Se sabe que la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) causa disfunción multiorgánica durante la infección aguda por el coronavirus 2 (SARS-CoV-2), y algunos pacientes experimentan síntomas prolongados, denominados secuelas post-agudas del SARS-CoV-2 ( o Long Covid) . Sin embargo, la carga de infección fuera del tracto respiratorio y el tiempo de eliminación viral no están bien caracterizados, particularmente en el cerebro.
COVID-19 tiene manifestaciones respiratorias y no respiratorias, que incluyen falla multiorgánica y shock entre pacientes con enfermedad grave y fatal. Algunas personas que sobreviven experimentan secuelas post-agudas del SARS-CoV-2, también conocido como Long Covid. Aunque los estudios de autopsias de casos fatales de COVID-19 respaldan la capacidad del SARS-CoV-2 para infectar múltiples órganos, los órganos extra pulmonares a menudo carecen de evidencia histopatológica de lesión o inflamación mediada por virus. La paradoja de la infección fuera de las vías respiratorias sin lesiones ni inflamación plantea muchas preguntas relacionadas con el patógeno y el huésped.
Para investigar el tropismo celular, la capacidad de replicación, la persistencia y la evolución del SARS-CoV-2 en humanos, y buscar histopatología asociada en tejidos infectados, Stein y colegas (Nature 612, 758–763 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05542-y) realizaron autopsias en 44 casos de COVID-19. Su enfoque se centró en el muestreo y la conservación de tejidos oportunos, sistemáticos y completos para análisis complementarios. Llevaron a cabo la reacción en cadena de la polimerasa digital de gotas (ddPCR) para la detección y cuantificación de objetivos genéticos de la nucleocápside (N) del SARS-CoV-2 y la hibridación in situ (ISH) para validar los hallazgos de la ddPCR y determinar el tropismo celular del SARS-CoV-2. Se utilizaron inmunofluorescencia (IF) e inmunohistoquímica cromogénica (IHC) para validar aún más la presencia de SARS-CoV-2 en el cerebro. Llevaron a cabo una PCR cuantitativa en tiempo real con transcripción inversa (RT-qPCR) para detectar RNA subgenómico, un marcador que sugiere una replicación reciente del virus15, y demostramos SARS-CoV-2 con capacidad de replicación en tejidos respiratorios y no respiratorios seleccionados, incluido el cerebro, por aislamiento del virus en cultivo celular Vero E6 tradicional y modificado. En seis individuos, midieron la diversidad y la distribución anatómica de las variantes del gen dela espiga del SARS-CoV-2 intraindividual mediante amplificación y secuenciación de un solo genoma (HT-SGS) de alto rendimiento.
Clasificaron los casos de autópsia como temprana (n = 17), media (n = 13) o tardía (n = 14) por día de enfermedad (d) en el momento de la muerte, siendo ≤d14, d15–30 o ≥d31, respectivamente. Definieron persistencia viral como la presencia de RNA del SARS-CoV-2 entre los casos tardíos. Analizaron y describieron sus resultados en términos de tejidos respiratorios y no respiratorios para cuantificar y comparar estadísticamente los niveles de RNA del SARS-CoV-2 en tejidos y casos.
=> Recibir por Whatsapp las noticias destacadas
Descripción general de la cohorte de autopsias
Entre el 26 de abril de 2020 y el 2 de marzo de 2021,los investigadores realizaron 44 autopsias, todas entre personas no vacunadas que habían muerto con COVID-19. La positividad de PCR para SARS-CoV-2 se confirmó antes de la muerte en 42 casos y después de la muerte en 2 casos . Un total de 38 casos fueron seropositivos para SARS-CoV-2 , 3 fueron seronegativos (P27, P36 y P37) y el plasma no estuvo disponible para 3 casos (P3, P4 y P15). El muestreo de cerebro se realizó en 11 casos .
La cohorte era racial y étnicamente diversa. El 30 % eran mujeres y la mediana de edad era de 62,5 años (rango intercuartílico (RIQ): 47,3–71,0; ). El 61,4% presentaba tres o más comorbilidades. La mediana del intervalo desde el inicio de los síntomas hasta la hospitalización final y, posteriormente, la muerte fue de 6 días (IQR: 3–10) y 18,5 días (IQR: 11,25–37,5), respectivamente . La mediana del intervalo post mortem fue de 22,2 h (RIC: 18,2-33,9).
Stein y colaboradores han presentado, según nuestro conocimiento, el análisis más completo hasta la fecha del tropismo celular, la cuantificación y la persistencia del SARS-CoV-2 en todo el cuerpo humano, incluido el cerebro. Su enfoque en intervalos post-mortem cortos, un enfoque estandarizado integral para la recolección de tejidos, la disección del cerebro antes de la fijación, la preservación del tejido en RNAlater y la congelación instantánea de tejido fresco les permitieron detectar y cuantificar los niveles de RNA del SARS-CoV-2 con alta sensibilidad mediante ddPCR y ISH, así como aislar virus en cultivo celular de múltiples tejidos no respiratorios, incluido el cerebro, que son diferencias notables en comparación con otros estudios.
