El SARS-CoV-2 secuestra los nanotubos entre las neuronas para infectarlas
Infección de neuronas en ausencia de un receptor
La COVID-19 suele provocar síntomas neurológicos, como la pérdida del gusto o del olfato, o alteraciones cognitivas (como la pérdida de memoria y las dificultades de concentración), tanto durante la fase aguda de la enfermedad como a largo plazo con el síndrome de la "COVID larga". Pero hasta ahora se desconocía la forma en que la infección llega al cerebro. Científicos de los laboratorios del Instituto Pasteur y del CNRS han utilizado métodos de microscopía electrónica de última generación para demostrar que el SARS-CoV-2 secuestra los nanotubos, pequeños puentes que unen las células infectadas con las neuronas. Por tanto, el virus es capaz de penetrar en las neuronas a pesar de que éstas carecen del receptor ACE2 al que suele unirse el virus cuando infecta las células.
Partículas virales del SARS-CoV-2 (en azul oscuro) dentro y en la superficie de un nanotubo. Imágenes de tomografía crioelectrónica segmentadas con el software Amira.
Anna Pepe, Institut Pasteur
¿Cómo entra el SARS-CoV-2 en las células del cerebro? Un estudio demuestra que el virus utiliza los nanotubos que se forman entre las células infectadas y las neuronas para acceder a éstas. Estas estructuras dinámicas transitorias son el resultado de la fusión de membranas en células distantes. Permiten el intercambio de material celular sin necesidad de receptores de membrana, el medio normal para entrar y salir del citoplasma. La Unidad de Tráfico de Membranas y Patogénesis, dirigida por Chiara Zurzolo en el Instituto Pasteur, ya ha descubierto que los nanotubos desempeñan un papel en enfermedades degenerativas como el Alzheimer y el Parkinson al facilitar el transporte de las proteínas responsables de estas enfermedades.
Infección de las neuronas en ausencia de un receptor
Aunque el receptor celular humano ACE2 sirve de puerta de entrada para que el SARS-CoV-2 entre en las células pulmonares -el principal objetivo del virus- y en las células del epitelio olfativo, no se expresa en las neuronas. Sin embargo, se ha encontrado material genético viral en el cerebro de algunos pacientes, lo que explica los síntomas neurológicos que caracterizan a la COVID aguda o prolongada. Anteriormente se había sugerido la mucosa olfativa como vía de acceso al sistema nervioso central, pero eso no explica cómo el virus es capaz de entrar en las propias células neuronales.
Según este nuevo estudio, también se cree que el SARS-CoV-2 es capaz de inducir la formación de nanotubos entre las células infectadas y las neuronas, así como entre las neuronas, lo que explicaría cómo se infecta el cerebro desde el epitelio. El equipo de investigación reveló múltiples partículas virales localizadas tanto en el interior como en la superficie de los nanotubos. Dado que el virus se propaga más rápida y directamente desde el interior de los nanotubos que saliendo de una célula para pasar a la siguiente a través de un receptor, este modo de transmisión contribuye por tanto a la capacidad infecciosa del SARS-CoV-2 y a su propagación a las células neuronales.
Pero el virus también se desplaza por la superficie externa de los nanotubos, donde puede ser guiado más rápidamente hacia las células que expresan receptores compatibles. "Los nanotubos pueden verse como túneles con una carretera en la parte superior", sugiere Chiara Zurzolo, jefa de la Unidad de Tráfico de Membranas y Patogénesis del Instituto Pasteur, "que permiten la infección de células no permisivas, como las neuronas, pero también facilitan la propagación de la infección entre células permisivas."
Métodos de imagen de última generación con el microscopio Titan Krios
Esta publicación combina la investigación en cultivos in vitro, que demuestra que las células neuronales sanas se infectan si entran en contacto con células infectadas, con el uso de herramientas de microscopía de última generación. El microscopio Titan Krios de la NanoImaging Core Facility del Instituto Pasteur ofrece una resolución sin precedentes de las muestras biológicas y las nanomoléculas que se acerca más a las condiciones biológicas reales. "Con este instrumento se han desarrollado nuevos enfoques de imagen para evaluar la estructura del SARS-CoV-2 y la arquitectura de los nanotubos", explica Anna Pepe, de la Unidad de Tráfico de Membranas y Patogénesis del Instituto Pasteur, primera autora del estudio.
Trabajando en colaboración con el centro de bioimagen ultraestructural del Instituto Pasteur, los equipos de investigación utilizaron métodos de investigación precisos para detectar estructuras en los nanotubos que posteriormente se identificaron como "fábricas de virus". Los nanotubos entre las neuronas representan un entorno propicio para el desarrollo del SARS-CoV-2, ya que es invisible para el sistema inmunitario. Chiara Zurzolo cree que "puede representar un mecanismo de evasión inmunitaria y persistencia viral que podría ser favorable al virus".
Este estudio es un ejemplo de cómo la investigación básica interdisciplinar, en la que participan biólogos celulares, virólogos y técnicas de imagen de última generación, puede conducir a nuevos descubrimientos. Prepara el camino para seguir investigando el papel de la comunicación célula a célula en la propagación del SARS-CoV-2. También fomenta la exploración de enfoques terapéuticos alternativos para dificultar la propagación del SARS-CoV-2, junto con los proyectos actuales que se centran principalmente en el bloqueo de la entrada a través del receptor ACE2.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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