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Estudo mostra como o novo coronavírus entra no tecido respiratório e pode explorar as defesas

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O que torna o SARS-CoV-2, o vírus1 por trás da COVID-19, uma ameaça?

Um novo estudo no periódico Cell, liderado por pesquisadores da Harvard Medical School, do Boston Children's Hospital e do MIT, identifica os tipos de células2 prováveis ​​que o vírus1 infecta.

O estudo também mostrou inesperadamente que uma das principais defesas do corpo contra infecções3 virais pode na verdade ajudar o vírus1 a infectar essas mesmas células2.

O estudo, publicado como uma pré-prova revisada por pares, ajudará a concentrar os esforços para entender o que o SARS-CoV-2 faz no corpo, por que algumas pessoas são mais suscetíveis e a melhor forma de procurar tratamentos, dizem os pesquisadores.

Vários modelos de pesquisa

Quando surgiram notícias sobre um novo coronavírus na China, Jose Ordovas-Montanes, professor assistente de pediatria na HMS e no Boston Children’s, e o colega Alex Shalek no MIT já estudavam diferentes tipos de células2 em todo o sistema respiratório4 e intestino humanos. Eles também tinham coletado dados de primatas e camundongos.

Em fevereiro, eles começaram a mergulhar nesses dados.

“Começamos a examinar células2 de tecidos como o revestimento da cavidade nasal5, pulmões6 e intestinos7, com base nos sintomas8 relatados e onde o vírus1 foi detectado”, disse Ordovas-Montanes, co-autor sênior9 do novo estudo junto com Shalek. “Queríamos fornecer a melhor informação possível em todo o nosso espectro de modelos de pesquisa”.

Células2 suscetíveis à COVID-19

Pesquisas recentes descobriram que o SARS-CoV-2, como o SARS-CoV intimamente relacionado que causou a pandemia10 de SARS, usa um receptor chamado ACE2 para entrar nas células2 humanas, auxiliado por uma enzima11 chamada TMPRSS2.

Isso levou Ordovas-Montanes, Shalek e colegas a fazer uma pergunta simples: quais células2 do tecido12 respiratório e intestinal expressam tanto a ACE2 quanto a TMPRSS2?

Para obter a resposta, a equipe voltou-se para o sequenciamento de RNA de célula13 única. Isso identifica quais dos cerca de 20.000 genes estão "ativados" em células2 individuais.

Eles descobriram que apenas uma pequena porcentagem de células2 respiratórias e intestinais humanas – geralmente bem abaixo de 10% – produz ACE2 e TMPRSS2.

Essas células2 se dividem em três tipos: células caliciformes14 no nariz15 que secretam muco; células2 pulmonares conhecidas como pneumócitos tipo II que ajudam a manter os alvéolos16 (os sacos onde o oxigênio é absorvido); e um tipo dos chamados enterócitos17 que revestem o intestino delgado18 e estão envolvidos na absorção de nutrientes.

A amostragem de primatas não humanos mostrou um padrão semelhante de células2 suscetíveis.

“Muitas linhas celulares respiratórias existentes podem não conter a mistura completa de tipos de células2 e podem não ter os tipos relevantes”, disse Ordovas-Montanes. “Depois de entender quais células2 estão infectadas, você pode começar a perguntar: ‘Como essas células2 funcionam?’, ‘Existe algo dentro dessas células2 que é crítico para o ciclo de vida do vírus1?’”

“Com modelos celulares mais refinados, podemos realizar rastreamentos melhores para descobrir quais drogas existentes têm como alvo essa biologia, fornecendo um trampolim para entrar em camundongos ou primatas não humanos”.

Leia sobre "Como é o coronavírus e a COVID-19" e "Tratamentos farmacológicos para a COVID-19".

Interferon: útil ou prejudicial?

Mas foi a segunda descoberta do estudo que mais intrigou os cientistas.

Eles descobriram que o gene ACE2, que codifica o receptor que o SARS-CoV-2 usa para entrar nas células2 humanas, é estimulado pelo interferon – uma das principais defesas do corpo quando ele detecta um vírus1.

O interferon ativou o gene ACE2 em níveis mais altos, potencialmente dando ao vírus1 novos portais de entrada no organismo.

“O ACE2 também é fundamental para proteger as pessoas durante vários tipos de lesões19 nos pulmões”, disse Ordovas-Montanes. “Quando o ACE2 surge, geralmente é uma resposta produtiva. Mas como o vírus1 usa o ACE2 como alvo, especulamos que ele possa estar tirando vantagem dessa resposta protetora normal.”

Na verdade, os interferons estão sendo testados como um tratamento para a COVID-19. Ainda não está claro se eles ajudariam ou causariam mais mal do que bem.

“Pode ser que em alguns pacientes, devido ao tempo ou à dose, o interferon possa conter o vírus1, enquanto em outros o interferon promova mais infecção”, disse Ordovas-Montanes. “Queremos entender melhor onde está o equilíbrio e como podemos manter uma resposta antiviral produtiva sem produzir mais células2-alvo para o vírus1 infectar”.

