Por qué el SARS-CoV-2 se replica mejor en las vías respiratorias superiores
Una representación en 3D de cultivos de células de las vías respiratorias humanas que imitan la complejidad de las células que se encuentran en las vías respiratorias, incluida la presencia de células ciliadas (rojas) y diferentes capas celulares (núcleo celular, azul), que se puede utilizar para estudiar infecciones por virus respiratorios humanos (verde). Crédito: Ronald Dijkman
Un equipo de investigadores del Instituto de Enfermedades Infecciosas (IFIK) de la Universidad de Berna y el Instituto Federal de Virología e Inmunología (IVI) ha evaluado el crecimiento del virus y la activación de los mecanismos de defensa celular en las vías respiratorias. tracto. Han demostrado que las diferencias de temperatura naturales que existen en el tracto respiratorio superior e inferior tienen una profunda influencia en la replicación del SARS-CoV-2 y la posterior activación inmunitaria innata en las células humanas. Los hallazgos pueden ayudar a desarrollar medicamentos antivirales y medidas preventivas.
«El SARS-CoV-2 y el SARS-CoV son muy similares genéticamente, generan un repertorio homólogo de proteínas virales y usan el mismo receptor para infectar células humanas. Sin embargo, a pesar de estas similitudes, también existen diferencias importantes entre los dos virus», dice Ronald Dijkman del Instituto de Enfermedades Infecciosas (IFIK) de la Universidad de Berna. Por ejemplo, la infección por SARS-CoV se caracteriza por una enfermedad grave e inflamación en el tracto respiratorio inferior y las personas infectadas solo son contagiosas después de la aparición de los síntomas, lo que facilita la identificación e interrupción de las cadenas de infección.
En contraste , el SARS-CoV-2 se replica preferentemente en las vías respiratorias superiores (cavidad nasal, faringe, tráquea) y puede transmitirse eficientemente de un individuo a otro antes de que aparezcan los síntomas de la enfermedad. Además, el resultado de la infección por SARS-CoV-2 varía ampliamente de persona a persona y puede manifestarse como una enfermedad asintomática, leve o grave. Las personas mayores, así como las personas con ciertas afecciones médicas subyacentes (afecciones cardíacas, diabetes, cáncer) tienen un mayor riesgo de desarrollar una enfermedad grave, que a menudo se asocia con infección de los tejidos respiratorios inferiores, altos niveles de inflamación e insuficiencia pulmonar.
La temperatura es clave
Para comprender mejor por qué las infecciones por SARS-CoV y SARS-CoV-2 tienen resultados clínicos tan diferentes, investigadores de la Universidad de Berna utilizaron cultivos especializados de células de las vías respiratorias humanas para investigue el impacto de las temperaturas del tracto respiratorio en la replicación del SARS-CoV y el SARS-CoV-2. Las células se originan a partir de muestras humanas e imitan la complejidad de las células que se encuentran en el tracto respiratorio. Crecen en recipientes especiales, se nutren por la parte inferior y se exponen al aire por la parte superior, al igual que las células de la tráquea humana. Los cultivos también producen mucosidad y tienen cilios que laten muy rápidamente. «Debido a que la organización de estas células se parece mucho a las células que se encuentran en los tejidos humanos, son un sistema relevante que se puede usar en un laboratorio para estudiar virus respiratorios», explica Dijkman.
Los investigadores ahora han usado este modelo existente por primera vez para estudiar los efectos de las temperaturas respiratorias en la replicación del SARS-CoV y el SARS-CoV-2. Descubrieron que la temperatura juega un papel importante ya que el SARS-CoV-2 prefería replicarse a temperaturas que normalmente se encuentran en las vías respiratorias superiores (33 °C). Las temperaturas de incubación más frías permitieron que el virus se replicara más rápido y en mayor medida que cuando las infecciones se llevaron a cabo a 37 ° C para imitar el entorno de los pulmones inferiores. A diferencia del SARS-CoV-2, la replicación del SARS-CoV no se vio afectada por las diferentes temperaturas de incubación. Los experimentos se realizaron tanto en el laboratorio de alta seguridad del IVI en Mittelhusern como en el laboratorio de bioseguridad del Instituto de Enfermedades Infecciosas (IFIK) de la Universidad de Berna en el edificio de sitem-insel, el Instituto Suizo de Medicina Traslacional y Emprendimiento. .
La temperatura también influye en la respuesta del epitelio
El equipo también analizó qué genes se activan y desactivan después de la infección por SARS-CoV y SARS-CoV-2 para comprender cómo las células del tracto respiratorio humano responden a la infección y qué programas inmunitarios innatos se activan. El sistema inmunitario innato es la «primera línea de defensa» de nuestro cuerpo contra los patógenos invasores y es crucial no solo para contener al invasor, sino también para enseñar a otras ramas del sistema inmunitario cómo reaccionar adecuadamente.
Al imitar las condiciones que se encuentran en las vías respiratorias superiores (33C), el equipo descubrió que la infección por SARS-CoV-2 no estimuló la respuesta inmunitaria innata dentro de estas células con tanta fuerza como cuando imitaron las condiciones que se encuentran en el tracto respiratorio inferior (37C) . «Dado que la fuerza de la respuesta inmune innata puede influir directamente en el grado de replicación viral, esto puede ayudar a explicar por qué el SARS-CoV-2 se replicó de manera más eficiente a temperaturas más bajas», dice Dijkman. Aunque montar una respuesta inmunitaria innata fuerte contra el virus es generalmente beneficioso, es importante tener en cuenta que en algunos casos la respuesta inmunitaria innata puede sobreactivarse. Esto, a su vez, puede ser perjudicial para el individuo infectado, ya que los altos niveles de inflamación también pueden inducir daño tisular y acelerar la progresión de la enfermedad, un fenómeno que a menudo se observa en pacientes que padecen COVID19 grave.
«El análisis detallado del SARS -La replicación de CoV-2 y los cambios inducidos por la temperatura en los mecanismos de defensa inmunitaria innata del huésped ayudan a explicar por qué el SARS-CoV-2 se replica tan bien en el tracto respiratorio superior, y es quizás por qué el SARS-CoV-2 exhibe una mayor relación entre humanos y humanos. transmisibilidad humana que el SARS-CoV», explica Dijkman.
Conocimiento importante para combatir las infecciones por coronavirus
El uso de este modelo de cultivo celular auténtico en un entorno de laboratorio controlado demostró reflejar con precisión los diferentes Comportamiento de dos virus similares en el contexto de una pandemia. «Este sistema único proporciona información sobre la batalla molecular que se produce entre el virus y el huésped durante una infección y subraya la importancia de los cambios sutiles en el microambiente virus-huésped que pueden afectar la replicación y propagación del virus», dice Dijkman. Comprender qué actores clave están involucrados en este proceso y si favorecen al huésped o al virus abre nuevas oportunidades para el establecimiento de estrategias de intervención altamente específicas y el desarrollo de nuevos compuestos farmacéuticos que ayudarán a combatir las infecciones por coronavirus.
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El virus del resfriado común podría ofrecer cierto nivel de protección contra la infección por COVID-19, según sugiere un nuevo estudio. para SARS-CoV-2 y SARS-CoV en el epitelio respiratorio humano, PLOS Biology (2021). DOI: 10.1371/journal.pbio.3001158 Información de la revista: PLoS Biology
Proporcionado por la Universidad de Berna Cita: Por qué el SARS-CoV-2 se replica mejor en la parte superior tracto respiratorio (2021, 31 de marzo) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-03-sars-cov-replicates-upper-respiratory-tract.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.