La “diarrea por COVID-19” depende de la respuesta inflamatoria que es parte de la enfermedad

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Investigadores en los Estados Unidos han brindado información importante sobre la fisiopatología de la diarrea que ocurre en algunos casos de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19).

El equipo dice que la “diarrea COVID-19” que puede desarrollarse después de la infección con el agente causante del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) es el primer ejemplo de diarrea viral que depende de la respuesta inflamatoria que ocurre como parte de la enfermedad.

Los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, y el Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Nuevo México en Albuquerque han demostrado que un cambio en el proceso de transporte intestinal es la inhibición de dos proteínas (NHE3 y DRA) que permiten la neutralización Absorción de cloruro de sodio (NaCl): la principal forma en que el sodio se absorbe en el intestino entre comidas.

La secreción de cloruro se estimula activando el canal de cloruro activado por calcio (CaCC) por un mecanismo que depende del aumento de iones de calcio intracelular (Ca 2+).

“La diarrea de COVID-19 parece ser un ejemplo de una diarrea inflamatoria dependiente del calcio que involucra tanto la secreción de aniones dependiente de Ca2 + estimulada agudamente que involucra CaCC y la probable inhibición de la absorción neutra de NaCl”, escriben Olga Kovbasnjuk y el equipo.

Una versión preimpresa del trabajo de investigación está disponible en el bioRxiv* servidor, mientras que el artículo se somete a revisión por pares.

Estudio: La diarrea inducida por SARS-COV-2 es inflamatoria, dependiente de Ca2 + e implica la activación de los canales de Cl activados por calcio.  Crédito de la imagen: NIAID

Manifestaciones gastrointestinales en COVID-19

El número de manifestaciones clínicas reconocidas de COVID-19 sigue aumentando, incluidas las manifestaciones persistentes que se observan en la enfermedad prolongada o “COVID prolongado”.

Las manifestaciones gastrointestinales (GI) como la diarrea se presentan en las primeras etapas de la enfermedad, pero pueden ocurrir durante el curso de la enfermedad, incluso durante la fase prolongada.

Se cree que estas manifestaciones GI ocurren como resultado del contacto luminal directo más que sistémico entre el SARS-CoV-2 y el tracto GI.

“El SARS-CoV-2 se puede recuperar de la luz del intestino … donde se une y se replica en los enterocitos humanos”, dicen Donowitz y sus colegas.

Las lagunas importantes en la comprensión de los efectos que tiene el SARS-CoV-2 en el intestino incluyen los sitios intestinales afectados, los mecanismos a través de los cuales el virus causa diarrea y si la respuesta inflamatoria que ocurre en COVID-19 contribuye a producir diarrea.

“También se desconoce el papel del tracto gastrointestinal en los muchos aspectos clínicos de la infección por SARS-CoV-2, incluida la replicación viral y la progresión de la enfermedad”, dice el equipo.

¿Qué implicó el estudio actual?

Los investigadores expusieron un modelo de enteroide humano compuesto de monocapas de enteroides de cinco individuos sanos al SARS-CoV-2 vivo, así como a partículas similares a virus (VLP) elaboradas a partir de exosomas que expresan las proteínas del pico, la nucleocápside, la membrana y la envoltura del virus.

Cuarenta y ocho horas después de la exposición inicial, se observó SARS-CoV-2 vivo y replicación viral en enterocitos, lo que favoreció la replicación viral prolongada. El virus vivo también estuvo presente en los medios apical y basolateral.

También se detectó una alta concentración de ARN viral en los medios apical y basolateral hasta cinco días después de la exposición.

Modelado de los mecanismos moleculares de la diarrea inducida por SARS-Cov-2 utilizando un interactoma funcional creado a partir de una pequeña cantidad de proteínas que se sabe que son moduladas por la infección viral del epitelio intestinal humano

