Reconocimiento de la Célula Huésped y Mecanis- mo de Entrada de SARS-CoV-2

La entrada de todos los coronavirus en las células hospederas está mediada por la proteína estructural principal Spike (Proteína S), proteína que les da la apariencia de una corona solar (^{Chen et al., 2020}a). En el caso de los coronavirus relacionados con el SARS, la proteína S contiene lo que se denomina el dominio de unión al receptor (RBD). El RBD, reconoce y se une específicamente a un receptor presente en las células diana (Rabi et al.; Wan et al.; Ren et al.). En el virus SARS-CoV, se identificó a la enzima convertidora de la angiotensina 2 (ACE2) como el receptor necesario para la entrada viral, siendo este re- ceptor, vital para la infección (Ren et al.; Li et al.). Al igual que SARS-CoV, SARS-CoV-2 utiliza el mismo receptor ACE2 para ingresar e infectar una célula huésped. Esta característica se debe a la gran similitud en las relaciones filogenéticas y genómicas entre ambos coronavirus (Mousavizadeh & Ghasemi). La secuencia genética que codifica para la proteína S de SARS-CoV-2 y de SARS-CoV, tiene una similitud de alrededor de un 78 %, y para el dominio RBD, una similitud de un 76 % (Wan et al.; Chen et al., 2020a; ^{Wong et al.; Xu et al., 2020}a).

La proteína S de SARS-CoV-2 posee dos subunidades, S1 y S2. En la subunidad S1 se localiza el dominio RBD, el cual, permite el reconocimiento y la unión al receptor específico de la célula huésped, mientras que, la subunidad S2 permite la fusión de la membrana viral con la membrana celular (^{Chen et al., 2020}a; ^{Guo et al., 2020}; ^{Xu et al., 2020}a; Rabaan et al.). Después de la exitosa unión de la proteína de S al receptor ACE2, esta es procesada proteolíticamente por una serina proteasa de transmembrana de tipo II (TMPRSS2) (^{Rabi et al.; Rabaan et al.; Vinayachandran & Balasubramanian, 2020}). TMPRSS2 produce una escisión en dos diferentes posiciones del dominio S2, lo que permite, la separación del dominio RBD, la activación de la proteína S y la posterior fusión de ambas membranas (Rabaan et al.). De esta manera, la partícula vírica ingresa en la célula huésped y se produce la liberación de su material genético en el citoplasma de la célula infectada (Chen et al., 2020a; Guo et al.; Xu et al., 2020a; Rabaan et al.). Se ha sugerido que las células en las que ACE2 y TMPRSS2 están presentes simultáneamente, son más susceptibles a la entrada de SARS-CoV-2 (Rabi et al.).

El grado de afinidad que resulta de la unión entre el dominio RBD de la proteína S y el receptor ACE2, determina la eficiencia de ingreso del virus en la célula hospedera (Wan et al.). Se ha demostrado que el dominio RBD de SARS-CoV-2 se une con una alta afinidad al receptor ACE2, lo que se correlaciona con su eficiente propagación entre los humanos (Wong et al.). Estudios en criomicroscopía electrónica (Cryo-EM) demostraron que SARS-CoV-2 tenía una afinidad diez veces mayor a ACE2 en comparación con SARS-CoV, lo que es consistente con su mayor eficiencia de infección. Estos hallazgos indican que el receptor ACE2 podría ser crucial para la infección, progresión y pronóstico de COVID-19 (Li et al.; Guo et al.; ^{D’Amico et al., 2020}).

ACE2 y Su Rol en la Fisiología Cardiovascular

ACE2 es una aminopeptidasa asociada a la membrana expresada en diferentes tejidos (^{Jia et al., 2005}, 2006). Fue descubierta en el año 2000 como un homólogo de la enzima convertidora de la angiotensina (ECA) (^{Harmer et al., 2002}). Se ha visto que posee una potente acción reguladora negativa del sistema renina-angiotensina (RAS), contribuyendo así, a la mantención de la homeostasis del sistema (Li et al.).

El RAS, juega un papel importante en la fisiología cardiovascular y en la homeostasis a través de la regulación del equilibrio electrolítico, la presión arterial y el tono vascular (^{Verma et al., 2019}; Li et al.). La ECA cataliza la formación de angiotensina II (Ang II) a partir de angiotensina I, desempeñando un papel clave en el control de la función cardiorenal y en el control de la presión arterial (Harmer et al.). La Ang II es un potente vasoconstrictor (Li et al.). Una disfunción del RAS resulta en concentraciones elevadas de Ang II, lo que contribuye al aumento del estrés oxidativo, la inflamación y, además, al desarrollo de síndrome metabólico, diabetes y sus complicaciones asociadas, como retinopatía diabética (Verma et al.). La homeostasis del RAS es crítica para la regulación fisiológica y patológica de varios órganos, incluidos el corazón, los riñones y los pulmones (Li et al.). Los inhibidores específicos de Ang II son una de las clases de medicamentos más ampliamente recetados en cardiología y son utilizados en el tratamiento de la hipertensión y de la insuficiencia cardíaca (Harmer et al.).

