Para infectar una célula, el SARS-CoV-2 debe unirse a un receptor en la membrana celular, y el receptor de entrada clásico es ACE2. Estudios anteriores habían demostrado que ACE2 se expresa por células sustentaculares en el epitelio olfativo humano, pero no por neuronas sensoriales olfativas, las células nerviosas que son estimuladas por los odorantes en el aire inhalado y que transmiten señales eléctricas al bulbo olfatorio. No hay literatura sobre las funciones de las células sustentaculares en el epitelio olfativo de los seres humanos. Los estudios en animales de laboratorio sugieren que las células sustentaculares proporcionan a las neuronas sensoriales olfativas una variedad de funciones de apoyo, incluido el apoyo estructural y metabólico. Ambos tipos de células se regeneran continuamente a partir de células madre dentro del epitelio olfativo a lo largo de la vida de un individuo.
Como la mucosa olfativa está oculta en lo profundo de la cavidad nasal, la obtención de muestras de tejido no es una opción práctica en pacientes que sufren de COVID-19. Por lo tanto, los médicos desarrollaron un nuevo protocolo para recolectar muestras de tejido de pacientes fallecidos con COVID-19. Como control, se tomaron muestras de tejido de pacientes que habían muerto por otras causas y que no estaban infectados con SARS-CoV-2 en el momento de la muerte. El flujo de trabajo comenzó con la notificación de un equipo de médicos de oído, nariz y garganta sobre la muerte de un paciente con COVID-19 en una unidad o sala de cuidados intensivos. Usando un endoscopio, los médicos recolectaron muestras de las mucosas respiratorias y olfativas y de ambos bulbos olfativos. Pudieron hacerlo dentro de los 60 a 90 minutos posteriores a la muerte del paciente. "Gracias a este corto intervalo postmortem, las muestras de tejido estaban en perfectas condiciones para los estudios de biología molecular", dice Laura Van Gerven, cirujana de oído, nariz y garganta en Lovaina y coinfóra principal del proyecto llamado ANOSMIC-19.
Análisis con RNAscope
El equipo de científicos en Frankfurt fue dirigido por Mona Khan. Utilizaron sondas especialmente diseñadas para teñir secciones de las muestras de tejido y analizarlas bajo un microscopio confocal. El método analítico ultrasensible, también conocido como RNAscope, permite visualizar varios tipos de moléculas de ARN del SARS-CoV-2 dentro de células individuales. Los científicos pudieron asignar las células infectadas a tipos de células específicas visualizando simultáneamente, en distintos colores, moléculas de ARN que son características de varios tipos de células, en combinación con los métodos clásicos de tinción celular utilizando anticuerpos. "Nuestros resultados muestran que el SARS-CoV-2 infecta las células sustentaculares en el epitelio olfativo de los pacientes con COVID-19 y se replica vigorosamente dentro de estas células", dice Peter Mombaerts, director de la Unidad de Investigación Max Planck para Neurogenética.
Aplicando un enfoque novedoso de análisis de transcriptoma completo utilizando Digital Spatial Profiler de NanoString Technologies Inc., el análisis de secciones de la mucosa olfativa de un paciente con COVID-19 reveló que la infección de células sustentaculares no altera la expresión de genes receptores olfativos en neuronas sensoriales olfativas cercanas.
ARN viral en las leptomeningas
El ARN viral tampoco se pudo detectar en las neuronas del bulbo olfatorio. Curiosamente, en un tercio de los casos, los investigadores detectaron ARN viral en las meninges que rodean el bulbo olfatorio, las llamadas leptomeninges. En estas ubicaciones anatómicas, el ARN viral puede no estar presente en las células que habían sido infectadas con el virus, pero puede provenir de partículas de virus que pueden haber entrado en las leptomeninges haciendo autostop en el nervio olfativo o a través del torrente sanguíneo. Alternativamente, el ARN viral en las leptomeninges puede representar simplemente moléculas de ARN viral que flotaban en la sangre y no estaban empaquetadas en partículas virales.
Por lo tanto, los resultados no respaldan las sugerencias anteriores de que el SARS-CoV-2 puede infectar las células nerviosas en humanos. En otras palabras, el SARS-CoV-2 no parece ser un virus neurotrópico. El equipo multidisciplinario postula que la disfunción olfativa transitoria en COVID-19 se desencadena y el apoyo insuficiente transitorio de las células sustentaculares a las neuronas sensoriales olfativas. El virus afectaría así a las neuronas sensoriales olfativas indirectamente pero sin infectarlas directamente. Las consecuencias patológicas de la infección de las células sustentaculares pueden variar de un paciente a otro. Los investigadores especulan que el sistema inmunológico puede ser incapaz de proporcionar a las células sustentaculares una protección completa contra la infección, debido a su ubicación en la superficie de la mucosa nasal. Además, especulan que algunos pacientes vacunados o recuperados aún pueden perder el sentido del olfato después de la exposición al SARS-CoV-2.
