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Adicciones y Salud Mental
Brasil | 16-10-2020

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Un estudio comprueba que el nuevo coronavirus afecta al cerebro y comprueba sus efectos en las células nerviosas   
Exámenes de resonancia magnética realizados en la Unicamp en 81 pacientes con síntomas neuropsiquiátricos pos-Covid revelan alteraciones en la estructura del córtex cerebral. Las áreas en amarillo presentan reducción en la espesura cortical. Las marcas azules corresponde a áreas con espesura aumentada
Agencia FAPESP ( Brasil )
Por Karina Toledo. Traducción Programa INFOCIENCIA. Imagen: www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.10.09.20207464v1
Un estudio comprueba que el nuevo coronavirus afecta al cerebro y comprueba sus efectos en las células nerviosas Un estudio brasileño divulgado el martes 13 de octubre en la plataforma medRxiv comprobó que el virus SARS-CoV-2 es capaz de infectar células del tejido cerebral, teniendo como principal blanco los astrócitos. Los resultados revelan además que aún los individuos que padecieron la forma leve de Covid-19 pueden presentar alteraciones significativas en la estructura del córtex, que es la región cerebral más rica en neuronas y responsable por funciones complejas como memoria, atención, conciencia y lenguaje.

La investigación fue realizada por varios grupos de la Universidad Estatal de Campinas (Unicamp) y la Universidad de São Paulo (USP), todos financiados por la FAPESP. También colaboraron investigadores del Laboratorio Nacional de Biociencias (LNBio), el Instituto D'Or de Investigación y Educación (IDOR) y la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ).

“Dos estudios previos habían detectado la presencia del nuevo coronavirus en el cerebro, pero no se sabía si estaba en la sangre, en las células endoteliales [que cubren los vasos sanguíneos] o dentro de las células nerviosas. Demostramos por primera vez que en realidad infecta y se replica en astrocitos y que esto puede disminuir la viabilidad de las neuronas ”, explica Daniel Martins-de-Souza, profesor del Instituto de Biología (IB) de la Unicamp, investigador de la Agencia FAPESP. IDOR y uno de los coordinadores de investigación.

Los astrocitos son las células más abundantes del sistema nervioso central y realizan diversas funciones: proporcionan apoyo y nutrientes a las neuronas; regulan la concentración de neurotransmisores y otras sustancias con el potencial de interferir con el funcionamiento neuronal, como el potasio; integrar la barrera hematoencefálica, ayudando a proteger el cerebro contra patógenos y toxinas; y ayudan a mantener la homeostasis cerebral.

La infección de este tipo de células se confirmó mediante experimentos con tejido cerebral de 26 pacientes que fallecieron por COVID-19. Las muestras fueron recolectadas durante procedimientos de autopsia mínimamente invasivos realizados por el patólogo Alexandre Fabro, profesor de la Facultad de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP-USP). Los análisis fueron coordinados por Thiago Cunha, profesor de FMRP-USP y miembro del Centro de Investigación de Enfermedades Inflamatorias (CRID).

Los investigadores adoptaron una técnica conocida como inmunohistoquímica, que consiste en utilizar anticuerpos para marcar antígenos virales o componentes del tejido analizado, como explica Martins-de-Souza. “Por ejemplo, podemos poner un anticuerpo en la muestra que cuando se une al astrocito hace que la célula adquiera un color rojo; otro que al unirse a la proteína pico del SARS-CoV-2 marca la molécula en verde; y, finalmente, un anticuerpo para marcar el ARN viral bicatenario en púrpura, que aparece solo durante el proceso de replicación del microorganismo. Cuando todas las imágenes tomadas durante el experimento se superpusieron, notamos que los tres colores aparecen simultáneamente solo dentro de los astrocitos ".

Según Cunha, la presencia del virus se confirmó en las 26 muestras estudiadas. En cinco de ellos también se encontraron alteraciones que sugirieron un posible daño al sistema nervioso central.

“En estos cinco casos, observamos signos de necrosis e inflamación, como edema [hinchazón por acumulación de líquido], lesiones neuronales e infiltrados de células inflamatorias. Pero sólo teníamos acceso a una pequeña parte del cerebro de los pacientes, por lo que es posible que en los otros 21 casos estudiados también estuvieran presentes signos similares, pero en diferentes regiones del tejido ”, dice Cunha.

