Investigadores brasileños confirman ahora, dos años después de anunciar los resultados de su trabajo inicial sobre el sistema nervioso central, que el SARS-CoV-2, que da origen a la enfermedad Covid-19, infecta las células cerebrales, especialmente los astrocitos.
En un estudio que aparece en PNAS Nexus, el profesor Daniel Martíns de Souza, de la Universidad Estatal de Campinas (UNICAMP), describe alteraciones en la estructura de la corteza, la región del cerebro más rica en neuronas, incluso en casos de Covid-19 leve.
Recuerda que en estudios previos se detectó la presencia del nuevo coronavirus en el cerebro, pero nadie sabía con certeza si estaba en el torrente sanguíneo, en las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos o en las células nerviosas.
Martíns de Souza destaca que la infección de los astrocitos se confirmó mediante experimentos con tejido cerebral de 26 pacientes que murieron de Covid-19. Las muestras de tejido se tomaron durante autopsias realizadas con procedimientos mínimamente invasivos por Alexandre Fabro, de la Universidad de Sao Paulo.
Los investigadores utilizaron inmunohistoquímica, un proceso de tinción en el que los anticuerpos actúan como marcadores de antígenos virales u otros componentes del tejido analizado. “Podemos insertar un anticuerpo en la muestra -señala el científico- para hacer que los astrocitos se vuelvan rojos al unirse a ellos, otro para marcar la proteína del pico del SARS-CoV-2 haciéndola verde y un tercero para resaltar el ácido ribonucleico (ARN) de doble cadena del virus que solo aparece durante la replicación, al convertirlo en magenta”.
“Cuando se superpusieron las imágenes producidas durante el experimento, los tres colores aparecieron simultáneamente solo en los astrocitos”, puntualiza.
Alteraciones del sistema nervioso central
Se confirmó la presencia del virus en cinco de las 26 muestras analizadas. En estas cinco muestras también se encontraron alteraciones que sugerían un posible daño en el sistema nervioso central. En este punto, Adriano Sebolella y su equipo confirmaron la capacidad del coronavirus para infectar tejido cerebral y su preferencia por los astrocitos.
Paralelamente, a un total de 81 voluntarios recuperados de Covid-19 leve se les examinó con resonancia magnética. Un tercio de los participantes todavía tenía síntomas neurológicos o neuropsiquiátricos en ese momento. Se quejaron mayoritariamente de dolor de cabeza (40%), fatiga (40%), alteraciones de la memoria (30%), ansiedad (28%), pérdida del olfato (28%), depresión (20%), somnolencia diurna (25%), pérdida del gusto (16%) y baja libido (14%).
La cuestión para la que aún no hay respuesta es si estos síntomas son temporales o permanentes. Hasta ahora, estos científicos han comprobado que algunos individuos mejoran, pero son muchos los que siguen con alteraciones.
En este sentido, consideran que el seguimiento longitudinal es crucial para comprender la evolución de las alteraciones neuropsiquiátricas a lo largo del tiempo y para que esta comprensión sirva como base para el desarrollo de terapias dirigidas.
En el Laboratorio de Neuroproteómica que dirige Martíns de Souza, se realizaron experimentos con células de tejido cerebral de personas fallecidas por Covid-19 y astrocitos cultivados in vitro, para conocer cómo la infección por SARS-CoV-2 afecta a las células del sistema nervioso central desde el punto de vista bioquímico.
“Cuando se compararon los resultados con los de sujetos no infectados, se encontró que varias proteínas con expresión alterada abundaban en los astrocitos, lo que validó los hallazgos obtenidos por inmunohistoquímica. Observamos alteraciones en varias vías bioquímicas en los astrocitos, especialmente vías asociadas con el metabolismo energético”, subraya el profesor.
Astrocitos infectados por SARS-CoV-2
El siguiente paso fue repetir el análisis proteómico en astrocitos infectados en cultivo en el laboratorio. Los astrocitos se obtuvieron a partir de células madre pluripotentes inducidas (iPSC). El método consiste en reprogramar células adultas (derivadas de piel u otros tejidos de fácil acceso) para que asuman un estado de pluripotencia similar al de las células madre embrionarias.