Los investigadores encontraron que el SARS-CoV-2 se disemina temprano en la infección en algunos pacientes, con una carga viral significativamente mayor en los tejidos respiratorios que en los no respiratorios. Demuestran la replicación del virus en múltiples sitios no respiratorios durante las primeras dos semanas posteriores al inicio de los síntomas y detectan RNA subgenómico en al menos un tejido en 14 de 27 casos más allá del D14, lo que indica que la replicación viral puede ocurrir en tejidos no respiratorios durante varios meses. Mientras que otros han propuesto que la detección de SARS-CoV-2 en tejidos no respiratorios podría deberse a la sangre residual dentro de los tejidos o a la contaminación cruzada de los pulmones durante la obtención del tejido, los datos de Stein y colegas indican lo contrario. Específicamente, solo 12 de nuestros casos tenían RNA de SARS-CoV-2 detectable en una muestra de plasma perimortem, solo 2 casos tenían RNA subgenómico de SARS-CoV-2 detectado en plasma, y se detectó RNA insignificante, si es que hubo alguno, en muestras mononucleares de sangre periférica almacenadas. Además, Stein y colegas validaron la detección de SARS-CoV-2 fuera del tracto respiratorio mediante la identificación celular directa del virus en células a través de ISH, IHC e IF, aislamiento de SARS-CoV-2 mediante cultivo celular y detección de distintas variantes de SARS-CoV-2 mediante día secuencia de las espigas virales en sitios no respiratorios.
Otros han informado previamente sobre el RNA del SARS-CoV-2 en el corazón, los ganglios linfáticos, el intestino delgado y la glándula suprarrenal. Stein y colegas reprodujeron estos hallazgos y demostraron de manera concluyente que el SARS-CoV-2 es capaz de infectar y replicarse dentro de estos y muchos otros tejidos, incluido el cerebro. Específicamente, informaron la recuperación de SARS-CoV-2 competente en replicación del tálamo de P38 en D13 utilizando una línea celular Vero E6 modificada que expresa de manera estable ACE2 y TMPRSS2. Esto, junto con la detección de RNA genómico y RNA subgenómico a través de PCR, múltiples modalidades de imágenes que muestran el RNA y la proteína del SARS-CoV-2 dentro de las células del SNC, y distintas variantes menores detectadas a través de la secuenciación en el SNC, prueban definitivamente que el SARS-CoV-2 es capaz de infectar y replicarse dentro del cerebro humano.
HT-SGS de la espiga del SARS-CoV-2 demuestra poblaciones de virus homogéneas en muchos tejidos, mientras que también revela variantes de virus informativas en otros. La baja diversidad intraindividual de secuencias de SARS-CoV-2 se ha observado con frecuencia en estudios anteriores y probablemente se relacione con la tasa de mutación intrínseca del virus, así como con la falta de presión inmunológica temprana para impulsar la evolución del virus.
Es importante tener en cuenta que nuestro enfoque HT-SGS tiene una alta precisión y una alta sensibilidad para variantes menores dentro de cada muestra, lo que hace que los hallazgos de baja diversidad de virus sean altamente confiables.
La compartimentación genética del SARS-CoV-2 entre tejidos respiratorios y no respiratorios en varios individuos respalda la replicación independiente del virus en estos sitios, aunque la falta de compartimentación entre sitios no descarta la replicación independiente del virus. Los autores reportan varios casos en los que las secuencias de las espigas de virus derivados del cerebro mostraron cambios no sinónimos en relación con las secuencias de otros tejidos que no pertenecen al SNC. Se necesitarán más estudios para comprender si estos casos podrían representar una siembra estocástica del SNC o una presión selectiva diferencial sobre la espiga, de los anticuerpos antivirales en el SNC.
Los resultados de Stein y colegas muestran que, aunque la mayor carga de SARS-CoV-2 se encuentra en los tejidos respiratorios, el virus puede diseminarse por todo el cuerpo. Mientras que otros han postulado que esta diseminación viral ocurre a través del tráfico de células debido a una falla reportada en el cultivo de SARS-CoV-2 de la sangre, sus datos respaldan una fase virémica temprana, que propaga el virus por todo el cuerpo después de la infección del tracto respiratorio.
Un trabajo reciente en el que se sedimentaron viriones de SARS-CoV-2 y se tomaron imágenes del plasma de pacientes con COVID-19 agudo respalda este mecanismo de diseminación viral.