Síntomas persistentes
En otra rama de la investigación, realizada en la Facultad de Ciencias Médicas (FCM) de la Unicamp, se realizaron exámenes de resonancia magnética a 81 voluntarios que contrajeron la forma leve de COVID-19 y se recuperaron. En promedio, las evaluaciones cara a cara se llevaron a cabo 60 días después de la fecha de la prueba de diagnóstico y un tercio de los participantes aún presentaba síntomas neurológicos o neuropsiquiátricos. Las principales quejas fueron dolor de cabeza (40%), fatiga (40%), deterioro de la memoria (30%), ansiedad (28%), pérdida del olfato (28%), depresión (20%), somnolencia diurna (25 %), pérdida del gusto (16%) y libido (14%).

“Publicamos un enlace para que los interesados ??en participar en la investigación se registren y, para nuestra sorpresa, en pocos días ya teníamos más de 200 voluntarios, muchos de ellos polisintomáticos y con dolencias muy variadas. Además del examen de neuroimagen, se están evaluando mediante examen neurológico y pruebas estandarizadas para medir el desempeño en funciones cognitivas, como la memoria, la atención y la flexibilidad de razonamiento. En el artículo presentamos los primeros resultados ”, dice la profesora Clarissa Yasuda, miembro del Instituto de Investigación en Neurociencias y Neurotecnología (BRAINN).

Solo se incluyeron en la investigación las personas que tenían un diagnóstico de COVID-19 confirmado por RT-PCR y que no necesitaban ser hospitalizadas. Las evaluaciones se realizaron después del final de la fase aguda y los resultados se compararon con datos de 145 individuos sanos y no infectados.

Al analizar las resonancias magnéticas, fue posible ver que algunas regiones de la corteza de los voluntarios tenían un grosor menor que el promedio observado en los controles, mientras que otras mostraban un aumento de tamaño, lo que, según los autores, podría indicar algún grado de edema.

“Observamos atrofia en áreas relacionadas, por ejemplo, con la ansiedad, uno de los síntomas más frecuentes en el grupo estudiado. Considerando que la prevalencia promedio de trastornos de ansiedad en la población brasileña es del 9%, el 28% que encontramos es un número alto y alarmante. No esperábamos estos resultados en pacientes que tenían una enfermedad leve ”, dice Yasuda.

En las pruebas neuropsicológicas, realizadas para evaluar las funciones cognitivas, los voluntarios del estudio también obtuvieron peores resultados que el promedio de los brasileños en algunas tareas. Los resultados se ajustaron según la edad, sexo y educación de cada participante. También se consideró el grado de fatiga informado por el participante a los investigadores.

“La pregunta que queda ahora es: ¿estos síntomas son temporales o permanentes? Para averiguarlo, pretendemos seguir acompañando a estos voluntarios durante algún tiempo ”, dice la investigadora.

Metabolismo energético afectado
En el Laboratorio de Neuroproteómica del IB-Unicamp, coordinado por Martins-de-Souza, se llevaron a cabo varios experimentos con tejido cerebral de personas fallecidas por COVID-19 y con cultivos de astrocitos in vitro para descubrir, desde un punto de vista bioquímico, cómo La infección por SARS-CoV-2 afecta a las células del sistema nervioso.

Las muestras de necropsia se obtuvieron mediante la colaboración del grupo del profesor de la Facultad de Medicina de la USP Paulo Saldiva. El conjunto completo de proteínas (proteoma) presentes en el tejido fue mapeado por espectrometría de masas, una técnica que permite la discriminación de sustancias en muestras biológicas de acuerdo con la masa molecular.

“Al comparar con los resultados de individuos no infectados, notamos que varias proteínas que tenían una expresión alterada abundan en los astrocitos, lo que valida los hallazgos obtenidos por inmunohistoquímica”, dice Martins-de-Souza. “En estas células observamos cambios en varias vías bioquímicas, especialmente las relacionadas con el metabolismo energético”, dice el investigador.

El siguiente paso fue repetir el análisis proteómico en un cultivo de astrocitos de laboratorio infectado. Las células se obtuvieron a partir de células madre pluripotentes inducidas (IPS), método que consiste en reprogramar células adultas (de la piel u otro tejido de fácil acceso) para que asuman una etapa de pluripotencia similar a de células madre embrionarias. Esta primera parte se llevó a cabo en el laboratorio del profesor de la UFRJ Stevens Rehen, en el IDOR. Luego, el equipo de Martins-de-Souza indujo, a través de estímulos químicos, las células IPS para diferenciarse en células madre neurales y más tarde en astrocitos.

