Uma equipa de investigadores do Instituto de Doenças Infeciosas da Universidade de Berna e do Instituto Federal de Virologia e Imunologia avaliou o crescimento do coronavírus SARS-CoV-2 e a ativação dos mecanismos de defesa celular no trato respiratório.
Os investigadores mostraram que é natural as diferenças de temperatura que existem no trato respiratório superior e inferior e que isso têm uma profunda influência na replicação do SARS-CoV-2 e subsequente ativação imune inata em células humanas. As descobertas podem ajudar a desenvolver medicamentos antivirais e medidas preventivas.
“O SARS-CoV-2 como o SARS-CoV são muito semelhantes geneticamente, geram um repertório homólogo de proteínas virais e usam o mesmo recetor para infetar as células humanas. No entanto, apesar dessas semelhanças, também existem diferenças importantes entre os dois vírus ”, disse Ronald Dijkman, do Instituto de Doenças Infeciosas da Universidade de Berna.
A infeção por SARS-CoV é caracterizada por doença grave e inflamação no trato respiratório inferior e os indivíduos infetados só são contagiosos após o início dos sintomas, tornando mais fácil identificar e interromper as cadeias de infeção.
No caso do SARS-CoV-2 este replica-se preferencialmente nas vias aéreas superiores (cavidade nasal, faringe, traqueia) e pode ser transmitido de forma eficiente de um indivíduo para outro antes do aparecimento dos sintomas da doença. Além disso, o resultado da infeção por SARS-CoV-2 varia amplamente de pessoa para pessoa e pode manifestar-se como doença assintomática, leve ou grave.
Idosos, bem como indivíduos com certas condições médicas subjacentes (problemas cardíacos, diabetes, cancro), têm maior risco de desenvolver doença grave, que costumam estar associadas à infeção dos tecidos respiratórios inferiores, altos níveis de inflamação e insuficiência pulmonar.
Temperatura é a chave
Para entender melhor por que as infeções com SARS-CoV e SARS-CoV-2 resultam em resultados clínicos tão diferentes, investigadores da Universidade de Berna usaram culturas especializadas de células das vias aéreas humanas para investigar o impacto das temperaturas do trato respiratório na replicação do SARS-CoV e do SARS-CoV -2.
As células originárias de amostras humanas e imitam a complexidade das células encontradas no trato respiratório. Crescendo em recipientes especiais, são nutridas na parte inferior e são expostas ao ar na parte superior, assim como as células da traqueia humana.
As culturas também produzem sumo e têm cílios que batem muito rapidamente. “Como a organização dessas células se assemelha muito às células encontradas em tecidos humanos, elas são um sistema relevante que pode ser usado em laboratório para estudar vírus respiratórios”, explicou Ronald Dijkman.
Os investigadores usaram este modelo pela primeira vez para estudar os efeitos das temperaturas respiratórias na replicação do SARS-CoV e do SARS-CoV-2. Eles descobriram que a temperatura desempenha um papel importante, pois o SARS-CoV-2 prefere replicar-se em temperaturas normalmente encontradas nas vias aéreas superiores, os cerca de 33° C.
Temperaturas de incubação mais frias permitiram que o vírus se replicasse mais rápido e em maior extensão do que quando as infeções foram realizadas a 37 ° C para imitar o ambiente pulmonar inferior. Ao contrário do SARS-CoV-2, a replicação do SARS-CoV não foi afetada por diferentes temperaturas de incubação. As experiências foram realizados no laboratório de alta segurança do Instituto Federal de Virologia em Mittelhäusern e no laboratório de biossegurança do Instituto de Doenças Infeciosas da Universidade de Berna.
A temperatura influencia a resposta do epitélio
A equipa também analisou quais os genes que são ativados e desativados após a infeção com SARS-CoV e SARS-CoV-2 para entender como é que as células do trato respiratório humano respondem à infeção e quais programas imunológicos inatos são ativados.
O sistema imunológico inato é a “primeira linha de defesa” do nosso corpo contra patógenos invasores e é crucial não apenas para conter o invasor, mas também para ensinar outras ramificações do sistema imunológico como reagir de maneira adequada.
Ao mimetizar as condições encontradas nas vias aéreas superiores, em que a temperatura é de cerca de 33° C, a equipa descobriu que a infeção com SARS-CoV-2 não estimulou a resposta imune inata dentro dessas células tão fortemente quanto fazia quando imitavam as condições encontradas nas vias respiratórias inferiores trato, com 37° C.
“Uma vez que a força da resposta imune inata pode influenciar diretamente o grau de replicação viral, isso pode ajudar a explicar por que o SARS-CoV-2 se replicou de forma mais eficiente em temperaturas mais baixas”, disse Ronald Dijkman. Embora a montagem de uma forte resposta imune inata contra o vírus seja geralmente benéfica, é importante observar que, em alguns casos, a resposta imune inata pode ficar superativada. Isso, por sua vez, pode ser prejudicial para o indivíduo infetado,
“A análise detalhada da replicação do SARS-CoV-2 e as mudanças induzidas pela temperatura nos mecanismos de defesa imune inata do hospedeiro ajudam a explicar por que o SARS-CoV-2 se replica tão bem no trato respiratório superior, e talvez seja por isso que o SARS-CoV-2 exibe maior transmissibilidade entre humanos do que o SARS-CoV “, explica Ronald Dijkman.
Conhecimento para combater infeções por coronavírus
O uso deste modelo de cultura de células num ambiente de laboratório controlado provou refletir com precisão o comportamento diferente de dois vírus semelhantes no contexto de uma pandemia. “Este sistema único fornece uma visão sobre a batalha molecular que ocorre entre o vírus e o hospedeiro durante uma infeção e ressalta a importância de mudanças sutis no microambiente vírus-hospedeiro que podem impactar a replicação e propagação do vírus”, disse Ronald Dijkman.
Entender quais os atores-chave que estão envolvidos neste processo, e se eles favorecem o hospedeiro ou o vírus, abre novas oportunidades para o estabelecimento de estratégias de intervenção altamente direcionadas e o desenvolvimento de novos compostos farmacêuticos que ajudarão a combater infeções por coronavírus.
