En un estudio reciente publicado sobre la bioRxiv* servidor de preimpresión, los investigadores evalúan los efectos de las moléculas activas mucociliares en la infección por coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV-2) in vitro.
Estudiar: Los fármacos que aumentan la eliminación mucociliar bloquean la replicación del SARS-Cov-2 en células epiteliales de las vías respiratorias humanas. Haber de imagen: chanchai howharn/Shutterstock.com
Fondo
La continua aparición de variantes del SARS-CoV-2 ha amenazado la eficacia de vacunas actuales contra la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) y agentes terapéuticos como medicamentos antivirales y anticuerpos monoclonales, lo que justifica la necesidad de otras opciones de tratamiento.
La infección por SARS-CoV-2 destruye las células respiratorias ciliadas e interrumpe las funciones de transporte mucociliar (MCT). El MCT alterado podría prolongar la COVID-19 y aumentar el riesgo de complicaciones secundarias a largo plazo debido a respuestas inmunitarias desreguladas y daño pulmonar. Por lo tanto, los medicamentos que aumentan los MCT podrían mejorar las funciones de barrera epitelial de las vías respiratorias, reducir la replicación del SARS-CoV-2 y, en última instancia, mejorar los resultados de COVID-19.
Sobre el estudio
En el presente estudio, los investigadores investigan si aumentar o restablecer las funciones de MCT podría mejorar los resultados de COVID-19.
La actividad anti-SARS-CoV-2 de los medicamentos que mejoran los MCT, incluidos ARINA-1, ivacaftor, mesilato de camostat, poli-N (acetil, arginil) glucosamina (PAAG), alopurinol, ácido ascórbico, glutatión reducido, bicarbonato de sodio, N -acetilcisteína, ácido hialurónico (HA) de alto peso molecular, BAPTA/AM y sulforafano. in vitro.
Para explorar los aspectos mecánicos y funcionales de estos agentes, se cultivaron y diferenciaron células epiteliales bronquiales humanas (HBEC) en una interfaz aire-líquido (ALI). Entre los fármacos probados, ARINA-1, el más eficaz, se investigó más a fondo utilizando líneas celulares de donantes denominadas WT-128, WT-148, WT-152, WT-158 y WT-210.
Las células epiteliales nasales se obtuvieron de pacientes sanos y con discinesia ciliar primaria. Además, se analizaron los genotipos patógenos heterocigotos de ambos pacientes con PCD.
Las cargas virales se determinaron mediante análisis de reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa con transcripción inversa (RT-qPCR). Se midieron los virus infecciosos y las dosis infecciosas del 50 % del cultivo de tejidos (TCID50) fueron calculados.
La citotoxicidad de todas las moléculas activas mucociliares, excepto ARINA-1, se midió mediante ensayos de citotoxicidad no radiactivos basados en la liberación de lactato deshidrogenasa (LDH). La citotoxicidad de ARINA-1 se evaluó mediante ensayos de viabilidad celular que miden los niveles de trifosfato de adenosina (ATP) intracelular.
Se realizó análisis inmunohistoquímico y se midió la longitud de los cilios.
Hallazgos del estudio
Hasta cierto punto, todos los compuestos activos mucociliares inhibieron la proliferación de SARS-CoV-2 en HBEC, entre los cuales el mesilato de camostato, ARINA-1 y HA confirieron el mayor grado de protección. ARINA-1, que comprende ascorbato, glutatión y bicarbonato, fue el compuesto más efectivo, como se demostró por la inhibición del daño a las células, mejores respuestas celulares de MCT y movimiento ciliar intacto, expresión y diferenciación terminal.
Ivacaftor afectó moderadamente la replicación del SARS-CoV-2, con una eficacia máxima a 30 µM, lo que probablemente no sea relevante en vivo. PAAG también demostró actividad moderada contra SARS-CoV-2; sin embargo, tanto PAAG como ivacaftor fueron citotóxicos cuando se probaron en las concentraciones necesarias para los efectos anti-SARS-CoV-2.
HA mostró una inhibición de SARS-CoV-2 superior al 90,0 % a una concentración del 0,70 %. Ni ARINA-1 ni HA causaron citotoxicidad en las concentraciones más altas probadas.
