Investigadores mapean infección por SARS-CoV-2 en células de cavidad nasal, bronquios, pulmones
Células ciliadas infectadas por SARS-CoV-2 (rojo) en los bronquios de pacientes con COVID-19. Crédito: Takanori Asakura, PhD, Facultad de Medicina de la UNC
En un importante estudio científico publicado en la revista Cell, los científicos de la Facultad de Medicina de la UNC y la Facultad de Salud Pública Global de la UNC Gillings han caracterizado las formas específicas en que el SARS- CoV-2, el coronavirus que causa el COVID-19, infecta la cavidad nasal en gran medida replicando tipos de células específicas e infecta y se replica progresivamente menos bien en las células inferiores del tracto respiratorio, incluidos los pulmones.
Los hallazgos sugieren que el virus tiende a establecerse firmemente primero en la cavidad nasal, pero en algunos casos el virus se aspira a los pulmones, donde puede causar una enfermedad más grave, incluida una neumonía potencialmente mortal.
«Si la nariz es el sitio inicial dominante desde el cual se siembran las infecciones pulmonares, entonces el uso generalizado de máscaras para proteger los conductos nasales, así como cualquier estrategia terapéutica que reduzca el virus en la nariz, como la irrigación nasal o los aerosoles nasales antivirales , podría ser beneficioso», dijo el coautor principal del estudio, Richard Boucher, MD, profesor distinguido eminente de medicina James C. Moeser y director del Instituto Marsico Lung de la Facultad de Medicina de la UNC.
El otro el coautor principal del estudio fue Ralph Baric, Ph.D., Profesor Distinguido de Epidemiología William R. Kenan en la Escuela de Salud Pública Gillings de la UNC.
«Este es un estudio histórico que revela nuevos e ideas inesperadas sobre los mecanismos que regulan progresión y gravedad de la enfermedad después de la infección por SARS-CoV-2», dijo Baric, quien también ocupa un puesto en la facultad de microbiología de la Facultad de Medicina de la UNC. «Además, describimos una nueva plataforma genética inversa para el SARS-CoV-2 que nos permite producir virus indicadores clave que respaldarán los esfuerzos de vacunas nacionales diseñados para controlar la propagación y la gravedad de esta terrible enfermedad».
El SARS-CoV-2 inicialmente causó brotes a fines de 2019 en China y se extendió por todo el mundo, infectando a casi 6 millones de personas y matando a más de 350 000. Estados Unidos representa casi un tercio de esas infecciones y muertes.
El equipo de UNC-Chapel Hill en su estudio buscó comprender mejor una serie de cosas sobre el virus, incluidas las células de las vías respiratorias que infecta. , y cómo llega a los pulmones en los pacientes que desarrollan neumonía.
En una serie de experimentos de laboratorio, los investigadores utilizaron diferentes aislados de SARS-CoV-2 para ver con qué eficacia podían infectar células cultivadas de diferentes partes de la vía aérea humana. Encontraron un patrón sorprendente de variación continua, o gradiente, desde una infectividad relativamente alta del SARS-CoV-2 en las células que recubren las fosas nasales, hasta una infectividad menor en las células que recubren la garganta y los bronquios, y una infectividad relativamente baja en las células pulmonares.
Los científicos también encontraron que ACE2, el receptor de la superficie celular que el virus usa para ingresar a las células, era más abundante en las células del revestimiento nasal y menos abundante en la superficie de las células de las vías respiratorias inferiores. Esta diferencia podría explicar, al menos en parte, por qué las células del revestimiento nasal de las vías respiratorias superiores eran más susceptibles a la infección.
Otros experimentos se centraron en TMPRSS2 y furina, dos enzimas que escinden proteínas que se encuentran en muchas células humanas. Se cree que el SARS-CoV-2 usa esas dos enzimas para remodelar proteínas clave del virus e ingresar a las células humanas. Los experimentos confirmaron que cuando estas enzimas humanas son más abundantes, este coronavirus en particular tiene una mayor capacidad para infectar células y hacer copias de sí mismo.
Los investigadores descubrieron que el virus puede infectar células que recubren las vías respiratorias llamadas células epiteliales. , y en una medida limitada, las células pulmonares «neumocitos» de suma importancia que ayudan a transferir el oxígeno inhalado al torrente sanguíneo. Pero el SARS-CoV-2 casi no infecta a otras células de las vías respiratorias.
Curiosamente, el virus no infectó las células que recubren las vías respiratorias llamadas células club, a pesar de que estas células expresan tanto ACE2 como TMPRSS2. Además, los mismos tipos de células epiteliales de las vías respiratorias de diferentes donantes humanos, especialmente las células epiteliales de las vías respiratorias inferiores, tendían a variar significativamente en su susceptibilidad a la infección. Dichos hallazgos sugieren que existen factores no descubiertos en las células de las vías respiratorias que ayudan a determinar el curso de la infección en individuos, un curso que se sabe que varía ampliamente desde síntomas leves o sin síntomas hasta insuficiencia respiratoria y muerte.
El equipo mapeó el sitios de infección por coronavirus en los pulmones de varias personas que habían muerto a causa de COVID-19, y descubrió que estos sitios exhibían una especie de parches y otras características consistentes con la hipótesis de que estos sitios se habían originado a partir de una infección más alta en las vías respiratorias.
La hipótesis de que la aspiración del contenido oral en el pulmón es un contribuyente significativo a la neumonía por COVID-19 es consistente con las observaciones de que las personas con mayor riesgo de enfermedad pulmonar grave (ancianos, obesos y diabéticos) son más propensas a la aspiración, especialmente en noche.
El equipo también descubrió que los anticuerpos individuales descritos anteriormente capaces de neutralizar el coronavirus SARS original de 2002 y el coronavirus MERS, que ha sido extendiéndose lentamente en el Medio Oriente desde 2012, no neutralizó el SARS-CoV-2. Sin embargo, el suero sanguíneo de dos de cinco pacientes con SARS 2002 mostró un nivel bajo pero una capacidad significativa para neutralizar la infectividad del SARS-CoV-2 en células cultivadas. Estos datos sugieren que las personas que han estado expuestas a otros coronavirus pueden tener otros tipos de anticuerpos en la sangre que brindan al menos una protección parcial contra el SARS-CoV-2.
«Estos resultados, utilizando algunos metodología innovadora, abre nuevas direcciones para futuros estudios sobre el SARS-C0V-2 que pueden guiar el desarrollo terapéutico y las prácticas para reducir la transmisión y la gravedad de la COVID-19», dijo James Kiley, director de la División de Enfermedades Pulmonares del National Heart, Lung , and Blood Institute, parte de los Institutos Nacionales de Salud.
Boucher, Baric y sus colegas señalan que su estudio, además de sus hallazgos específicos sobre la infección por SARS-CoV-2 en las vías respiratorias, involucró el desarrollo de herramientas clave de laboratorio, incluida una versión de SARS-CoV-2 rediseñada para llevar una baliza fluorescente que debería ser útil en futuras investigaciones del virus.
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Explorando por qué algunos pacientes con COVID-19 pierden el sentido del olfato Más información: Yixuan J. Hou et al, SARS-CoV-2 Reverse Genetics revela un gradiente de infección variable en el Tracto Respiratorio, Célula (2020). DOI: 10.1016/j.cell.2020.05.042 Información de la revista: Cell
Proporcionado por University of North Carolina Health Care Cita: Investigadores mapean SARS-CoV-2 infección en células de cavidad nasal, bronquios, pulmones (2 de junio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-sars-cov-infection-cells-nasal-cavity.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.