Como una clave, el SARS-CoV-2, el virus que causa la enfermedad por coronavirus 2019 COVID-19, se adhiere a moléculas específicas en la superficie de la célula huésped, abriendo puertas de entrada al interior de la célula. La entrada viral en las células huésped desencadenauna respuesta inmune prodigiosa. Gran parte de esta batalla se libra dentro de los pulmones, lo que explica por qué muchos pacientes hospitalizados con COVID-19 tienen síntomas respiratorios graves.
Los síntomas respiratorios, sin embargo, son solo una parte de la historia. Cada vez hay más pruebas que apuntan a que la inflamación de los vasos sanguíneos tiene un impacto crucial en la gravedad del COVID-19. Además, entre el 30 y el 80 por ciento de los pacientes experimentan síntomas neurológicos, comomareos, dolor de cabeza, náuseas y pérdida de concentración. Estos síntomas sugieren que el SARS-CoV-2 también afecta a las células del sistema nervioso central.
Si bien aún no hay evidencia de que el virus invada el cerebro, un nuevo trabajo de científicos de la Facultad de Medicina Lewis Katz de la Universidad de Temple muestra que las proteínas de pico que se extruyen del SARS-CoV-2 promueven respuestas inflamatorias en las células endoteliales queforman la barrera hematoencefálica. El estudio, publicado en la edición impresa de diciembre de la revista Neurobiología de la enfermedad , es el primero en mostrar que las proteínas de pico del SARS-CoV-2 pueden hacer que esta barrera se vuelva "con fugas", lo que podría alterar las delicadas redes neuronales del cerebro.
"Estudios anteriores han demostrado que el SARS-CoV-2 infecta las células del huésped mediante el uso de sus proteínas de punta para unirse a la enzima convertidora de angiotensina 2 ACE2 en la superficie de la célula huésped", explicó Servio H. Ramirez, PhD, profesor de patologíay Medicina de Laboratorio en la Facultad de Medicina Lewis Katz de la Universidad de Temple e investigador principal del nuevo estudio.
ACE2 se expresa en las células endoteliales, que forman el revestimiento interno de los vasos sanguíneos, y desempeña un papel central en la mediación de diferentes funciones del sistema cardiovascular. Según el Dr. Ramírez, "dado que ACE2 es un importante objetivo de unión para el SARS-CoV-2 en los pulmones y la vasculatura de otros órganos del cuerpo, los tejidos que están detrás de la vasculatura, que reciben sangre de los vasos afectados, corren el riesgo de sufrir daños por el virus. "
Sin embargo, no está claro si ACE2 también está presente en la vasculatura cerebral o si su expresión cambia en las condiciones de salud que empeoran el COVID-19, como la presión arterial alta hipertensión. Para averiguarlo, el equipo comenzó examinandotejido cerebral humano post mórtem para la expresión vascular de ACE2, utilizando tejidos de personas sin condiciones de salud subyacentes y de personas en las que se había establecido hipertensión y demencia. Los análisis mostraron que la ACE2 se expresa de hecho en los vasos sanguíneos de la corteza frontal del cerebro y es significativamenteaumento de la vasculatura cerebral de personas con antecedentes de hipertensión o demencia.
Luego, los investigadores investigaron los efectos de la proteína de pico del SARS-CoV-2 en las células endoteliales del cerebro en modelos de cultivo celular. La introducción de la proteína de pico, en particular una porción designada como subunidad 1, produjo cambios sustanciales en la función de barrera endotelial que condujo a declivesen la integridad de la barrera. Los investigadores también descubrieron evidencia de que la subunidad 2 de la proteína de pico del SARS-CoV-2 puede afectar directamente la función de la barrera hematoencefálica. "Esto es de importancia porque, a diferencia de la subunidad 1, la subunidad 2 de la proteína de pico no se unea ACE2, lo que significa que una ruptura de la barrera hematoencefálica podría ocurrir de una manera que es independiente de ACE2 ", explicó el becario postdoctoral y primer autor del nuevo informe Tetyana P. Buzhdygan, PhD.
El equipo del Dr. Ramirez investigó más a fondo los efectos de las proteínas de pico del SARS-CoV-2 en construcciones de microfluidos de ingeniería de tejidos diseñados para imitar un capilar del cerebro humano. "Los modelos de microfluidos de ingeniería de tejidos permiten la recapitulación de la citoarquitectura 3D y las fuerzas mecánicascausada por el movimiento de los fluidos, a los que la vasculatura está continuamente expuesta ", dijo Allison M. Andrews, PhD, profesora asistente en el Departamento de Patología y Medicina de Laboratorio de LKSOM y coautora del informe. Los experimentos mostraron que la unión de la proteína de picosubunidad 1 aumento de la permeabilidad de la barrera en las construcciones de tipo vasija de ingeniería.
"Nuestros hallazgos apoyan la implicación de que el SARS-CoV-2, o sus proteínas de espiga que circulan en el torrente sanguíneo, podrían causar la desestabilización de la barrera hematoencefálica en regiones clave del cerebro", dijo el Dr. Ramírez. "Función alterada deesta barrera, que normalmente mantiene a los agentes nocivos fuera del cerebro, aumenta enormemente la posibilidad de neuroinvasión por parte de este patógeno, ofreciendo una explicación a las manifestaciones neurológicas que experimentan los pacientes con COVID-19 ".
Se desconocen los efectos a largo plazo de la función alterada de la barrera hematoencefálica en presencia de SARS-CoV-2. Además, como explicó el Dr. Buzhdygan, "la vasculatura cerebral es extremadamente ramificada, por lo que incluso una pequeña cantidad de neuroinflamación puedeser muy dañino ". Según las observaciones del equipo de la expresión de ACE2 en el cerebro, este daño neurológico podría ser extenso en pacientes con COVID-19 con afecciones de salud preexistentes en las que la vasculatura ya ha sufrido alguna lesión.
También se desconoce si el virus realmente puede ingresar a neuronas o células gliales que se encuentran más allá de la barrera. "El genoma viral aún no se ha encontrado en los tipos de células específicas del cerebro", señaló el Dr. Ramírez. "El siguienteLos pasos de nuestro trabajo son buscar copias virales genómicas en diferentes partes del cerebro usando material de autopsia de casos de COVID-19 e investigar la capacidad del patógeno para neuroinvader usando diferentes cultivos celulares y construcciones de ingeniería de tejidos ".
Otros colaboradores clave en el proyecto incluyen al Dr. Raghava Potula, Departamento de Patología y Medicina de Laboratorio en LKSOM, y al Dr. Peter A. Galie, Departamento de Ingeniería Biomédica, Rowan University, Nueva Jersey.
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Materiales proporcionado por Sistema de salud de la Universidad de Temple . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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