spit or snot. The virus is so small that it leaves our bodies in these fluids, and can even float through the air in droplets from a sneeze or cough. The virus can enter the body through the eyes, nose, or mouth. It can also land somewhere and wait. When someone else touches it, then rubs their face, the virus can be passed on to the new person.


مناقشة

The large and increasing number of orthobunyaviruses associated with CNS disease makes it challenging to determine importance from a One Health perspective. A key feature of determining importance is causality, yet classical causality tests are unfit for orthobunyaviral CNS disease. We developed a list of tailored causality indicators, identified 27 orthobunyaviruses to be associated with CNS disease in vertebrates and evaluated their strength of causality. We identified several viruses with high causality scores which may be regarded as ‘causal’ and found numerous viruses with lower causality scores, for which we identify research gaps to focus on.

Eight orthobunyaviruses had a ‘strong’ causality score. These include Akabane, Aino, Shuni and Schmallenberg virus, commonly associated with congenital CNS malformations in ruminants. La Crosse, Jamestown Canyon, Cache Valley and Bunyamwera virus also belong to this group, which are mostly known for human postnatal disease. Akabane virus was the only virus able to completely satisfy all causality indicators. Indeed, for the other seven viruses, the lack of case-control studies is a limitation (discussed below), but also appropriate experimental infection studies were missing. Understandably, experimental infections may not have been performed because of ethical constraints–especially for humans–yet surprisingly, this has been done for Bunyamwera virus. One report describes the experimental infection of humans with inoperable neoplasms with Bunyamwera virus as a potential oncolytic therapy, morbidly resulting in a fatal encephalitis [79]. While performing such experiments may support causality, we evidently do not advocate this. Rather, we consider sufficient causality evidence is available for these viruses to consider them causal.

Viruses classified as having a ‘moderate’ causality score included some well- and lesser-known viruses associated with CNS disease in humans and other vertebrates. For most of these viruses no case-control studies were done, experimental infections were only successful in rodents, and almost no viruses were visualized intracellularly in the CNS. Interestingly, this group includes Shamonda virus, commonly described in bovine congenital CNS disease, but despite the high prevalence lacks causality evidence to be ‘strong’. We consider that these viruses with a ‘moderate’ score are possible causes of CNS infections. Nonetheless, this group also includes Snowshoe Hare and Inkoo virus, which have never been detected in the CNS and for which only serological evidence of infection exists, allowing misclassification because of cross-reactivity. Considering these limitations, we suggest that more research into causality should be done for this group of viruses.

The remaining ten viruses all scored poorly on most causality indicators resulting in a ‘weak’ causality score. They were all found in humans, although some were also mentioned in disease in other vertebrates. The majority of serologically diagnosed viruses fell into this category, which stresses the importance of direct virus detection (e.g. PCR or isolation), preferably on CNS samples to strengthen causality. Even though Ilesha and Tensaw virus were isolated from the CNS, they failed to perform well on all other causality indicators. An explanation for this could be that these viruses are relatively ‘old’–they were last implicated in CNS disease in 1964 [29], and 1965 [33] respectively–when several conventional assays which may support causality (e.g. PCR or in situ hybridization) were not available. Similarly, even for more recently detected viruses, some of these experiments may not yet have been performed. These low causality scores therefore do not exclude the possibility of causality.

Case-control studies, often referred to as ‘association-studies’, are a fundamental part of causality research. Only one proper case-control study has been done for the exposure to Akabane virus in diseased and healthy newborn calves. For cohorts of cases with CNS disease, the prevalence of a single cause is usually very low, as there is an extensive list of potential causes of CNS disease. In such cohorts of diseased cases, even a low prevalence can indicate causality, but may similarly be a result of unrelated (co-)infection as orthobunyaviruses may commonly cause asymptomatic infection. To account for this, comparing the prevalence to a cohort without the disease would strengthen causality. For example, 4,214 humans with a suspected CNS infection were tested for Chatanga virus of which 2 were positive by serological evidence of acute infection. Because no healthy control group was added, it remains difficult to evaluate a causal relationship. An exception could be made when the pathogen is detected in the CNS, which is generally considered a sterile site and presence of a pathogen is more likely to be symptomatic and causal. In addition, it has to be kept in mind that sampling of CNS material is unethical from healthy subjects, hindering case-control studies. On the other hand, obtaining serum samples from healthy matched controls is much easier. Therefore, for diagnostics using non-CNS derived samples like blood, we strongly recommend the use of properly designed case-control studies as a fundamental aspect of proving causality.

Detection of orthobunyaviruses is commonly based on serologic methods, mainly because of their wide availability and their extended window period compared to virus detection based methods. However, serological assays may significantly influence causality because of two potential problems: temporality and cross-reactivity. Most of the current evidence that orthobunyaviruses may cause congenital CNS malformations in humans is based on a study (on Cache Valley and Tensaw virus) describing a significantly higher seroprevalence in mothers of micro- and macrocephalic newborns than healthy controls [4]. Because IgG antibody levels were measured in this study, a temporal association between onset of infection and disease is lacking. Conversely, a study on human postnatal CNS disease and Jamestown canyon virus found a significantly lower seroprevalence of reactive antibodies in cases (8%) than controls (11%), which, using the same logic, could argue against causality [48]. For this reason, we only deemed serological diagnoses with confirmation of acute infections relevant for this manuscript.

