Fumar y vapear aumentan los niveles de ACE2 y la unión del virus en el epitelio de las vías respiratorias


La continua propagación del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) a nivel mundial no solo ha tenido un gran impacto en la salud humana, sino que amenaza la estabilidad económica de la raza humana. El SARS-CoV-2, que es el virus responsable de la enfermedad del coronavirus 2019 (COVID-19), es impredecible en sus efectos, ya que tiene el potencial de causar una enfermedad devastadora en algunos, dejando a la mayoría de los individuos asintomáticos o con una forma muy leve. de la infección.

Un nuevo bioRxiv * preprint intenta dar algún sentido a por qué ciertas personas experimentan formas más graves de COVID-19 en comparación con otras al señalar el aumento en la unión del virus que ocurre en presencia de fumar o vapear.

Estudio: La exposición a cigarrillos combustibles y electrónicos aumenta la actividad de ace2 y la unión de picos de SARS-CoV-2. Haber de imagen: esthermm / Shutterstock.com

Fondo

El SARS-CoV-2 se relaciona con el receptor de la célula huésped de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), que se encuentra en dos formas dentro del pulmón. Una forma de ACE2 está adherida a la membrana (mACE2), mientras que la otra es una forma soluble de ACE2 (sACE2). De estos, mACE2 es el sitio de unión utilizado por el SARS-CoV-2 antes de su entrada en la célula huésped.

El papel del tabaquismo como factor de riesgo de COVID-19 grave ha sido controvertido. Algunos científicos consideran que aumenta el riesgo de infección y la gravedad de la enfermedad. De manera similar, el vapeo o el uso de cigarrillos electrónicos (e-cigarrillos) también ha demostrado causar toxicidad en el tejido pulmonar a través de la síntesis de proteínas nocivas, así como a través de alteraciones inmunológicas.

La hipótesis nicotínica, como se le llama, postula que la nicotina puede proteger contra la infección por SARS-CoV-2. Por otro lado, algunos científicos también han informado que existe un fuerte vínculo entre el tabaquismo y el COVID-19 sintomático, especialmente porque fumar aumenta el riesgo de influenza y otros virus respiratorios.

Se pensó que los niveles más altos de ACE2 en los fumadores eran responsables de este mayor riesgo.

Niveles más altos de ACE2 en el líquido pulmonar

En el estudio actual, los científicos encontraron que los lavados de las pequeñas vías respiratorias de los pulmones, que también se conocen como líquido de lavado broncoalveolar (BALF), de fumadores y vapeadores mostraron niveles marcadamente más altos de sACE2 en comparación con los no fumadores de la misma edad. . También encontraron que en cultivos celulares de cultivos primarios del epitelio bronquial humano (HBEC) que se cultivaron para simular las vías respiratorias humanas, la exposición al humo del cigarrillo durante solo un día condujo a un aumento significativo en los niveles de mACE2 y sACE2.

Durante un período de cuatro días de exposición al humo, que debía reflejar el tabaquismo crónico, los niveles de mACE2 y sACE2 continuaron siendo significativamente más altos en comparación con los cultivos celulares que se expusieron solo al aire. Por lo tanto, la exposición al humo parece aumentar el número de receptores ACE2 en las células huésped que están disponibles para que el virus se adhiera.

La exposición al condensado del humo del cigarrillo aumenta la infección por pseudovirus del SARS-CoV-2.  Se pretrataron células primarias traqueobronquiales (A) y de las vías respiratorias pequeñas (C) con 200 μg / ml de CSC (centro) y JUUL e-Liquid al 1.00% (derecha) durante 24 horas y se desafiaron con el pseudovirus SARSCoV-2.  Después de la incubación durante 48 horas, se obtuvieron imágenes de células vivas en un sistema de microscopía confocal de disco giratorio (UltraVIEW Vox; PerkinElmer).  Los núcleos celulares se tiñeron con colorante Hoechst y las células infectadas se mostraron en rojo.  La cuantificación por citometría de flujo de la infección relativa por pseudovirus SARS-CoV-2 en diferentes dosis de células traqueobronquiales primarias (B) pretratadas con CSC y JUUL e-Liquid y células pequeñas de las vías respiratorias (D) se informó como cambio de veces;  n = 11-12 ensayos.  Las barras representan la media ± SEM.  Prueba t para datos no apareados * p <0,05;  ** p <0,005;  *** p <0,0005.  Barras de escala, 170 μm.

