Investigadores de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill (Estados Unidos) han revelado las razones biológicas de cómo se produce la progresión de la COVID-19 y por qué una determinada población de pacientes con asma es menos susceptible de padecer enfermedad grave.
La gran mayoría de las personas infectadas con la variante ómicron del SARS-CoV-2 experimentan síntomas leves parecidos a los del resfriado, síntomas moderados parecidos a los de la gripe o ningún síntoma en absoluto, pero el virus es tan transmisible que aún se propaga profundamente en el tejido pulmonar para causar enfermedad grave e incluso muerte.
Esta investigación, publicada en la revista científica 'Proceedings of the National Academy of Sciences', ilustra la importancia de una conocida citoquina llamada interleucina-13 (IL-13) en la protección de las células contra la COVID-19, lo que ayuda a explicar el misterio de por qué las personas con asma alérgica se defienden mejor que la población general a pesar de padecer una enfermedad pulmonar crónica.
No puede decirse lo mismo de los individuos con otras enfermedades, como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) o el enfisema, que tienen un riesgo muy alto de padecer COVID-19 grave.
"Sabíamos que tenía que haber una razón biomecánica por la que las personas con asma alérgica parecían estar más protegidas frente a la enfermedad grave. Nuestro equipo de investigación descubrió una serie de cambios celulares significativos, en particular debido a la IL-13, lo que nos lleva a concluir que la IL-13 desempeña un papel único en la defensa contra la infección por SARS-CoV-2 en ciertas poblaciones de pacientes", explica la autora principal del trabajo, Camille Ehre.
Aunque las citocinas como la IL-13 no pueden utilizarse como terapias porque desencadenan la inflamación, es importante comprender las vías moleculares naturales que utilizan las células para protegerse de la invasión de patógenos, ya que estos estudios tienen el potencial de revelar nuevas dianas terapéuticas.
Hay muchos factores de salud que aumentan el riesgo de que una persona sufra COVID-19 grave, incluidas las enfermedades pulmonares crónicas como la EPOC, pero a medida que avanzaba la pandemia, los epidemiólogos descubrieron que las personas con asma alérgica eran menos susceptibles de padecer la enfermedad grave.
"Se trata de pacientes con asma causada por alérgenos, como el moho, el polen y la caspa. Para averiguar por qué son menos susceptibles, investigamos mecanismos celulares específicos en cultivos primarios de células epiteliales de las vías respiratorias humanas", apunta Ehre.
Los investigadores utilizaron el análisis genético de cultivos de células de las vías respiratorias humanas infectadas con el SARS-CoV-2 para descubrir que la expresión de la proteína humana ACE2 regía qué tipos de células estaban infectadas y la cantidad de virus que se encontraba en esta población celular (también conocida como carga viral).
A continuación, los científicos utilizaron la microscopía electrónica para identificar un intenso éxodo de virus desde las células ciliadas infectadas, que son células encargadas de mover el moco a lo largo de la superficie de las vías respiratorias.
También revelaron una grave citopatogenia, es decir, cambios en el interior de las células humanas debidos a la infección vírica. Y estos cambios culminan en el desprendimiento de las células ciliadas (repletas de viriones) de la superficie de las vías respiratorias.
"Este desprendimiento es lo que proporciona un gran reservorio viral para la propagación y transmisión del SARS-CoV-2. También parece aumentar la posibilidad de que las células infectadas se trasladen a un tejido pulmonar más profundo", detalla Ehre.
Otros experimentos con células infectadas de las vías respiratorias revelaron que una importante proteína de la mucosa llamada MUC5AC se reducía en el interior de las células, probablemente porque las proteínas se secretaban para intentar atrapar los virus invasores. Pero la carga de virus seguía aumentando porque las células encargadas de producir MUC5AC se veían desbordadas ante una infección viral galopante.
Los investigadores sabían, por estudios epidemiológicos, que los pacientes con asma alérgica (que se sabe que producen en exceso de MUC5AC) eran menos susceptibles de padecer COVID-19 grave. Ehre y sus colegas también sabían que la citocina IL-13 aumentaba la secreción de MUC5AC en los pulmones cuando los pacientes asmáticos se enfrentaban a un alérgeno.
Los científicos decidieron imitar las vías respiratorias asmáticas tratando las células de las vías respiratorias humanas con IL-13. A continuación, midieron los títulos virales, el ARNm viral, la tasa de desprendimiento de células infectadas y el número total de células infectadas.
Cada uno de ellos se redujo significativamente. Descubrieron que esto seguía siendo cierto incluso cuando se eliminaba el moco de los cultivos, lo que sugiere que había otros factores implicados en los efectos protectores de la IL-13 contra el SARS-CoV-2.
Los análisis de secuenciación del ARN revelaron que la IL-13 regulaba los genes que controlan la síntesis de glicoproteínas, el transporte de iones y los procesos antivirales, todos ellos importantes para la defensa inmunitaria de las vías respiratorias. También demostraron que la IL-13 redujo la expresión del receptor viral, ACE2, así como la cantidad de virus dentro de las células y la transmisión viral de célula a célula.
En conjunto, estos hallazgos indican que la IL-13 afectó significativamente a la entrada del virus en las células, a su replicación en el interior de las mismas y a su propagación, limitando así la capacidad del virus de abrirse camino en las vías respiratorias para desencadenar una enfermedad grave.
"Creemos que esta investigación demuestra aún más lo importante que es tratar la infección por SARS-CoV-2 lo antes posible. Y muestra lo importantes que son los mecanismos específicos en los que intervienen la ACE2 y la IL-13, ya que hacemos todo lo posible por proteger a los pacientes del desarrollo de infecciones graves", concluye Ehre.
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