A second issue with serological assays is the possibility of cross-reactivity. The orthobunyaviruses are commonly divided into serogroups of viruses with serological cross-reactivity. Whereas the specificity of serological assays has greatly increased over the last years, cross-reactivity can only be conclusively excluded when all other viruses within the same serogroup are tested for. Given that we identified nine viruses within the Bunyamwera serogroup to be associated with CNS infections (الجدول 1 و رسم بياني 1), all of these should be included. One could argue that some of these viruses do not circulate in a certain region, at a given time or in a specific host, yet this knowledge may not always be available. For example, it is suggested that Jamestown Canyon virus infections in the United States have commonly been misclassified as La Crosse virus infections because of cross-reactivity [41].

It is important to note that several factors, such as the use of serological assays, but also differences in epidemiology and availability of research funding, have likely influenced the availability of causality evidence and subsequently the causality scores. The results of this study should therefore not be used to exclude causality of viruses with moderate or low causality scores. Rather, our study shows which viruses can be considered causal and reveals the knowledge gaps for the other viruses with lower causality scores, targets for future research.

One possible reason that many orthobunyaviruses (and other pathogens) are understudied is because of the large and increasing number of pathogens associated with CNS disease known to date. Testing for all pathogens using conventional diagnostics is impossible, and therefore clinicians and researchers usually are limited to those with a high prevalence and ‘proven’ causality, further biasing the availability of causality evidence. This may, in part, even explain why the cause of CNS disease frequently remains unknown [93], if these understudied pathogens are responsible for disease but not tested for. One promising alternative virus detection method, which increases the diagnostic yield and removes bias against understudied viruses, is metagenomics. In theory, metagenomics allows for detection of all pathogens–including potentially novel pathogens–by agnostic sequencing of the genomic content in a sample [11,12].

The observation that CNS disease was associated to 8% of the known orthobunyaviruses (17 had a ‘moderate’ or ‘strong’ causality score of the 214 that are known) could indicate that only a few have the capability to cause CNS disease. On the other hand, these CNS disease-related viruses are not phylogenetically or serologically clustered (رسم بياني 1), which may actually suggest that all orthobunyaviruses have an intrinsic ability to cause CNS disease. This is supported by studies which have shown that multiple viruses, including ones not implicated in natural CNS disease such as San Angelo virus, can replicate in brain tissue after intrauterine inoculation in sheep [89]. Furthermore, this ability may even be host-independent, as we observed ten viruses to be implicated in CNS disease in multiple hosts of which seven included humans.

Determining importance from a One-Health perspective is, next to causality, also determined by the burden of disease, which this review does not primarily address. We summarized the total number of cases of human CNS disease described in scientific literature (الجدول 1), but this is a large underrepresentation of the actual prevalence. Only the number of human La Crosse virus and Jamestown canyon virus infections described in literature may be informative, as they are based on proper epidemiological studies [3,40], yet similar studies were not available for the other orthobunyaviruses. In terms of severity of disease, human fatalities from CNS disease were described for Ilesha [29], Tucunduba [34], Ntwetwe [8], Jamestown Canyon [94] and La Crosse virus [95]. For the first three, these were the only reported cases of CNS disease, but for the latter two, fatalities were rare. With respect to human congenital disease, the burden of disease seems to be low, as abortions were not reported and malformations were only reported in two putative cases of neonatal macrocephaly for whom a maternal diagnostic antibody rise against Cache Valley virus was found during pregnancy [4].

For this review we used a ‘glass half-full’ approach, as we only regarded evidence which would support causality and, if multiple results were available, scored the results which would support causality best. Consequently, studies reporting negative results–arguing against causality–were not considered. This was done because a positive result generally proves ability (e.g. isolation proves viability), whereas a negative result does not necessarily exclude this (e.g. failure to culture a virus does not prove absence of a viable virus in the patient). For example, one report describes the inability to visualize Main Drain virus in the brains of horses from which the virus was repeatedly isolated despite extensive attempts [31]. This does not exclude viral CNS tropism as the virus may have left the brain during an earlier stage of disease. Clearly, including negative results into a causality model would strengthen its value but is arguably complicated, yet doing so would be a direction of future research.

According to our knowledge, this is the first complete overview of orthobunyaviruses associated with CNS disease and one of the first to systematically evaluate the causality of multiple pathogens associated to a specific disease. This comprehensible overview can be used to identify viruses which may be regarded as proven causal, reveal research gaps for viruses with low causality scores and provides a framework to evaluate the causality of orthobunyaviruses that may newly emerge.


شاهد الفيديو: رحلة رائعة داخل الجهاز العصبي نشاهد فيها نقل السيالات العصبية في جسم الإنسان (كانون الثاني 2023).