Inibidores da ACE e tempestades de citocinas20

Os resultados também podem gerar novas linhas de investigação sobre os inibidores da ACE. Esses medicamentos são comumente usados ​​para tratar a hipertensão21, que tem sido associada à COVID-19 mais grave. Os inibidores da ACE afetam o risco das pessoas?

“O ACE e o ACE2 funcionam da mesma maneira, mas na verdade têm propriedades bioquímicas diferentes”, disse Ordovas-Montanes. “É uma biologia complexa, mas será importante entender o impacto dos inibidores da ACE na resposta fisiológica22 das pessoas ao vírus”.

Também é muito cedo para tentar relacionar as descobertas do estudo com a tempestade de citocinas20, uma resposta inflamatória descontrolada que foi relatada em pacientes com COVID-19 muito doentes.

As citocinas20 são uma família de produtos químicos que reagrupam as respostas imunológicas do corpo para combater infecções3. O interferon faz parte da família.

“Pode ser que estejamos vendo uma tempestade de citocinas20 por causa da falha do interferon em restringir o vírus1, para que os pulmões6 comecem a pedir mais ajuda”, disse ele. “É exatamente isso que estamos tentando entender direito agora.”

Direções futuras

Adicionalmente, a equipe quer explorar o que o SARS-CoV-2 está fazendo nas células2 alvo e estudar amostras de tecidos de crianças e adultos para entender por que a COVID-19 é tipicamente menos grave em pessoas mais jovens.

Carly Ziegler, Samuel Allon e Sarah Nyquist, do MIT e de Harvard, e Ian Mbano, do Africa Health Research Institute, foram os co-primeiros autores do artigo. O estudo foi realizado em colaboração com a Human Cell Atlas23 Lung Biological Network.

“Esse foi um esforço incrível da comunidade – não apenas em Boston, mas também com colaboradores de todo o mundo que compartilharam seus dados não publicados para tentar disponibilizar informações potencialmente relevantes o mais rápido possível”, disse Shalek. “É inspirador ver o quanto pode ser alcançado quando todos se reúnem para resolver um problema”.

Veja também sobre "Dinâmica temporal na excreção viral e transmissibilidade da COVID-19" e "Vacina24 para COVID-19 - o que se sabe".

 

Fonte: Harvard Medical School, artigo publicado em 29 de abril de 2020.

 

NEWS.MED.BR, 2020. Estudo mostra como o novo coronavírus entra no tecido respiratório e pode explorar as defesas. Disponível em: <https://www.news.med.br/p/saude/1366908/estudo-mostra-como-o-novo-coronavirus-entra-no-tecido-respiratorio-e-pode-explorar-as-defesas.htm>. Acesso em: 20 out. 2020.