La cohorte estudiada por Stein y colegas está compuesta predominantemente por casos graves y finalmente fatales de COVID-19. Sin embargo, dos casos (P36 y P42) informaron solo síntomas respiratorios leves o nulos y murieron con COVID-19, no por COVID-19 , pero tenían RNA de SARS-CoV-2 ampliamente detectado en todo el cuerpo y el cerebro. Además, P36 era un juvenil con una afección neurológica subyacente, pero sin evidencia de síndrome inflamatorio multisistémico en niños, lo que sugiere que los niños pueden desarrollar una infección sistémica por SARS-CoV-2 sin desarrollar una respuesta inflamatoria generalizada.
Finalmente, el trabajo de Stein y colegas comienza a dilucidar la duración y las ubicaciones en las que puede persistir el RNA del SARS-CoV-2. Aunque el tracto respiratorio fue la ubicación más común en la que persistió el RNA del SARS-CoV-2, ≥50 % de los casos tardíos también tenían RNA persistente en el miocardio, los ganglios linfáticos de la cabeza ,el cuello , el tórax, el nervio ciático, el tejido ocular , y en todas las regiones muestreadas del SNC, excepto la duramadre. En particular, a pesar de tener más de 100 veces más RNA del SARS-CoV-2 en los tejidos respiratorios en comparación con los no respiratorios en los primeros casos, esta diferencia disminuyó considerablemente en los casos tardíos. La eliminación viral menos eficiente en tejidos no respiratorios puede estar relacionada con diferencias específicas de tejido en la capacidad del SARS-CoV-2 para alterar la detección celular del mRNA viral, interferir con la señalización del interferón o interrumpir el procesamiento y la presentación del antígeno viral . Comprender los mecanismos por los cuales el SARS-CoV-2 evade la detección inmune es esencial para guiar futuros enfoques terapéuticos para facilitar la eliminación viral.
Los investigadores detectaron RNA subgenómico en tejido de más del 60 % de la cohorte, incluso en múltiples tejidos de un caso en Dia 99. Aunque el RNA subgenómico se genera durante la replicación viral activa, es menos definitivo que el cultivo celular para demostrar virus competentes en replicación porque el RNA subgenómico está protegido por vesículas de doble membrana que contribuyen a la resistencia a las nucleasas y a la longevidad más allá de la replicación viral inmediata . Sin embargo, los primates no humanos expuestos al inóculo de SARS-CoV-2 irradiado γ con un alto número de copias de RNA subgenómico a través de múltiples rutas mucosas tenían RNA genómico de SARS-CoV-2 detectable pero niveles de RNA subgenómico indetectables en muestras respiratorias el día 1 después de la inoculación. Estos datos sugieren que la detección del RNA subgenómico del SARS-CoV-2 probablemente refleja una replicación viral reciente. Sin embargo, la detección prolongada de RNA subgenómico en un subconjunto de los casos puede representar una replicación viral defectuosa en lugar de productiva, que se ha descrito en la infección persistente con el virus del sarampión (otro virus de RNA con envoltura monocatenario) en casos de panencefalitis esclerosante subaguda.
El trabajo de Stein y colegas tiene algunas limitaciones importantes. En primer lugar, la cohorte utilizada representa en gran medida a personas mayores no vacunadas con afecciones médicas preexistentes que fallecieron a causa de una COVID-19 grave, lo que limita nuestra capacidad de extrapolar los hallazgos a personas más jóvenes, saludables o vacunadas. En segundo lugar, sus casos ocurrieron durante el primer año de la pandemia, antes de la circulación generalizada de variantes preocupantes y, por lo tanto, es posible que los hallazgos no se puedan generalizar a las variantes actuales y futuras del SARS-CoV-2. Finalmente, aunque es tentador atribuir los hallazgos clínicos observados en las secuelas post-agudas del SARS-CoV-2 (el long Covid) a la persistencia viral, su estudio no fue diseñado para abordar esta cuestión. A pesar de estas limitaciones, los hallazgos de Stein y colegas mejoran fundamentalmente la comprensión de la distribución y persistencia celular del SARS-CoV-2 en el cuerpo y el cerebro humanos y brindan una sólida justificación para realizar futuros estudios similares para definir los mecanismos de persistencia y contribución del SARS-CoV-2 a las secuelas del COVID-19 .
Una recomendación clínica práctica que se obtiene de los hallazgos de la amplia diseminación en diferentes tejidos/órganos y de la persistencia del SARS-CoV-2 por meses en algunos tejidos, es la de hacer tratamiento efectivo que elimine al virus, con la Tripleta por ejemplo, independientemente de si la sintomatología es leve, moderada o grave y ni bien se documenta la infección.
Ronald Palacios Castrillo, M.D. PhD.