“Los resultados fueron similares a los del análisis realizado sobre el tejido obtenido por necropsia, es decir, indicaron disfunción en el metabolismo energético. Luego hicimos un análisis metabolómico [del conjunto de metabolitos producidos por los astrocitos en cultivo], que indicó cambios en el metabolismo de la glucosa. Por alguna razón, el astrocito infectado comienza a consumir más glucosa de lo normal y, a pesar de eso, los niveles de piruvato y lactato, los dos principales sustratos energéticos, se reducen mucho en la célula ”, dice.

Como explica el investigador, el lactato es uno de los subproductos del metabolismo de la glucosa y el astrocito exporta este metabolito a la neurona, que lo utiliza como fuente de energía. Los análisis in vitro mostraron que la cantidad de lactato en el medio de cultivo celular era normal, aunque estaba reducida en el interior. “Aparentemente, el astrocito se esfuerza por mantener el suministro del sustrato energético a la neurona a expensas de su propio funcionamiento”, comenta Martins-de-Souza.

Como resultado de este proceso, las mitocondrias de los astrocitos, orgánulos responsables de la producción de energía, comenzaron a funcionar de manera alterada, lo que puede influir en los niveles cerebrales de neurotransmisores como el glutamato (que excita las neuronas y está relacionado con la memoria y el aprendizaje. ) y ácido gamma-aminobutírico (GABA, capaz de inhibir la activación neuronal excesiva y promover una sensación de calma y relajación).

“En otro experimento, intentamos cultivar neuronas en este medio donde se estaban cultivando astrocitos previamente infectados y observamos que las células mueren más de lo esperado. En otras palabras, este medio de cultivo 'condicionado por astrocitos infectados' disminuyó la viabilidad de las neuronas ”, dice Martins-de-Souza.

Según el investigador, los hallazgos descritos en el artículo -todavía en proceso de revisión por pares- están en línea con varios trabajos ya publicados, que apuntaban a posibles manifestaciones neurológicas y neuropsiquiátricas del COVID-19, pero va un paso más allá.

“Aún quedaba una gran pregunta: ¿la disfunción cerebral se debería a una inflamación sistémica o el virus estaría afectando directamente el funcionamiento de las células nerviosas al infectarlas? Nuestros resultados indican que el SARS-CoV-2 realmente puede ingresar a las células.

En la evaluación de Cunha, la siguiente pregunta a responder es cómo llega el virus al sistema nervioso central y cuál es el mecanismo utilizado para ingresar a los astrocitos, lo que puede dar pistas sobre posibles intervenciones capaces de detener la infección.

“También tenemos la intención de hacer experimentos con ratones genéticamente modificados para expresar ACE2 humana [la principal proteína utilizada por el virus para infectar células]. La idea es confirmar en estos animales si existe una relación causa-efecto, es decir, si la infección por sí sola es capaz de inducir los cambios que observamos en el cerebro de los pacientes ”, dice Cunha.

Marcelo Mori, profesor de IB-Unicamp y miembro del Centro de Investigación de Obesidad y Comorbilidades (OCRC), señala que la investigación solo fue posible gracias a la colaboración de investigadores con experiencia y antecedentes variados y complementarios. “Este es un ejemplo de que para hacer ciencia de calidad y competitiva es necesario combinar esfuerzos interdisciplinarios. Es difícil competir internacionalmente si nos quedamos solo dentro de nuestro laboratorio, limitados a las técnicas que conocemos y al equipo al que tenemos acceso ”, dice.

En total, el artículo tiene 74 autores. Los experimentos fueron realizados por cuatro estudiantes postdoctorales: Fernanda Crunfli, Flávio P. Veras, Victor C. Carregari y Pedro H. Vendramini.

Tanto OCRC, CRID como BRAINN son Centros de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) financiados por la FAPESP. El apoyo de la Fundación también se brindó a través de otros siete proyectos: 20 / 04746-0, 17 / 25588-1, 19 / 00098-7, 20 / 04919-2, 20 / 05601-6, 20 / 04860-8 y 19 / 11457-8.

El artículo SARS-CoV-2 infecta los astrocitos cerebrales de pacientes con COVID-19 y las alteraciones de la viabilidad neuronal se pueden leer en www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.10.09.20207464v1.