La lucha continua contra el COVID-19
Perspectivas sobre el COVID-19, sus efectos y la investigación en curso.
Cadence Lee, Rachel Khan, Chris S. Mantsounga, Sheila Sharma, Julia Pierce, Elizabeth Amelotte, Celia A. Butler, Andrew Farinha, Crystal Parry, Olivya Caballero, Jeremi A. Morrison, Saketh Uppuluri, Jeffrey J. Whyte, Joshua L. Kennedy, Xuming Zhang, Gaurav Choudhary, Rachel M. Olson, Alan R. Morrison
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Tabla de contenidos
- ¿Qué es COVID-19?
- Diferentes Respuestas al Virus
- Respuesta Inmune e Inflamación
- Macrófagos: El Equipo de Limpieza del Cuerpo
- La Búsqueda de un Modelo de Ratón
- El Modelo de Ratón hACE2: Un Nuevo Enfoque
- Hallazgos del Modelo de Ratón hACE2
- Perfiles de Citoquinas Únicas y Resultados de Salud
- El Papel de los Macrófagos en la Infección
- Factores que Afectan la Severidad de COVID-19
- Long COVID: La Batalla Continua
- Conclusión
- Fuente original
A finales de 2019, un nuevo virus llamado SARS-CoV-2 empezó a hacer titulares en todo el mundo. Este virus, que pertenece a un grupo de virus conocidos como coronavirus, se propagó rápidamente desde su origen en Wuhan, China, llevando a una pandemia global conocida como COVID-19. En los años siguientes, millones de personas perdieron la vida a causa de esta enfermedad, mientras que muchos otros experimentaron efectos más leves o ningún síntoma. La investigación sobre cómo funciona este virus y cómo afecta al cuerpo continúa, especialmente en lo que respecta a aquellos que sufren efectos a largo plazo después de recuperarse de la enfermedad inicial.
¿Qué es COVID-19?
COVID-19 es una enfermedad causada por el virus SARS-CoV-2. A menudo se caracteriza por síntomas como tos, fiebre, fatiga y pérdida del gusto o el olfato. Mientras que muchas personas experimentan síntomas leves o ningún síntoma, algunas enfrentan complicaciones graves de salud, incluyendo neumonía y otros problemas que pueden llevar a hospitalización o muerte.
A medida que el virus se estabilizaba en un patrón más rutinario, conocido como ciclo endémico, muchas personas comenzaron a reportar problemas continuos incluso después de recuperarse de la infección inicial. Este fenómeno se conoce como “long COVID”, y afecta a un número significativo de individuos, impactando sus vidas diarias.
Diferentes Respuestas al Virus
Los investigadores han descubierto que las respuestas de las personas al virus pueden variar mucho. Factores como la edad, condiciones de salud preexistentes (como enfermedades cardíacas o diabetes) e incluso la genética pueden influir en la gravedad con la que alguien se ve afectado por COVID-19. Por ejemplo, las personas con enfermedad arterial coronaria han mostrado un mayor riesgo de muerte en comparación con quienes no tienen estas condiciones.
Los primeros reportes indicaron diferentes niveles de severidad de la enfermedad entre varios grupos. Algunos pacientes desarrollaron complicaciones severas, mientras que otros pasaron por la enfermedad con pocos síntomas. Esta variabilidad es un foco importante de estudios continuos, ya que los científicos buscan aprender más sobre cómo proteger a las poblaciones vulnerables.
Respuesta Inmune e Inflamación
Una parte esencial de la respuesta del cuerpo a cualquier virus involucra el sistema inmunológico. Cuando el cuerpo encuentra SARS-CoV-2, ocurre una interacción compleja de respuestas inmunitarias. Una de estas respuestas se conoce como “Tormenta de citoquinas”, que se refiere a la liberación excesiva de proteínas señalizadoras llamadas citoquinas que pueden llevar a una inflamación severa.
Notablemente, los investigadores encontraron que durante las etapas iniciales de la infección, la respuesta inmune no siempre es robusta. Esta respuesta inadecuada puede facilitar complicaciones adicionales a medida que el virus se propaga. Una amplia variedad de citoquinas, incluyendo IL-6 y TNF-α, pueden elevarse en exceso, llevando a efectos perjudiciales en el cuerpo.
Si bien algunos investigadores han etiquetado esta reacción inmune excesiva como una “tormenta de citoquinas”, la etiqueta ha generado debate. Los niveles de citoquinas observados con COVID-19 no siempre son tan altos como los vistos en otras condiciones severas. Comprender la dinámica de la respuesta inmune sigue siendo un área crítica de investigación.
