Tại sao COVID-19 gây giảm khứu giác?

Mất mùi tạm thời hoặc bị giảm khứu giác, là triệu chứng thần kinh chính và là một trong những chỉ số được báo cáo sớm nhất và phổ biến nhất của COVID-19. Các nghiên cứu cho thấy hiện tượng mất khứu giác dự đoán bệnh tốt hơn các triệu chứng nổi tiếng khác như sốt và ho, nhưng các cơ chế gây mất mùi ở bệnh nhân mắc COVID-19 vẫn chưa rõ ràng.

Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế do các nhà thần kinh học tại Trường Y Harvard dẫn đầu đã xác định các loại tế bào khứu giác dễ bị nhiễm nhất bởi SARS-CoV-2, loại virus gây ra COVID-19.
Đáng ngạc nhiên, các tế bào thần kinh cảm giác phát hiện và truyền khứu giác đến não không nằm trong số các loại tế bào dễ bị tổn thương.
Báo cáo trong Science Advances vào ngày 24 tháng 7, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các tế bào thần kinh khứu giác không biểu hiện gen mã hóa protein thụ thể ACE2, mà SARS-CoV-2 sử dụng để xâm nhập vào tế bào người. Thay vào đó, ACE2 được thể hiện trong các tế bào cung cấp hỗ trợ trao đổi chất và cấu trúc cho các tế bào thần kinh cảm giác khứu giác, cũng như một số quần thể tế bào gốc và tế bào mạch máu.
Các phát hiện cho thấy rằng việc nhiễm các loại tế bào không dị ứng có thể là nguyên nhân gây ra chứng giảm khứu giác ở bệnh nhân COVID-19 và giúp có thêm thông tin để hiểu rõ hơn về sự tiến triển của bệnh.
"Phát hiện của chúng tôi chỉ ra rằng coronavirus mới làm thay đổi khứu giác ở bệnh nhân không phải bằng cách lây nhiễm trực tiếp tế bào thần kinh mà bằng cách ảnh hưởng đến chức năng của các tế bào hỗ trợ", tác giả nghiên cứu cao cấp Sandeep Robert Datta, phó giáo sư sinh học thần kinh tại Viện Blavatnik tại HMS cho biết.
Điều này ngụ ý rằng trong hầu hết các trường hợp, nhiễm SARS-CoV-2 không có khả năng làm tổn thương vĩnh viễn các mạch thần kinh khứu giác và dẫn đến chứng anosmia dai dẳng, Datta nói thêm, một tình trạng liên quan đến nhiều vấn đề sức khỏe tâm thần và xã hội, đặc biệt là trầm cảm và lo lắng.
"Tôi nghĩ đó là tin tốt, bởi vì một khi nhiễm trùng đã hết, các tế bào thần kinh khứu giác dường như không cần phải được thay thế hoặc xây dựng lại từ đầu", ông nói. "Nhưng chúng tôi cần nhiều dữ liệu hơn và hiểu rõ hơn về các cơ chế cơ bản để xác nhận kết luận này."
Phần lớn bệnh nhân COVID-19 trải qua một số mức độ giảm khứu giác, thường là tạm thời, theo dữ liệu mới nổi. Các phân tích trong hồ sơ sức khỏe điện tử chỉ ra rằng bệnh nhân COVID-19 có khả năng mất mùi cao gấp 27 lần nhưng chỉ có khả năng bị sốt, ho hoặc khó thở gấp khoảng 2,2 đến 2,6 lần so với bệnh nhân không mắc COVID-19.
Một số nghiên cứu đã gợi ý rằng giảm khứu giác trong COVID-19 khác với giảm khứu giác gây ra bởi các bệnh nhiễm virus khác, bao gồm cả các coronavirus khác.
Ví dụ, bệnh nhân COVID-19 thường phục hồi khứu giác trong nhiều tuần - nhanh hơn nhiều so với tháng có thể phục hồi sau khi bị anosmia gây ra bởi một tập hợp các bệnh nhiễm trùng do virus gây tổn thương trực tiếp đến các tế bào thần kinh khứu giác. Ngoài ra, nhiều loại virus gây mất mùi tạm thời bằng cách kích hoạt các vấn đề hô hấp trên như nghẹt mũi. Tuy nhiên, một số bệnh nhân COVID-19 gặp phải chứng anosmia mà không bị tắc mũi.