Actividad anti-SARS-CoV-2 de los agentes mucoactivos probados en células HBE primarias bien diferenciadas. A) Efecto sobre el número de copias virales medido por RT-qPCR causado por ivacaftor a las concentraciones que se muestran en el gráfico. B) Los datos del gráfico en A) se convirtieron en porcentaje de inhibición viral. CD), EF) y GH) Como en (AB), pero utilizando los compuestos PAAG, HA y ARINA-1, respectivamente. DMSO fue el vehículo utilizado para ivacaftor (compuesto hidrofóbico) y solución salina para PAAG, HA y ARINA-1 (compuestos hidrofílicos). Todos los experimentos se realizaron al menos en ensayos independientes por duplicado, cada uno con al menos tres réplicas del filtro Transwell por condición. Los tratamientos se compararon utilizando un análisis estadístico ANOVA unidireccional ordinario. Los compuestos hidrofóbicos (agregados basolateralmente) e hidrofílicos (agregados apicalmente) se muestran en verde y rojo, respectivamente. Para cada compuesto, cada experimento independiente se realizó con HBEC primario de un donante diferente.
Los exámenes histopatológicos mostraron que ARINA-1 inhibió el desprendimiento de SARS-CoV-2 por HBEC primarios y protegió a las células de los efectos citopatógenos mediados por SARS-CoV-2. ARINA-1 indujo MCT hipernormal en HBEC primarios bien diferenciados y previno el acortamiento ciliar.
ARINA-1 no confirió protección cuando se impidió el latido ciliar usando BAPTA/AM o cuando los cilios estaban inactivos o ausentes en las células. Los niveles de ácido ribonucleico (ARN) del SARS-CoV-2 determinados por RT-qPCR coincidieron con los del SARS-CoV-2 infeccioso en ensayos basados en la interfaz aire-líquido/HBEC.
Los estudios de histopatología mostraron que ARINA-1 protege a las células HBE primarias de la citopatología mediada por SARS-CoV-2. AL) Micrografías fotográficas representativas de secciones transversales de HBEC con inmunohistoquímica y tratamientos. Cada fila corresponde a la inmunohistoquímica usando el anticuerpo contra el marcador celular que se muestra a la izquierda, y cada columna corresponde al tratamiento que se muestra arriba de las imágenes superiores. El SARS-CoV-2 provocó el acortamiento y la pérdida de cilios en las células tratadas con solución salina (panel B). Sin embargo, ARINA-1 protegió los cilios del daño (panel D). De manera similar, el virus indujo una apoptosis significativa en las células HBE tratadas de forma simulada (panel F, células apoptóticas indicadas con flechas), que no se observó en las tratadas con ARINA-1 (panel H). Además, las células tratadas de forma simulada mostraron una inmunotinción significativa usando un anticuerpo contra el S viral glicoproteína (panel J), que de nuevo no se observó en las células tratadas con ARINA-1 (panel L). Las barras de escala representan 100 µm. Para el estudio histopatológico se utilizaron HBEC primarios completamente diferenciados de dos donantes. Se tomaron y analizaron N β 10 imágenes por donante y condición.
Los autores plantearon la hipótesis de que la infección por SARS-CoV-2 aumentó las especies reactivas de oxígeno (ROS) a niveles perjudiciales para los movimientos ciliares, lo que impidió la eliminación del SARS-CoV-2 y favoreció la unión del SARS-CoV-2 al huésped. Por lo tanto, las propiedades antioxidantes de ARINA-1 probablemente redujeron los niveles de ROS necesarios para neutralizar el efecto del SARS-CoV-2 en los movimientos ciliares, lo que posteriormente mejoró la TCM.
Conclusiones
En general, los hallazgos del estudio mostraron que el aumento o el restablecimiento de MCT podría prevenir la infección por SARS-CoV-2 y mejorar los resultados de COVID-19, lo que respalda una mayor investigación de los medicamentos que mejoran los MCT.
*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/el comportamiento relacionado con la salud ni tratarse como información establecida.
