Pequeño estudio revela cómo la respuesta inmune provocada por COVID-19 puede dañar el cerebro

Un estudio de los Institutos Nacionales de la Salud describe la respuesta inmunitaria provocada por la infección por COVID-19 que daña los vasos sanguíneos del cerebro y puede provocar síntomas neurológicos a corto y largo plazo. En un estudio publicado en Cerebroinvestigadores del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS) examinaron los cambios cerebrales en nueve personas que murieron repentinamente después de contraer el virus.

Los científicos encontraron evidencia de que los anticuerpos (proteínas producidas por el sistema inmunitario en respuesta a virus y otros invasores) están involucrados en un ataque a las células que recubren los vasos sanguíneos del cerebro, lo que provoca inflamación y daño. De acuerdo con un estudio anterior del grupo, el SARS-CoV-2 no se detectó en los cerebros de los pacientes, lo que sugiere que el virus no estaba infectando el cerebro directamente.

Comprender cómo el SARS-CoV-2 puede desencadenar daño cerebral puede ayudar a informar el desarrollo de terapias para pacientes con COVID-19 que tienen síntomas neurológicos persistentes.

«Los pacientes a menudo desarrollan complicaciones neurológicas con COVID-19, pero el proceso fisiopatológico subyacente no se comprende bien», dijo Avindra Nath, MD, directora clínica de NINDS y autora principal del estudio. «Anteriormente habíamos mostrado daño e inflamación de los vasos sanguíneos en los cerebros de los pacientes en la autopsia, pero no entendíamos la causa del daño. Creo que en este artículo hemos obtenido información importante sobre la cascada de eventos».

El Dr. Nath y su equipo descubrieron que los anticuerpos producidos en respuesta a la COVID-19 pueden apuntar por error a células cruciales para la barrera hematoencefálica. Las células endoteliales estrechamente empaquetadas ayudan a formar la barrera hematoencefálica, que evita que las sustancias nocivas lleguen al cerebro y permite el paso de las sustancias necesarias. El daño a las células endoteliales en los vasos sanguíneos del cerebro puede provocar la fuga de proteínas de la sangre. Esto provoca hemorragias y coágulos en algunos pacientes con COVID-19 y puede aumentar el riesgo de accidente cerebrovascular.

Por primera vez, los investigadores observaron depósitos de inmunocomplejos (moléculas formadas cuando los anticuerpos se unen a antígenos (sustancias extrañas)) en la superficie de las células endoteliales en el cerebro de pacientes con COVID-19. Dichos complejos inmunes pueden dañar el tejido al desencadenar la inflamación.

El estudio se basa en su investigación anterior, que encontró evidencia de daño cerebral causado por el adelgazamiento y la fuga de vasos sanguíneos. Sospechaban que el daño podría deberse a la respuesta inflamatoria natural del cuerpo al virus.

Para explorar más a fondo esta respuesta inmunitaria, el Dr. Nath y su equipo examinaron el tejido cerebral de un subconjunto de pacientes en el estudio anterior. Los nueve individuos, de entre 24 y 73 años, fueron elegidos porque mostraban signos de daño en los vasos sanguíneos del cerebro según los escáneres cerebrales estructurales. Las muestras se compararon con las de 10 controles. El equipo analizó la neuroinflamación y las respuestas inmunitarias mediante inmunohistoquímica, una técnica que utiliza anticuerpos para identificar proteínas marcadoras específicas en los tejidos.

Al igual que en su estudio anterior, los investigadores encontraron signos de vasos sanguíneos con fugas, basados ​​en la presencia de proteínas sanguíneas que normalmente no cruzan la barrera hematoencefálica. Esto sugiere que las uniones estrechas entre las células endoteliales en la barrera hematoencefálica están dañadas.

El Dr. Nath y sus colegas encontraron evidencia de que el daño a las células endoteliales probablemente se debió a una respuesta inmunitaria, al descubrir depósitos de complejos inmunitarios en la superficie de las células.

Estas observaciones sugieren un ataque mediado por anticuerpos que activa las células endoteliales. Cuando las células endoteliales se activan, expresan proteínas llamadas moléculas de adhesión que hacen que las plaquetas se adhieran entre sí. Se encontraron altos niveles de moléculas de adhesión en las células endoteliales de las muestras de tejido cerebral.

«La activación de las células endoteliales genera plaquetas que se adhieren a las paredes de los vasos sanguíneos, lo que provoca la formación de coágulos y la fuga. Al mismo tiempo, las uniones estrechas entre las células endoteliales se interrumpen y provocan fugas», explicó el Dr. Nath. «Una vez que se produce una fuga, las células inmunitarias, como los macrófagos, pueden llegar a reparar el daño y provocar una inflamación. Esto, a su vez, causa daño a las neuronas».

Los investigadores encontraron que en áreas con daño a las células endoteliales, más de 300 genes mostraron una expresión disminuida, mientras que seis genes aumentaron. Estos genes se asociaron con estrés oxidativo, daño en el ADN y desregulación metabólica. Esto puede proporcionar pistas sobre la base molecular de los síntomas neurológicos relacionados con COVID-19 y ofrecer posibles objetivos terapéuticos.

Juntos, estos hallazgos dan una idea de la respuesta inmune que daña el cerebro después de la infección por COVID-19. Pero no está claro a qué antígeno se dirige la respuesta inmune, ya que el virus en sí no se detectó en el cerebro. Es posible que los anticuerpos contra la proteína espiga del SARS-CoV-2 puedan unirse al receptor ACE2 utilizado por el virus para ingresar a las células. Se necesita más investigación para explorar esta hipótesis.

El estudio también puede tener implicaciones para comprender y tratar los síntomas neurológicos a largo plazo después de la COVID-19, que incluyen dolor de cabeza, fatiga, pérdida del gusto y el olfato, problemas para dormir y «niebla mental». Si los pacientes del estudio hubieran sobrevivido, los investigadores creen que probablemente habrían desarrollado Long COVID.

«Es muy posible que esta misma respuesta inmunitaria persista en los pacientes con COVID prolongado y provoque una lesión neuronal», dijo el Dr. Nath. «Podría haber una pequeña respuesta inmunitaria indolente que continúa, lo que significa que las terapias inmunomoduladoras podrían ayudar a estos pacientes. Por lo tanto, estos hallazgos tienen implicaciones terapéuticas muy importantes».

Los resultados sugieren que los tratamientos diseñados para prevenir el desarrollo de los complejos inmunes observados en el estudio podrían ser terapias potenciales para los síntomas neurológicos post-COVID.