Xác định lỗ hổng
Trong nghiên cứu này, Datta và các đồng nghiệp đã tìm hiểu rõ hơn về sự thay đổi khứu giác ở bệnh nhân COVID-19 bằng cách xác định các loại tế bào dễ bị nhiễm SARS-CoV-2 nhất.
Họ đã bắt đầu bằng cách phân tích các bộ dữ liệu giải trình tự đơn bào hiện có, tổng cộng các danh mục gen được biểu hiện bởi hàng trăm ngàn tế bào riêng lẻ trong khoang mũi trên của con người, chuột và linh trưởng.
Nhóm nghiên cứu tập trung vào gen ACE2, được tìm thấy rộng rãi trong các tế bào của đường hô hấp của con người, mã hóa protein thụ thể chính mà SARS-CoV-2 nhắm đến để xâm nhập vào tế bào người. Họ cũng đã xem xét một gen khác, TMPRSS2, mã hóa một loại enzyme được cho là quan trọng đối với sự xâm nhập của SARS-CoV-2 vào trong tế bào.
Các phân tích tiết lộ rằng cả ACE2 và TMPRSS2 đều được biểu hiện bởi các tế bào trong biểu mô khứu giác - một mô chuyên biệt trên vòm khoang mũi chịu trách nhiệm phát hiện mùi có chứa các tế bào thần kinh khứu giác và nhiều loại tế bào hỗ trợ.
Tuy nhiên, cả hai gen đều không được biểu hiện bởi các tế bào thần kinh cảm giác khứu giác. Ngược lại, những tế bào thần kinh này đã thể hiện các gen liên quan đến khả năng của các coronavirus khác xâm nhập vào tế bào.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hai loại tế bào cụ thể trong biểu mô khứu giác biểu hiện ACE2 ở mức tương tự như những gì đã được quan sát trong các tế bào của đường hô hấp dưới, các mục tiêu phổ biến nhất của SARS-CoV-2, cho thấy dễ bị nhiễm trùng.
Chúng bao gồm các tế bào bền vững, bao quanh các tế bào thần kinh cảm giác và được cho là cung cấp hỗ trợ cấu trúc và trao đổi chất, và các tế bào cơ bản, hoạt động như các tế bào gốc tái tạo biểu mô khứu giác sau khi bị hư hại. Sự hiện diện của protein được mã hóa bởi cả hai gen trong các tế bào này đã được xác nhận bằng phương pháp miễn dịch.
Trong các thí nghiệm bổ sung, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các tế bào gốc biểu mô khứu giác biểu hiện protein ACE2 ở mức cao hơn sau khi gây tổn thương nhân tạo, so với các tế bào gốc đang nghỉ ngơi. Điều này có thể gợi ý thêm lỗ hổng SARS-CoV-2, nhưng vẫn chưa rõ liệu điều này có quan trọng đối với quá trình điều trị giảm khứu giác ở bệnh nhân mắc COVID-19 hay không, các tác giả cho biết.
Datta và các đồng nghiệp cũng đã phân tích biểu hiện gen trong gần 50.000 tế bào riêng lẻ trong khứu giác của chuột, cấu trúc trong forebrain nhận tín hiệu từ các tế bào thần kinh cảm giác khứu giác và chịu trách nhiệm xử lý mùi ban đầu.
Các tế bào thần kinh trong khứu giác không biểu hiện ACE2. Các gen và protein liên quan chỉ có trong các tế bào mạch máu, đặc biệt là pericyte, có liên quan đến điều hòa huyết áp, duy trì hàng rào máu não và phản ứng viêm. Không có loại tế bào nào trong khứu giác biểu hiện gen TMPRSS2.

