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Las proteínas del pico SARS-CoV-2 pueden afectar directamente la barrera hematoencefálica

Como una llave, SARS-CoV-2 - el virus que causa la enfermedad 2019 (COVID-19) del coronavirus - attaches a las moléculas específicas en la superficie de la célula huesped, abriendo los Gateways en el interior de la célula. El asiento viral en las células huesped acciona una inmunorespuesta prodigiosa. Mucha de esta batalla se emprende dentro de los pulmones, que explica porqué muchos pacientes hospitalizados con COVID-19 tienen síntomas respiratorios severos.

Los síntomas respiratorios, sin embargo, son solamente parte de la historia. Las pruebas cada vez mayores apuntan en la dirección de la inflamación del vaso sanguíneo como teniendo un impacto crucial en la severidad de COVID-19. Además, el dondequiera a partir 30 a 80 por ciento de pacientes experimenta síntomas neurológicos, incluyendo vértigos, dolor de cabeza, náusea, y la baja de la concentración. Estos síntomas sugieren que SARS-CoV-2 también afecte a las células del sistema nervioso central.

Mientras que no hay pruebas con todo ése el virus invade el cerebro, la nueva obra de los científicos en la Facultad de Medicina de Lewis Katz en Temple University muestra que las proteínas del pico que sacan de SARS-CoV-2 ascienden reacciones inflamatorias en las células endoteliales que forman la barrera hematoencefálica.

El estudio, publicado en la aplicación de la huella de diciembre la neurobiología del gorrón de la enfermedad, es el primer para mostrar que las proteínas del pico SARS-CoV-2 pueden hacer esta barrera llegar a ser “permeable,” potencialmente romper las redes neuronales delicadas dentro del cerebro.

Los estudios anteriores han mostrado que SARS-CoV-2 infecta las células huesped usando sus proteínas del pico para atar a la angiotensina que convierte la enzima 2 (ACE2) en la superficie de la célula huesped.”

Servio H. Ramírez, doctorado, investigador principal, profesor de la patología y del remedio del laboratorio, Facultad de Medicina de Lewis Katz, Temple University

ACE2 se expresa en las células endoteliales, que forman el forro interior de los vasos sanguíneos, y sirve un papel fundamental en la mediación de diversas funciones del sistema cardiovascular. Según el Dr. Ramírez, “puesto que ACE2 es un objetivo obligatorio importante para SARS-CoV-2 en los pulmones y la vasculatura de otros órganos en la carrocería, los tejidos que están detrás de la vasculatura, que reciben sangre de los buques afectados, están a riesgo de daño del virus.”

Ha sido no entendible, sin embargo, si ACE2 está también presente en la vasculatura del cerebro o si su expresión cambia en las condiciones de salud que empeoran COVID-19, tal como tensión arterial alta (hipertensión).

Para descubrir, las personas comenzaron examinando el tejido cerebral humano post mortem para la expresión vascular ACE2, usando tejidos de individuos sin condiciones de salud subyacentes y de los individuos en quienes la hipertensión y la demencia habían sido establecidas.

Los análisis mostraron que ACE2 de hecho está expresado en los vasos sanguíneos en la corteza frontal del cerebro y aumentado importante de la vasculatura del cerebro de personas con una historia de la hipertensión o de la demencia.

Los investigadores entonces investigaron los efectos de la proteína del pico SARS-CoV-2 sobre las células endoteliales cerebral en modelos del cultivo celular. La introducción de la proteína del pico, determinado una porción señaló la subunidad 1, substancial producido cambia en la función endotelial de la barrera que ésa llevó a las disminuciones en integridad de la barrera. Los investigadores también destaparon pruebas que la subunidad 2 de la proteína del pico SARS-CoV-2 puede afectar directamente la función de la barrera hematoencefálica.

“Esto es de importancia porque la subunidad desemejante 1, subunidad 2 de la proteína del pico no ata a ACE2, significando que una brecha a la barrera hematoencefálica podría ocurrir de una forma que es independiente de ACE2,” becario postdoctoral explicado y primer autor en el nuevo parte Tetyana P. Buzhdygan, doctorado.

Las personas del Dr. Ramírez más futuras investigaron los efectos de las proteínas del pico SARS-CoV-2 sobre las construcciones microfluidic tejido-dirigidas diseñadas para imitar un capilar del cerebro humano.

“Los modelos microfluidic tejido-dirigidos permiten la recapitulación de la cyto-configuración 3D y las fuerzas mecánicas causadas por el movimiento flúido, al cual la vasculatura se expone contínuo,” dijeron a Allison M. Andrews, doctorado, profesor adjunto en el departamento de la patología y del remedio del laboratorio en LKSOM y co-autor en el parte.

Los experimentos mostraron que el atar de la subunidad 1 de la proteína del pico aumentó la permeabilidad de la barrera en dirigida buque-como construcciones.

“Nuestras conclusión soportan la implicación que SARS-CoV-2, o sus proteínas del pico del cobertizo que circulan en la sangre fluyen, podrían causar la desestabilización de la barrera hematoencefálica en las regiones dominantes del cerebro,” el Dr. Ramírez dijo. “Alteró la función de esta barrera, que guarda normalmente agentes dañinos fuera del cerebro, aumenta grandemente la posibilidad del neuroinvasion en este patógeno, ofreciendo una explicación para las manifestaciones neurológicas experimentadas por los pacientes COVID-19.”

Los efectos duraderos de la función alterada de la barrera hematoencefálica en presencia de SARS-CoV-2 son desconocidos. Por otra parte, como se ramifica el Dr. Buzhdygan explicado, “la vasculatura del cerebro extremadamente, tan incluso una pequeña cantidad de neuroinflammation puede ser muy perjudicial.”

De acuerdo con las observaciones de las personas de la expresión ACE2 en el cerebro, este daño neurológico podría ser extenso en los pacientes COVID-19 con las condiciones de salud preexistentes en las cuales la vasculatura ha sufrido ya una cierta cantidad de daño.

También sigue siendo desconocido si el virus puede conseguir real las neuronas interiores o las células glial que mienten más allá de la barrera. “El genoma viral no se ha encontrado todavía en los tipos específicos de la célula del cerebro,” el Dr. Ramírez observó.

“Los pasos siguientes en nuestro trabajo son buscar copias virales genomic en diversas partes del cerebro usando el material de la autopsia de los casos COVID-19 e investigar la capacidad el patógeno al neuroinvade usando diverso cultivo celular y construcciones tejido-dirigidas.”

Source:
Journal reference:

Buzhdygan, T.P., et al. (2020)  The SARS-CoV-2 spike protein alters barrier function in 2D static and 3D microfluidic in-vitro models of the human blood–brain barrier. Neurobiology of Disease. doi.org/10.1016/j.nbd.2020.105131.