Coronavirus

La agónica lucha de las células contra el coronavirus en los casos mortales

Una gran parte de las complicaciones que sufren las personas afectadas por el COVID-19 no se produce por el propio coronavirus, sino por una respuesta inmunitaria desproporcionada o alterada. Así, controlar esta respuesta defensiva extrema es clave para disminuir la mortalidad por esta enfermedad infecciosa. Sin embargo, limitarnos al sistema inmunitario para explicar qué ocurre en la infección es simplificar una compleja historia microscópica donde son protagonistas las diversas células del cuerpo humano y los viriones (partículas virales) de SARS-CoV-2.

Los estragos que el coronavirus provoca en las personas afectadas de mayor gravedad por el COVID-19 son bien conocidos por los profesionales sanitarios que las atienden en las UCI. Los pulmones se encharcan hasta tal punto que el individuo se asfixia a pesar de los grandes esfuerzos que haga por respirar, y también pueden producirse coágulos sanguíneos que terminen afectando a diversos órganos y tejidos, hasta el extremo de provocar fallo multiorgánico.

Aunque las consecuencias a simple vista de los daños por el COVID-19 en su forma más grave son bastante bien conocidas, los efectos en el mundo de lo microscópico presentan muchas más incógnitas. Un gran equipo de investigadores de diferentes hospitales y centros de investigación de Estados Unidos ha publicado recientemente en la revista científica Nature los resultados de uno de los mayores estudios sobre cómo el nuevo coronavirus daña a las células del cuerpo humano y cómo estas intentan, sin éxito, reparar este daño. La investigación ha sido posible gracias a la creación de un gran biobanco –con 420 muestras procedentes de autopsias de fallecidos por la COVID-19– desarrollado para estudiar en profundidad esta enfermedad.

El equipo analizó la expresión génica de células individuales a partir de 24 pulmones, 16 riñones, 16 hígados y 19 corazones de 32 donantes que habían fallecido por la COVID-19, en comparación con las células de individuos sanos o con otras enfermedades. Además, también se realizó una observación microscópica de 14 pulmones. Los científicos se refieren a los resultados obtenidos como un “atlas” celular que ofrece perspectivas críticas sobre cómo la COVID-19 grave provoca lesiones en el cuerpo humano y cómo las células humanas responden a este ataque.

Caos y destrucción en los pulmones

Como era de esperar, los científicos encontraron que las alteraciones celulares más drásticas se dieron en los pulmones de los pacientes que murieron por el virus SARS-CoV-2. La cantidad de coronavirus presente en los pulmones era muy variable según la persona. Cuanto mayor era esa cantidad, más fulminante su fallecimiento (menos días habían transcurrido desde el inicio de los síntomas hasta la muerte). Al igual que habían descrito otros muchos estudios, los análisis confirman que la cantidad de coronavirus en los pulmones es mayor en las etapas más tempranas de la infección. El ARN del coronavirus se detectaba sobre todo en las células que recubren los vasos sanguíneos (las células endoteliales) y en los fagocitos (células inmunitarias que devoran partículas extrañas o a otras que están infectadas, muertas o dañadas) de los pulmones.

Los tejidos de estos órganos sufrieron una gran reorganización celular como consecuencia de la infección, especialmente en la superficie interna de los pulmones (el epitelio), en el conjunto de células inmunitarias y de las diversas células que forman el tejido conectivo de los pulmones. Los investigadores detectaron que las células habían intentado reparar, en varias ocasiones, el daño provocado por la grave neumonía desencadenada por el coronavirus. Sin embargo, estas estrategias de regeneración terminaron en fracaso.

La lesión más crítica en los pulmones fue la muerte de los neumocitos de tipo I. Estas células recubren la superficie de más del 95% de los alveolos (los saquitos de los pulmones donde se produce el intercambio de oxígeno y CO2 con la sangre) y su destrucción implica la afectación de la función respiratoria. 

Para intentar paliar este grave daño, los neumocitos tipo II, que producen un líquido especial (el surfactante pulmonar), se multiplican para transformarse en neumocitos tipo I. También lo intentan células concretas de las vías respiratorias, que se diferencian a estos neumocitos de tipo I. Sin embargo, esta acción no llega a dar sus frutos en los pacientes fallecidos por la COVID-19: antes de que las células anteriores puedan convertirse totalmente en aquellos de tipo I, los pacientes mueren. El daño provocado por la COVID-19 en los pulmones es tan grave que resulta imposible para las células regenerar a tiempo estos órganos para asegurar la respiración. Una lucha agónica que termina con el fracaso en la función de los pulmones y la muerte de los pacientes.

Sin señales del coronavirus en hígado, riñón o corazón

Las células del hígado, el riñón o el corazón sufrieron cambios significativos en su interior, a pesar de que no se detectó material genético del virus SARS-CoV-2 en ellos. En el caso del corazón, los investigadores observaron que la proporción de células era diferente, con un incremento relativo de las células endoteliales y una reducción significativa de las células musculares cardíacas y de las células que “abrazan” a las células endoteliales (los pericitos). 

Varios genes se encontraban más activos en algunas o todas estas células como aquellos implicados en rutas de suicidio celular (apoptosis) inducido por estrés oxidativo, en rutas inmunitarias o en la formación de moléculas que participan en la función de barrera de los vasos sanguíneos. También se detectó una mayor actividad del gen PLCG2 en todas las células principales del corazón, aunque se desconoce cuál es su función en dicho órgano.

Como explican los autores, el siguiente paso de este proyecto será analizar qué ocurre en otros tejidos como el bazo, el cerebro y la tráquea, para crear una visión panorámica aún más completa de lo que ocurre en el interior del cuerpo humano cuando la COVID-19 se presenta en toda su crudeza. Conocer los detalles microscópicos de este proceso podría arrojar pistas para desarrollar mejores tratamientos frente a esta enfermedad infecciosa.