Đầu mối mất mùi
Các dữ liệu này cho thấy rằng anosmia liên quan đến COVID-19 có thể phát sinh do mất chức năng tạm thời của các tế bào hỗ trợ trong biểu mô khứu giác, gián tiếp gây ra những thay đổi đối với các tế bào thần kinh khứu giác, các tác giả cho biết.
"Chúng tôi không hoàn toàn hiểu những thay đổi đó là gì, tuy nhiên," Datta nói. "Các tế bào bền vững phần lớn đã bị bỏ qua, và có vẻ như chúng ta cần chú ý đến chúng, tương tự như cách chúng ta đánh giá cao vai trò quan trọng của các tế bào thần kinh đệm trong não."
Các phát hiện cũng cung cấp manh mối hấp dẫn về các vấn đề thần kinh liên quan đến COVID-19. Các quan sát phù hợp với các giả thuyết rằng SARS-CoV-2 không lây nhiễm trực tiếp tế bào thần kinh mà thay vào đó có thể can thiệp vào chức năng não bằng cách ảnh hưởng đến các tế bào mạch máu trong hệ thống thần kinh, các tác giả cho biết. Điều này đòi hỏi phải điều tra thêm để xác minh, họ nói thêm.
Các kết quả nghiên cứu hiện nay giúp thúc đẩy các nỗ lực để hiểu rõ hơn về mất mùi ở bệnh nhân mắc COVID-19, từ đó có thể dẫn đến các phương pháp điều trị chứng giảm khứu giác và phát triển chẩn đoán dựa trên mùi cải thiện cho bệnh.
"Giảm khứu giác có vẻ như là một hiện tượng tò mò, nhưng nó có thể tàn phá đối với một phần nhỏ những người mà nó vẫn tồn tại," Datta nói. "Nó có thể có những hậu quả tâm lý nghiêm trọng và có thể là một vấn đề sức khỏe cộng đồng lớn nếu chúng ta có dân số ngày càng tăng với việc mất mùi vĩnh viễn."
Nhóm nghiên cứu cũng hy vọng dữ liệu có thể giúp mở đường cho các câu hỏi về tiến triển bệnh như liệu mũi có hoạt động như một bể chứa SARS-CoV-2 hay không. Những nỗ lực như vậy sẽ yêu cầu các nghiên cứu trong các cơ sở cho phép thí nghiệm với coronavirus sống và phân tích dữ liệu khám nghiệm tử thi ở người, các tác giả cho biết, vẫn còn khó khăn để thực hiện. Tuy nhiên, tinh thần hợp tác của nghiên cứu khoa học thời đại dịch đòi hỏi sự lạc quan.
"Chúng tôi đã bắt đầu công việc này bởi vì phòng thí nghiệm của tôi có một vài bộ dữ liệu sẵn sàng để phân tích khi đại dịch xảy ra và chúng tôi đã xuất bản một bản in ban đầu," Datta nói. "Điều xảy ra sau đó thật đáng kinh ngạc, các nhà nghiên cứu trên toàn cầu đã đề nghị chia sẻ và hợp nhất dữ liệu của họ với chúng tôi trong một loại tập đoàn toàn cầu đầy ngẫu hứng. Đây là một thành tựu hợp tác thực sự."
Tài liệu tham khảo

1. David H. Brann, Tatsuya Tsukahara, Caleb Weinreb, Marcela Lipovsek, Koen Van den Berge, Boying Gong, Rebecca Chance, Iain C. Macaulay, Hsin-Jung Chou, Russell B. Fletcher, Diya Das, Kelly Street, Hector Roux de Bezieux, Yoon-Gi Choi, Davide Risso, Sandrine Dudoit, Elizabeth Purdom, Jonathan Mill, Ralph Abi Hachem, Hiroaki Matsunami, Darren W. Logan, Bradley J. Goldstein, Matthew S. Grubb, John Ngai, Sandeep Robert Datta. Non-neuronal expression of SARS-CoV-2 entry genes in the olfactory system suggests mechanisms underlying COVID-19-associated anosmia. Science Advances, July 24, 2020; DOI: 10.1126/sciadv.abc5801