Este investigador afirma que “los resultados fueron similares a los del análisis de muestras de tejido obtenidas por autopsia en el sentido de que mostraron una disfunción del metabolismo energético. Luego realizamos un análisis metabolómico que evidenció alteraciones en el metabolismo de la glucosa. Por alguna razón, los astrocitos infectados consumen más glucosa de lo habitual y, sin embargo, los niveles celulares de piruvato y lactato, los principales sustratos energéticos, disminuyeron significativamente”.
Como resultado de este proceso, el funcionamiento de las mitocondrias de los astrocitos se vio alterado, lo que en opinión de estos científicos podría influir en los niveles cerebrales de neurotransmisores como el glutamato, que excita las neuronas y se asocia con la memoria y el aprendizaje, o el ácido gamma-aminobutírico (GABA), que inhibe la activación excesiva de neuronas y puede promover sentimientos de calma y relajación.
En otro experimento, intentaron cultivar neuronas en el medio donde los astrocitos infectados habían crecido previamente y midieron una tasa de muerte celular superior a la esperada. “En otras palabras, este medio de cultivo condicionado por astrocitos infectados debilitó la viabilidad de las neuronas”, asegura el profesor Martíns de Souza.
Así, los hallazgos descritos en este estudio confirman los de varios trabajos publicados anteriormente, que apuntan a posibles manifestaciones neurológicas y neuropsiquiátricas de SARS-CoV-2 en el sistema nervioso central.
Invasión del sistema nervioso central por SARS-CoV-2
Llegados a este punto y siempre según el profesor Martíns de Souza, no existe un consenso en la literatura científica sobre cómo llega el SARS-CoV-2 al cerebro. “Algunos experimentos con animales sugieren que el virus puede cruzar la barrera hematoencefálica. También existe la sospecha de que infecta el nervio olfativo y de ahí invade el sistema nervioso central. Pero estas son hipótesis por ahora”, opina. Por el contrario, en este trabajo se demuestra que el nuevo coronavirus no utiliza la proteína ACE-2 para invadir las células del sistema nervioso central, como sí lo hace en los pulmones.
Es bien sabido que el cerebro se compone de más de 1.000 millones de neuronas. Algunos grupos específicos de ellas, trabajando en conjunto, nos dan la capacidad para razonar, para experimentar sentimientos y para comprender el mundo. También nos dan la capacidad para recordar cantidades diversas de información.
Como explica MedlinePlus, los tres principales componentes del cerebro son el encéfalo, el cerebelo, y el tallo cerebral.
La corteza cerebral es la porción externa del encéfalo, también llamada materia gris. Genera los pensamientos intelectuales más complejos y controla los movimientos corporales. El encéfalo se divide en el lado izquierdo y el derecho, que se comunican entre sí a través de un delgado tallo de fibras nerviosas. Las circunvoluciones y los surcos incrementan la superficie del cerebro, lo que nos permite tener una considerable cantidad de materia gris dentro del cráneo.
Funciones del cerebro
Ambos hemisferios cerebrales son parecidos, pero cada uno nos ayuda a realizar diferentes funciones. Se piensa que el lado izquierdo del cerebro es más influyente para moldear el razonamiento y el lenguaje, así como las habilidades científicas y matemáticas. Por otra parte, se cree que el lado derecho del cerebro influye más sobre el arte y la música, así como sobre la perspicacia y la imaginación.
El hemisferio izquierdo controla los músculos del pie derecho, mientras que el derecho controla los del izquierdo. En otras palabras, el lado izquierdo del cerebro controla los músculos del lado derecho del cuerpo y viceversa.
Los movimientos voluntarios del cuerpo son controlados por una zona del lóbulo frontal. El lóbulo frontal es donde moldeamos las reacciones emocionales y las expresiones.
El cerebelo crea programas automáticos para que podamos realizar movimientos complejos sin pensar. Y éste es el tallo cerebral. Es fundamental para la supervivencia porque conecta el cerebro con la médula espinal. La parte superior del tallo cerebral se conoce como cerebro medio. Justo debajo de éste se encuentra la protuberancia y debajo de ésta, el bulbo raquídeo.
El bulbo raquídeo, con sus funciones críticas, se halla dentro de la cabeza protegido de lesiones por un segmento especialmente grueso de cráneo que lo recubre. Cuando estamos dormidos o inconscientes, nuestro ritmo cardiaco, respiración y presión sanguínea continúan funcionando porque se regulan por el bulbo raquídeo.