La exposición al condensado del humo del cigarrillo aumenta el SARS-CoV-2 Pseudovirus Infección. Se pretrataron células primarias traqueobronquiales (A) y de las vías respiratorias pequeñas (C) con 200 μg / ml de CSC (centro) y JUUL e-Liquid al 1.00% (derecha) durante 24 horas y se desafiaron con el pseudovirus SARSCoV-2. Después de la incubación durante 48 horas, se obtuvieron imágenes de células vivas en un sistema de microscopía confocal de disco giratorio (UltraVIEW Vox; PerkinElmer). Los núcleos celulares se tiñeron con colorante Hoechst y las células infectadas se mostraron en rojo. La cuantificación por citometría de flujo de la infección relativa por pseudovirus SARS-CoV-2 en diferentes dosis de células traqueobronquiales primarias (B) pretratadas con CSC y JUUL e-Liquid y células pequeñas de las vías respiratorias (D) se informó como cambio de veces; n = 11-12 ensayos. Las barras representan la media ± SEM. Prueba t para datos no apareados * p <0,05; ** p <0,005; *** p <0,0005. Barras de escala, 170 μm.

Tasas más altas de infección

Simultáneamente, el estudio también mostró que las células expuestas al humo tanto agudo como crónico experimentaron tasas más altas de infección con un pseudovirus portador del SARS-CoV-2. proteína de pico. También mostraron tasas significativamente más altas de captación de subunidades S1.

El líquido de vape produce efectos similares

Cuando las células epiteliales de las vías respiratorias se expusieron a diferentes dosis de condensado de humo de cigarrillo (CSC) durante un día, las tasas de infección por pseudovirus aumentaron significativamente en comparación con los controles. La misma observación se documentó cuando las células se expusieron al e-líquido de los vapores con sabor a tabaco JUUL Virginia, que contiene un 5% de benzoato de nicotina.

La exposición crónica durante un período de cuatro días también produjo el mismo resultado. En conjunto, estos hallazgos proporcionan en vivo evidencia de que el uso de cigarrillos y cigarrillos electrónicos está asociado con tasas más altas de infección por la proteína pico del SARS-CoV-2.

Estos datos indican que la exposición al humo del cigarrillo regula al alza la actividad de ACE2 y aumenta la unión del SARS-CoV-2. “

La ACE2 soluble es un marcador de riesgo de COVID-19

El estudio actual solo midió sACE2, en lugar de mACE2, en vivo. En particular, sACE2 también juega un papel en la infección por SARS-CoV-2 a través de sus efectos sobre el sistema renina-angiotensina. Se cree que el aumento en los niveles de sACE2, así como el mayor número general de ACE2 presente en las células pulmonares de fumadores y vapeadores, es un factor que contribuye al mayor riesgo de infección para las personas de estas categorías.

De hecho, las células pulmonares de los fumadores presentan niveles más altos de transcripción del gen ACE2, lo que puede indicar niveles elevados de ambos tipos de ACE2. También se ha demostrado que los altos niveles de sACE2 están relacionados con una mayor gravedad de la enfermedad después de la infección por SARS-CoV-2. Por lo tanto, la elevación de sACE2 se puede utilizar como un biomarcador para las personas que tienen un mayor riesgo de adquirir COVID-19.

¿Cuáles son las implicaciones?

Estos hallazgos apuntan a un fuerte vínculo entre los niveles de ACE2 en las células pulmonares y el tabaquismo y el vapeo. Aunque se ha especulado que este vínculo está mediado por la nicotina, aún se deben realizar más estudios para confirmar esta hipótesis. Además, el aumento de los niveles totales de ACE2 puede prolongarse más allá del período de tabaquismo, aumentando así el riesgo de que el fumador contraiga la infección.

En general, estas observaciones indican que el uso de productos de tabaco eleva la actividad de ACE2 y aumenta el potencial de infección por SARS-CoV-2 a través de la unión mejorada de proteínas de pico.. “

La nicotina está presente en el humo del tabaco y en los vaporizadores. Esta molécula es responsable de un aumento en el calcio intracelular que, a su vez, se sabe que promueve la entrada viral, la replicación y la liberación de nuevas partículas virales. Por lo tanto, la nicotina puede ser el factor común responsable del aumento tanto de la unión a proteínas de pico como de la infección por pseudovirus después de la exposición al humo del tabaco.

Se necesita más investigación para comprender completamente cómo esta sustancia química causa este efecto y hasta qué punto persisten los niveles elevados de ACE2 y la unión de picos en los pulmones de los fumadores.

*Noticia importante

bioRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud o tratarse como información establecida.

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