Modelado de los mecanismos moleculares de la diarrea inducida por SARS-Cov-2 utilizando un interactoma funcional creado a partir de una pequeña cantidad de proteínas que se sabe que son moduladas por la infección viral del epitelio intestinal humano (https://string-db.org/). Este análisis se basa en la vía de transporte de ontología genética más inclusiva (GO: 0006810; tasa de descubrimiento falso (FDR) = 2.30e-07); magenta) e incluye 21 proteínas que interactúan funcional y físicamente que están potencialmente involucradas en la señalización inducida por virus que desencadena la respuesta Isc en el epitelio intestinal humano. Este modelo indica que el NHE3 juega un papel central en la transducción de señales entre GO: 0070102 – la vía de señalización mediada por interleucina-6 (rojo; tasa de falso descubrimiento (FDR) = 4.08e-0) y GO: 1902476 – secreción de cloruro (verde, FDR = 5,96e-0). Esta interleucina entre las interleucinas y la secreción de Cl podría estar mediada por PAT-1 de manera independiente o dependiente de CFTR, lo que conduce a la activación de ANO1. El NHE3 también es crucial para la transducción de señales del receptor de virus ACE2 a través de las reservas de calcio intracelular a un transportador de membrana de Cl / bicarbonato y un complejo de canales de potasio dependiente de voltaje basolateral (amarillo – CL: 8927; FDR = 5.91e-07). La red funcional IL-6 (rojo) junto con IL-8 (CXCL8) influye en las funciones del complejo receptor SARS-Cov-2 y los transportadores de membrana (magenta) que provocan la secreción de aniones intestinales a través de CaCC y a través de la cascada de señalización de Ca2 + (azul ) que afecta la actividad de los canales de K + basolaterales mediados por Ca2 + o AMPc (amarillo). Los siguientes colores de cadena que conectan las proteínas representan las interacciones basadas en: turquesa – de bases de datos seleccionadas; magenta — determinado experimentalmente; vecindario de genes verdes; azul – co-ocurrencia de genes; verde claro – minería de texto; negro – coexpresión; violeta claro – homología de proteínas.

La primera evidencia de entrada sistémica de SARS-CoV-2 a través del tracto gastrointestinal

Dado que los capilares y linfáticos de la mucosa intestinal se encuentran en la base de las células epiteliales, donde el virus vivo emerge de la superficie basolateral de los enterocitos, estos resultados proporcionan la primera evidencia de que la infección intestinal por SARS-CoV-2 puede estar involucrada en la entrada sistémica de virus a través del tracto gastrointestinal.

“Las partículas virales basolaterales (vivas o no) podrían contribuir al daño generalizado que forma parte de COVID-19”, sugieren los investigadores. “Sin embargo, dado que la infección sistémica como parte de COVID-19 no se considera una parte importante de la fisiopatología de esta enfermedad, la relevancia clínica de esta observación permanece indefinida”.

Dos días después de la exposición al virus vivo, el medio enteroide también mostró aumentos significativos en los niveles de las citocinas inflamatorias interleucina (IL) -6, IL-8 y proteína quimioatrayente de monocitos-1.

Los niveles de NHE3 y DRA, que permiten la absorción de NaCl, también se redujeron, con niveles de NEH3 reducidos tanto en el ARNm como en los niveles de proteína.

Hallazgos de los estudios de VLP

Cuarenta y ocho horas después de la exposición del modelo enteroide a VLP, las partículas que expresan la proteína de pico fueron captados en la superficie apical enteroide, lo que resultó en una disminución de los niveles de ARNm de NHE3 y DRA. También se redujeron los niveles de ARNm del regulador de la conductancia transmembrana de la fibrosis quística (CFTR) y del receptor humano de la proteína de pico viral, la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2).

Las VLP indujeron la secreción estimulada de Cl a través de un mecanismo dependiente de Ca2 + que se retrasó con un curso de tiempo que se ajustaba al tiempo para el aumento inducido por VLP en el Ca2 + intracelular. Este efecto de VLP requirió constantemente tanto la unión como la captación en el enterocito.

Los investigadores encontraron que la secreción de aniones inducida por VLP podría inhibirse mediante la exposición apical a un inhibidor específico del canal de Cl activado por calcio (CaCC) (AO1), pero no mediante la exposición a un inhibidor específico de CFTR (BP027). La secretina aniónica también se inhibió por la exposición basolateral al inhibidor de los canales de potasio clotrimazol y se evitó por completo mediante el tratamiento previo con el tampón de calcio BAPTA-AM.

¿Qué concluyen los autores?

“El mecanismo de la diarrea por COVID-19 parece requerir la interacción molecular entre las citocinas inflamatorias, el receptor viral y varias proteínas transportadoras de iones apicales y basolaterales, así como la activación de la señalización intracelular de Ca2 +”, dicen Donowitz y sus colegas.

“A pesar de que la caracterización de los cambios en el transporte de Na y Cl que ocurren a lo largo de COVID-19 es incompleta, los resultados obtenidos ya sugieren posibles dianas farmacológicas, mientras que los conocimientos mecanicistas pueden ser relevantes para los efectos del SARS-CoV-2 en otras células epiteliales”, concluye. el equipo.

*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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