Complementos

1 Vírus: Pequeno microorganismo capaz de infectar uma célula de um organismo superior e replicar-se utilizando os elementos celulares do hospedeiro. São capazes de causar múltiplas doenças, desde um resfriado comum até a AIDS.
2 Células: Unidades (ou subunidades) funcionais e estruturais fundamentais dos organismos vivos. São compostas de CITOPLASMA (com várias ORGANELAS) e limitadas por uma MEMBRANA CELULAR.
3 Infecções: Doença produzida pela invasão de um germe (bactéria, vírus, fungo, etc.) em um organismo superior. Como conseqüência da mesma podem ser produzidas alterações na estrutura ou funcionamento dos tecidos comprometidos, ocasionando febre, queda do estado geral, e inúmeros sintomas que dependem do tipo de germe e da reação imunológica perante o mesmo.
4 Sistema Respiratório: Órgãos e estruturas tubulares e cavernosas, por meio das quais a ventilação pulmonar e as trocas gasosas entre o ar externo e o sangue são realizadas.
5 Cavidade Nasal: Porção proximal da passagem respiratória em cada lado do septo nasal, revestida por uma mucosa ciliada extendendo-se das narinas até a faringe.
6 Pulmões: Órgãos do sistema respiratório situados na cavidade torácica e responsáveis pelas trocas gasosas entre o ambiente e o sangue. São em número de dois, possuem forma piramidal, têm consistência esponjosa e medem cerca de 25 cm de comprimento. Os pulmões humanos são divididos em segmentos denominados lobos. O pulmão esquerdo possui dois lobos e o direito possui três. Os pulmões são compostos de brônquios que se dividem em bronquíolos e alvéolos pulmonares. Nos alvéolos se dão as trocas gasosas ou hematose pulmonar entre o meio ambiente e o corpo, com a entrada de oxigênio na hemoglobina do sangue (formando a oxiemoglobina) e saída do gás carbônico ou dióxido de carbono (que vem da célula como carboemoglobina) dos capilares para o alvéolo.
7 Intestinos: Seção do canal alimentar que vai do ESTÔMAGO até o CANAL ANAL. Inclui o INTESTINO GROSSO e o INTESTINO DELGADO.
8 Sintomas: Alterações da percepção normal que uma pessoa tem de seu próprio corpo, do seu metabolismo, de suas sensações, podendo ou não ser um indício de doença. Os sintomas são as queixas relatadas pelo paciente mas que só ele consegue perceber. Sintomas são subjetivos, sujeitos à interpretação pessoal. A variabilidade descritiva dos sintomas varia em função da cultura do indivíduo, assim como da valorização que cada pessoa dá às suas próprias percepções.
9 Sênior: 1. Que é o mais velho. 2. Diz-se de desportistas que já ganharam primeiros prêmios: um piloto sênior. 3. Diz-se de profissionais experientes que já exercem, há algum tempo, determinada atividade.
10 Pandemia: É uma epidemia de doença infecciosa que se espalha por um ou mais continentes ou por todo o mundo, causando inúmeras mortes. De acordo com a Organização Mundial da Saúde, a pandemia pode se iniciar com o aparecimento de uma nova doença na população, quando o agente infecta os humanos, causando doença séria ou quando o agente dissemina facilmente e sustentavelmente entre humanos. Epidemia global.
11 Enzima: Proteína produzida pelo organismo que gera uma reação química. Por exemplo, as enzimas produzidas pelo intestino que ajudam no processo digestivo.
12 Tecido: Conjunto de células de características semelhantes, organizadas em estruturas complexas para cumprir uma determinada função. Exemplo de tecido: o tecido ósseo encontra-se formado por osteócitos dispostos em uma matriz mineral para cumprir funções de sustentação.
13 Célula: Unidade funcional básica de todo tecido, capaz de se duplicar (porém algumas células muito especializadas, como os neurônios, não conseguem se duplicar), trocar substâncias com o meio externo à célula, etc. Possui subestruturas (organelas) distintas como núcleo, parede celular, membrana celular, mitocôndrias, etc. que são as responsáveis pela sobrevivência da mesma.
14 Células Caliciformes: Célula epitelial glandular ou glândula unicelular. Células caliciformes secretam o MUCO. Estão espalhadas no revestimento de vários órgãos, especialmente o INTESTINO DELGADO e o TRATO RESPIRATÓRIO.
15 Nariz: Estrutura especializada que funciona como um órgão do sentido do olfato e que também pertence ao sistema respiratório; o termo inclui tanto o nariz externo como a cavidade nasal.
16 Alvéolos: Pequenas bolsas poliédricas localizadas ao longo das paredes dos sacos alveolares, ductos alveolares e bronquíolos terminais. A troca gasosa entre o ar alveolar e o sangue capilar pulmonar ocorre através das suas paredes. DF
17 Enterócitos: Células de absorção que revestem a MUCOSA INTESTINAL. São CÉLULAS EPITELIAIS diferenciadas com MICROVILOSIDADES apicais direcionadas para o lúmen intestinal. Os enterócitos são mais abundantes no INTESTINO DELGADO do que no INTESTINO GROSSO. Suas microvilosidades aumentam a área da superfície luminal da célula de 14 a 40 vezes.
18 Intestino delgado: O intestino delgado é constituído por três partes: duodeno, jejuno e íleo. A partir do intestino delgado, o bolo alimentar é transformado em um líquido pastoso chamado quimo. Com os movimentos desta porção do intestino e com a ação dos sucos pancreático e intestinal, o quimo é transformado em quilo, que é o produto final da digestão. Depois do alimento estar transformado em quilo, os produtos úteis para o nosso organismo são absorvidos pelas vilosidades intestinais, passando para os vasos sanguíneos.
19 Lesões: 1. Ato ou efeito de lesar (-se). 2. Em medicina, ferimento ou traumatismo. 3. Em patologia, qualquer alteração patológica ou traumática de um tecido, especialmente quando acarreta perda de função de uma parte do corpo. Ou também, um dos pontos de manifestação de uma doença sistêmica. 4. Em termos jurídicos, prejuízo sofrido por uma das partes contratantes que dá mais do que recebe, em virtude de erros de apreciação ou devido a elementos circunstanciais. Ou também, em direito penal, ofensa, dano à integridade física de alguém.
20 Citocinas: Citoquina ou citocina é a designação genérica de certas substâncias segregadas por células do sistema imunitário que controlam as reações imunes do organismo.
21 Hipertensão: Condição presente quando o sangue flui através dos vasos com força maior que a normal. Também chamada de pressão alta. Hipertensão pode causar esforço cardíaco, dano aos vasos sangüíneos e aumento do risco de um ataque cardíaco, derrame ou acidente vascular cerebral, além de problemas renais e morte.
22 Fisiológica: Relativo à fisiologia. A fisiologia é estudo das funções e do funcionamento normal dos seres vivos, especialmente dos processos físico-químicos que ocorrem nas células, tecidos, órgãos e sistemas dos seres vivos sadios.
23 Atlas:
24 Vacina: Tratamento à base de bactérias, vírus vivos atenuados ou seus produtos celulares, que têm o objetivo de produzir uma imunização ativa no organismo para uma determinada infecção.
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