Macrófagos: El Equipo de Limpieza del Cuerpo
Los macrófagos son células inmunitarias que desempeñan un papel vital en limpiar desechos y combatir infecciones. Forman parte de la respuesta inmune innata y son esenciales para la curación tras una infección. Los científicos están explorando si estas células pueden infectarse con SARS-CoV-2, lo que podría contribuir a complicaciones adicionales.
En casos de COVID-19 severo, los macrófagos a veces pueden hiperactivarse, lo que lleva a una inflamación aumentada. Algunos estudios han mostrado que estas células pueden eliminar el virus, pero también pueden amplificar la respuesta inmune de maneras que no son útiles, subrayando su naturaleza compleja en el proceso de la enfermedad.
La Búsqueda de un Modelo de Ratón
Para entender mejor COVID-19, los investigadores a menudo recurren a modelos animales, particularmente ratones, para estudiar cómo se comporta el virus. Normalmente, los ratones carecen de los receptores específicos que SARS-CoV-2 utiliza para entrar a las células humanas, así que los científicos han desarrollado cepas especiales de ratones, llamados ratones humanizados ACE2, para imitar mejor las respuestas humanas al virus.
Estos ratones criados especialmente expresan una versión del receptor ACE2 que SARS-CoV-2 utiliza para ingresar. Al infectar a estos ratones con el virus, los investigadores pueden observar cómo se desarrollan diferentes respuestas biológicas en un entorno controlado. Este enfoque ayuda a los investigadores a identificar por qué algunas personas reaccionan de manera diferente al virus.
El Modelo de Ratón hACE2: Un Nuevo Enfoque
El modelo de ratón hACE2 representa un desarrollo significativo en el estudio de COVID-19. Al insertar cDNA de ACE2 humano en el gen nativo del ratón, los investigadores crearon un ratón que expresa ACE2 humano bajo condiciones regulatorias naturales. Este modelo permite a los investigadores observar cómo SARS-CoV-2 interactúa con estos receptores en un organismo vivo, proporcionando información valiosa sobre la respuesta inmune y el potencial para la replicación viral.
Hallazgos del Modelo de Ratón hACE2
Cuando los investigadores analizaron los ratones hACE2 después de exponerlos al virus, notaron algunas diferencias clave en comparación con otros modelos, particularmente los ratones K18-hACE2, que se habían utilizado comúnmente en estudios anteriores. A diferencia de los ratones K18-hACE2, que experimentaron una pérdida de peso significativa y altas tasas de mortalidad, los ratones hACE2 mantuvieron su peso y mostraron mejores tasas de supervivencia en general.
Estos hallazgos llevaron a los científicos a considerar la dinámica de la expresión de ACE2 en macrófagos y cómo este proceso podría verse influido por la inflamación. Comprender la relación entre la funcionalidad de los macrófagos y la replicación viral abre nuevas avenidas para la terapia y la comprensión de la gravedad de la enfermedad.
Perfiles de Citoquinas Únicas y Resultados de Salud
Al examinar muestras de ratones hACE2 infectados con SARS-CoV-2, los investigadores descubrieron patrones únicos en la expresión de citoquinas. Estos patrones contribuyen a entender los resultados de salud individuales. Por ejemplo, ciertas citoquinas que mostraron niveles elevados en ratones hACE2 se vincularon con la supervivencia, mientras que sus pares K18-hACE2 mostraron una elevación significativa en citoquinas proinflamatorias a menudo asociadas con enfermedades severas.
Este descubrimiento de que perfiles de citoquinas distintos pueden estar vinculados a respuestas variadas al virus sugiere el potencial para predecir la gravedad de la enfermedad. Comprender estos patrones podría llevar a terapias dirigidas que ayuden a manejar los casos severos de COVID-19 de manera más efectiva.
El Papel de los Macrófagos en la Infección
El modelo hACE2 también arrojó luz sobre el papel de los macrófagos durante la infección por SARS-CoV-2. Los investigadores notaron niveles más altos de replicación viral dentro de estas células inmunitarias de los ratones hACE2 en comparación con los ratones K18-hACE2. Estos hallazgos sugieren que la respuesta de los macrófagos podría tener un papel dual: eliminar el virus y, al mismo tiempo, contribuir a la hiper-inflamación.
Comprender esta relación permite a los científicos mirar más de cerca la dinámica de respuesta de los macrófagos. Si bien las células inmunitarias son esenciales para combatir infecciones, sus acciones a veces pueden salir mal y llevar a peores resultados en la enfermedad. ¿Es el macrófago simplemente un defensor, o también podría ser parte del problema?
