La melatonina producida en los pulmones previene la infección por el nuevo coronavirus
Micrografía electrónica de barrido coloreada de una célula moribunda (azul) muy infectada con SARS-CoV-2 (amarillo), el virus que causa la COVID-19. Crédito: Instalación de Investigación Integrada del NIAID, Fort Detrick, Maryland.
La melatonina sintetizada en los pulmones actúa como una barrera contra el SARS-CoV-2, impidiendo la expresión de genes que codifican proteínas en células como los macrófagos residentes en la nariz y los alvéolos pulmonares, y las células epiteliales que recubren los alvéolos, todas las cuales son Puntos de entrada del virus. La hormona, por lo tanto, previene la infección de estas células por el virus e inhibe la respuesta inmune para que el virus permanezca en las vías respiratorias durante unos días, y finalmente se va a buscar otro huésped.
El descubrimiento de investigadores de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, ayuda a comprender por qué algunas personas no están infectadas o no manifiestan síntomas de COVID-19 incluso cuando se les diagnostica de manera confiable como portadores del virus por RT-PCR. . Además, ofrece la perspectiva de la administración nasal de melatonina, en gotas o en forma de aerosol, para prevenir el desarrollo de enfermedades en pacientes presintomáticos.
Serán necesarios ensayos preclínicos y clínicos para demostrar la eficacia terapéutica de la melatonina contra el virus, subrayan los investigadores en un artículo sobre el estudio publicado en la revista Melatonin Research.
«Demostramos que la melatonina producida en el pulmón actúa como una barrera contra el SARS-CoV-2, evitando que el virus ingrese al epitelio, activando el sistema inmunológico y desencadenando la producción de anticuerpos», Regina Pekelmann Markus , profesora del Instituto de Biociencias (IB) de la USP e investigadora principal del proyecto, dijo a Agncia FAPESP.
“Este mecanismo de acción de la melatonina pulmonar también debe involucrar a otros virus respiratorios como la influenza”, agregó.
Markus comenzó a investigar la melatonina en la década de 1990. En un estudio con roedores, demostró que la hormona, producida por la noche por la glándula pineal en el cerebro para indicarle al organismo que se ha ido la luz del día y que debe prepararse para dormir, se puede producir en otros órganos, como los pulmones.
En un estudio que también involucró a roedores, publicado a principios de 2020 en el Journal of Pineal Research, Markus y colaboradores demostraron que los macrófagos residentes en el espacio aéreo pulmonar absorben (fagocitan) partículas de contaminación. Este estímulo agresivo indujo la producción de melatonina y otras moléculas por parte de los macrófagos, absorbiendo las partículas en el aire que respiraban los animales y estimulando la formación de moco, la tos y la expectoración para expulsar las partículas del tracto respiratorio.
Cuando bloquearon la síntesis de melatonina por los macrófagos residentes, los investigadores observaron que las partículas entraban en el torrente sanguíneo y se propagaban por todo el organismo, invadiendo incluso el cerebro.
Basándose en el hallazgo de que la melatonina producida en los pulmones alteraba el puntos de entrada de partículas de la contaminación del aire, Markus y sus colaboradores decidieron investigar si la hormona realizaba la misma función con respecto al SARS-CoV-2. «Si es así, el virus no podría unirse al receptor ACE-2 en las células, ingresar al epitelio e infectar el organismo», dijo Markus.
Análisis de la expresión génica
Para probar esta hipótesis, los investigadores analizaron 455 genes asociados en la literatura con las comorbilidades de COVID-19, la interacción entre el SARS-CoV-2 y las proteínas humanas y los puntos de entrada virales. Los genes habían sido identificados en estudios realizados, entre otros, por Helder Nakaya, profesor de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas (FCF) de la USP y coautor del estudio sobre la melatonina pulmonar.
De este grupo de genes, seleccionaron 212 genes involucrados en la entrada de células virales, el tráfico intracelular, la actividad mitocondrial y los procesos de transcripción y postraducción, para crear una firma fisiológica de COVID-19.
Utilizando datos de secuenciación de ARN descargados de una base de datos pública, cuantificaron el nivel de expresión de los 212 genes característicos de COVID-19 en 288 muestras de pulmones humanos sanos.
Luego correlacionaron estos niveles de expresión génica con un índice genético que estimaba la capacidad de los pulmones para sintetizar melatonina (MEL-Index), basado en su análisis de los pulmones en roedores sanos. Descubrieron que cuanto menor era el índice, mayor era el nivel de expresión de genes que codifican proteínas para macrófagos residentes y células epiteliales.
El índice también se correlacionó negativamente con genes que modifican proteínas en el receptor celular CD147, una entrada viral punto en los macrófagos y otras células inmunes, lo que indica que la producción normal de melatonina en los pulmones puede ser un protector natural contra el virus.
Los resultados fueron corroborados por tres técnicas estadísticas: la prueba de Pearson, que mide el grado de correlación lineal entre dos variables; un análisis de enriquecimiento de conjuntos de genes; y una herramienta de análisis de redes que mapea las conexiones entre los genes más expresados para comparar el mismo conjunto de genes en diferentes estados. Este último fue desarrollado por Marcos Buckeridge, profesor del IB-USP y también coautor del estudio.
«Descubrimos que cuando el MEL-Index era alto, los puntos de entrada del virus en los pulmones estaban cerrados, y cuando estaba bajo, estas ‘puertas’ estaban abiertas. Cuando las puertas están cerradas, el virus deambula por un tiempo en el espacio aéreo pulmonar y luego trata de escapar en busca de otro huésped», dijo Markus.
Debido a que la melatonina pulmonar inhibe la transcripción de estos genes que codifican proteínas para las células del punto de entrada viral, la aplicación de melatonina directamente en los pulmones en forma de gotas o aerosol podría bloquear el virus. Sin embargo, se requiere más investigación para demostrar que este es realmente el caso, señalan los investigadores.
Otra idea podría ser usar MEL-Index, la métrica de melatonina pulmonar, como biomarcador de pronóstico para detectar portadores asintomáticos de SARS-CoV-2.
Explore más
Siga las últimas noticias sobre el brote de coronavirus (COVID-19) Más información: Pedro A Fernandes et al, Melatonin-Index as a biomarker for predicting the distribution of presintomatic y portadores asintomáticos de SARS-CoV-2, Melatonin Research (2021). DOI: 10.32794/mr11250090 Proporcionado por FAPESP Cita: La melatonina producida en los pulmones previene la infección por el nuevo coronavirus (27 de enero de 2021) consultado el 30 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2021- 01-melatonina-pulmones-infección-coronavirus.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.