Nota deste site: Grave bem este nome: PROTEÍNAS SPIKE SARS-COV-2
Como uma chave, o SARS-CoV-2 – o “vírus” que causa a doença coronavírus 2019 (COVID-19) – se liga a moléculas específicas na superfície da célula hospedeira, abrindo portas para o interior da célula. A entrada do vírus nas células hospedeiras desencadeia uma resposta imune prodigiosa. Grande parte dessa batalha é travada dentro dos pulmões, o que explica por que muitos pacientes hospitalizados com COVID-19 apresentam sintomas respiratórios graves.
Os sintomas respiratórios, no entanto, são apenas parte da história. Cada vez mais evidências apontam para a inflamação dos vasos sanguíneos como tendo um impacto crucial na gravidade da COVID-19. Além disso, de 30 a 80% dos pacientes apresentam sintomas neurológicos, incluindo tontura, dor de cabeça, náusea e perda de concentração. Esses sintomas sugerem que o SARS-CoV-2 também afeta as células do sistema nervoso central.
Embora ainda não haja evidências de que o vírus invade o cérebro, um novo trabalho de cientistas da Escola de Medicina Lewis Katz da Temple University mostra que as “proteínas spike” que extrudam do SARS-CoV-2 promovem respostas inflamatórias nas células endoteliais que formam a barreira hematoencefalica. O estudo, publicado na edição impressa de dezembro do jornal Neurobiology of Disease, é o primeiro a mostrar que as proteínas spike do SARS-CoV-2 podem fazer com que essa barreira “vaze”, potencialmente interrompendo as delicadas redes neurais dentro do cérebro.
“Estudos anteriores mostraram que o SARS-CoV-2 infecta as células hospedeiras usando suas “proteínas spike” para se ligar à enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) na superfície da célula hospedeira”, explicou Servio H. Ramirez, PhD, Professor de Patologia e Laboratório Medicina da Escola de Medicina Lewis Katz da Temple University e principal investigador do novo estudo.
A ACE2 é expressa nas células endoteliais, que formam o revestimento interno dos vasos sanguíneos, e tem um papel central na mediação de diferentes funções do sistema cardiovascular. De acordo com o Dr. Ramirez, “uma vez que ACE2 é um importante alvo de ligação para SARS-CoV-2 nos pulmões e na vasculatura de outros órgãos do corpo, os tecidos que estão atrás da vasculatura, que recebem sangue dos vasos afetados, estão em risco de danos causados pelo vírus.”
Não está claro, entretanto, se a ACE2 também está presente na vasculatura cerebral ou se sua expressão muda nas condições de saúde que pioram o COVID-19, como hipertensão (hipertensão). Para descobrir, a equipe começou examinando o tecido cerebral humano pós-morte para a expressão vascular de ACE2, usando tecidos de indivíduos sem condições de saúde subjacentes e de indivíduos nos quais a hipertensão e a demência haviam sido estabelecidas. As análises mostraram que o ACE2 é de fato expresso ao longo dos vasos sanguíneos no córtex frontal do cérebro e está significativamente aumentado na vasculatura cerebral de pessoas com histórico de hipertensão ou demência.
Os pesquisadores então investigaram os efeitos da proteína spike SARS-CoV-2 nas células endoteliais do cérebro em modelos de cultura de células. A introdução da proteína spike, particularmente uma porção designada subunidade 1, produziu mudanças substanciais na função de barreira endotelial que levaram a declínios na integridade da barreira. Os pesquisadores também descobriram evidências de que a subunidade 2 da proteína spike SARS-CoV-2 pode impactar diretamente a função da barreira hematoencefálica. “Isso é importante porque, ao contrário da subunidade 1, a subunidade 2 da proteína spike não se liga à ACE2, o que significa que uma violação da barreira hematoencefálica pode ocorrer de uma maneira independente da ACE2”, explicou o pós-doutorado e primeiro autor do novo relatório Tetyana P. Buzhdygan, PhD.
A equipe do Dr. Ramirez investigou ainda mais os efeitos das proteínas spike SARS-CoV-2 em construções microfluídicas de engenharia de tecido projetadas para imitar um capilar do cérebro humano. “Os modelos microfluídicos de engenharia de tecidos permitem a recapitulação da citoarquitetura 3D e das forças mecânicas causadas pelo movimento do fluido, às quais a vasculatura é continuamente exposta”, disse Allison M. Andrews, PhD, Professora Assistente do Departamento de Patologia e Medicina Laboratorial na LKSOM e co-autora do relatório. Os experimentos mostraram que a ligação da subunidade 1 da proteína spike aumentou a permeabilidade da barreira nos construtos semelhantes a vasos projetados.
“Nossas descobertas apoiam a implicação de que o SARS-CoV-2, ou suas proteínas spike disseminadas que circulam na corrente sanguínea, podem causar desestabilização da barreira hematoencefálica em regiões cerebrais essenciais”, disse o Dr. Ramirez. “A função alterada desta barreira, que normalmente mantém os agentes nocivos fora do cérebro, aumenta muito a possibilidade de neuroinvasão por esse patógeno, oferecendo uma explicação para as manifestações neurológicas experimentadas por pacientes com COVID-19.”
Os efeitos de longa duração da alteração da função da barreira hematoencefálica na presença de SARS-CoV-2 são desconhecidos. Além disso, como explicou o Dr. Buzhdygan, “a vasculatura do cérebro é extremamente ramificada, portanto, mesmo uma pequena quantidade de neuroinflamação pode ser muito prejudicial”. Com base nas observações da equipe da expressão de ACE2 no cérebro, esse dano neurológico pode ser extenso em pacientes com COVID-19 com problemas de saúde pré-existentes nos quais a vasculatura já sofreu algum dano.
Também não se sabe se o vírus pode realmente entrar nos neurônios ou nas células gliais que estão além da barreira. “O genoma viral ainda não foi encontrado nos tipos específicos de células do cérebro”, observou o Dr. Ramirez. “As próximas etapas em nosso trabalho são procurar cópias virais genômicas em diferentes partes do cérebro usando material de autópsia de casos COVID-19 e investigar a capacidade do patógeno de neuroinvasão usando diferentes culturas de células e construções de engenharia de tecidos.”
Outros colaboradores importantes no projeto incluem Dr. Raghava Potula , Departamento de Patologia e Medicina Laboratorial da LKSOM, e Dr. Peter A. Galie, Departamento de Engenharia Biomédica, Rowan University, New Jersey.