Factores que Afectan la Severidad de COVID-19
Varios factores parecen influir en cuán severamente se ven afectados los individuos por COVID-19. Desde la predisposición genética hasta la presencia de condiciones de salud preexistentes, estos aspectos crean un panorama complejo de vulnerabilidad. La edad, en particular, ha surgido como un predictor consistente de severidad, con adultos mayores enfrentando generalmente mayores riesgos.
Además, factores ambientales y elecciones de estilo de vida también pueden jugar un papel. La lucha contra COVID-19 requiere reconocer cómo estos diversos elementos interactúan con la respuesta inmune. Al identificar estas conexiones, los científicos médicos pueden desarrollar mejores estrategias de prevención.
Long COVID: La Batalla Continua
Para muchos, la lucha contra COVID-19 no termina con la recuperación. El long COVID, o secuelas post-agudas de COVID-19, afecta a un número significativo de personas que reportan síntomas persistentes mucho después de que el virus ha desaparecido. Fatiga continua, dificultades para respirar, confusión mental y otros problemas pueden impactar severamente la calidad de vida.
La investigación continúa sobre por qué algunas personas desarrollan long COVID mientras que otras no. Identificar los procesos biológicos detrás de los síntomas persistentes podría ser fundamental para desarrollar tratamientos efectivos y sistemas de apoyo para los afectados.
Conclusión
COVID-19 sigue siendo un serio problema global, con millones de personas impactadas de innumerables maneras. Comprender las complejidades del virus y cómo interactúa con nuestro sistema inmunológico es crucial para desarrollar estrategias efectivas de tratamiento y prevención. El uso de modelos como los ratones hACE2 ha abierto nuevas avenidas de exploración, proporcionando información sobre las respuestas individuales y ayudando a guiar el futuro de la investigación sobre COVID-19.
A través de un estudio continuo, los científicos esperan descubrir los mecanismos que determinan quién enfrenta enfermedades severas y quién se recupera rápidamente. Con suerte y una investigación diligente, podemos navegar esta tormenta y emerger con mejores herramientas para combatir futuros desafíos de salud. Y quién sabe, tal vez el próximo gran avance esté justo a la vuelta de la esquina, esperando saltar sobre la comunidad científica global-como un estornudo inesperado en un ascensor lleno.
Título: IL-1β-driven NF-κB transcription of ACE2 as a Mechanism of Macrophage Infection by SARS-CoV-2
Resumen: Coronavirus disease 2019 (COVID-19), caused by infection with the enveloped RNA betacoronavirus, SARS-CoV-2, led to a global pandemic involving over 7 million deaths. Macrophage inflammatory responses impact COVID-19 severity; however, it is unclear whether macrophages are infected by SARS-CoV-2. We sought to identify mechanisms regulating macrophage expression of ACE2, the primary receptor for SARS-CoV-2, and to determine if macrophages are susceptible to productive infection. We developed a humanized ACE2 (hACE2) mouse whereby hACE2 cDNA was cloned into the mouse ACE2 locus under control of the native promoter. We validated susceptibility of hACE2 mice to SARS-CoV-2 infection relative to wild-type mice and an established K18-hACE2 model of acute fulminating disease. Intranasal exposure to SARS-CoV-2 led to pulmonary consolidations with cellular infiltrate, edema, and hemorrhage, consistent with pneumonia, yet unlike the K18-hACE2 model, hACE2 mice survived and maintained stable weight. Infected hACE2 mice also exhibited a unique plasma chemokine, cytokine, and growth factor inflammatory signature relative to K18-hACE2 mice. Infected hACE2 mice demonstrated evidence of viral replication in infiltrating lung macrophages, and infection of macrophages in vitro revealed a transcriptional profile indicative of altered RNA and ribosomal processing machinery as well as activated cellular antiviral defense. Macrophage IL-1{beta}-driven NF-{kappa}B transcription of ACE2 was an important mechanism of dynamic ACE2 upregulation, promoting macrophage susceptibility to infection. Experimental models of COVID-19 that make use of native hACE2 expression will allow for mechanistic insight into factors that can either promote host resilience or increase susceptibility to worsening severity of infection.
Autores: Cadence Lee, Rachel Khan, Chris S. Mantsounga, Sheila Sharma, Julia Pierce, Elizabeth Amelotte, Celia A. Butler, Andrew Farinha, Crystal Parry, Olivya Caballero, Jeremi A. Morrison, Saketh Uppuluri, Jeffrey J. Whyte, Joshua L. Kennedy, Xuming Zhang, Gaurav Choudhary, Rachel M. Olson, Alan R. Morrison
Última actualización: Dec 26, 2024
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.24.630260
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.24.630260.full.pdf
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