Fig 1 Reconocimiento de ACE2 y mecanismo de entrada de SARS-CoV-2. La proteína S reconoce y se une al receptor ACE2 por medio del dominio RBD. Posteriormente, la proteína de S es procesada proteolíticamente por TMPRSS2 produciéndose la separación del dominio RBD, la activación de la proteína S y la posterior fusión de ambas membranas (Adaptado de Mousavizadeh & Ghasemi). 

En el RAS, ACE2 cataliza la formación de angiotensina (1-7) (Ang 1-7) a partir de Ang II, lo que permite la reducción de la inflamación y del estrés oxidativo estimulado por Ang II, ya que, Ang 1-7 posee efectos opuestos a Ang II, tales como, vasodilatación, efecto anti-inflamatorio y efecto antiproliferativo (Verma et al.; Li et al.; Harmer et al.). Además, ACE2 regula los cambios patológicos locales de varios órganos, incluidos el corazón, los riñones y los pulmones (Li et al.). Por lo que, ACE2 tiene un efecto protector en enfermedades cardiovasculares y metabólicas, como la diabetes (Verma et al.).

Presencia y Localización de ACE2 en Tejidos Humanos

La expresión y distribución de ACE2 en el cuerpo humano puede indicar las potenciales rutas de infección de SARS-CoV-2. Las células que expresan ACE2 pueden actuar como objetivos virales susceptibles de ser infectadas por la enfermedad de COVID-19 (^{Xu et al., 2020}a).

Un estudio que evaluó el perfil transcripcional total de expresión de RNA mensajero (mRNA) para ACE2 en 72 tejidos humanos mediante qRT-PCR, encontró que la presencia de ACE2 estaba altamente expresada en testículos, tejidos renales, cardiovasculares y, de manera especial, en tejidos gastrointestinales, incluyendo íleon, duodeno, yeyuno, ciego y colon, siendo en el íleon la expresión más alta en comparación con todos los 72 tejidos evaluados (Harmer et al.). ^{Hamming et al. (2004}) Investigaron, mediante inmunohistoquímica, la localización de ACE2 en varios órganos humanos (mucosa oral y nasal, nasofaringe, pulmón, estómago, intestino delgado, colon, piel, ganglios linfáticos, timo, médula ósea, bazo, hígado, riñón y cerebro), hallando una abundante y marcada tinción por ACE2 en células epiteliales alveolares tipo I y II de pulmón y en enterocitos de todo el intestino delgado, es decir, duodeno, yeyuno e íleon. Además, encontraron una destacable presencia, en todos los órganos estudiados, de ACE2 en células endoteliales de pequeños y grandes vasos arteriales y venosos, al igual que, en células del músculo liso de arterias. A través de un análisis bioinformático de técnicas de secuenciación de RNA unicelular (single-cell RNA-Seq o scRNA-Seq) y de transcriptomas unicelulares obtenidos de bases de datos públicas, se estudió el perfil de expresión de RNA relacionado con ACE2, donde se identificó, una alta expresión de ACE2 en células epiteliales alveolares tipo II de pulmón, células epiteliales estratificadas del esófago superior, enterocitos del íleon y colon, colangiocitos del tracto biliar, células miocárdicas, células del túbulo proximal del riñón y células uroteliales de la vejiga (^{Xu et al., 2020}a; D’Amico et al.).

Estos hallazgos indican que tanto la expresión de mRNA como la presencia de ACE2 se encuentra altamente manifestada en tejidos renales, cardiovasculares, gastrointestinales y pulmonares (Hamming et al.), lo que concuerda con el papel desempeñado por ACE2 en el control de la función cardiorenal y en el control la presión arterial (Harmer et al.). Sin embargo, estos tejidos deben considerarse con un alto riesgo potencial de infección por SARS-CoV-2 (^{Xu et al., 2020}a).

Presencia y Localización de ACE2 en la Cavidad Oral

La mayoría de los estudios previamente expuestos no consideraron tejidos de la cavidad oral para detectar presencia o expresión de ACE2. El estudio que evaluó el perfil transcripcional total de mRNA de ACE2 en 72 tejidos humanos no se consideró tejidos orales (Harmer et al.). No obstante, existen estudios que sí reportan la presencia de ACE2 en la cavidad oral, aunque, estos son muy limitados. En estos, se evidencia presencia de ACE2 en células de glándulas salívales y en células de la mucosa oral (^{Xu et al., 2020}a, b; ^{Wang et al., 2020}).

Presencia de ACE2 en Glándulas Salivales

Para identificar la posible ruta de infección en el virus SARS-CoV, ^{Liu et al., (2011}) investigaron, por medio de inmunohistoquímica, la localización y distribución de ACE2 en células de todo el tracto respiratorio en monos macacos Rhesus, incluyendo cavidad nasal, nasofaringe, orofaringe, epiglotis, laringe, tráquea, bronquios y pulmones. Describieron que, al igual que en tejidos humanos, numerosas células que recubren el tracto respiratorio de estos animales fue- ron positivas a ACE2, y en especial, células morfológicamente compatibles con epitelio ductal de glándulas salivales. ^{Chen et al., (2020}b) analizaron los perfiles transcripcionales en masa de RNA (bulk RNA-Seq) para ACE2 en cuatro bases públicas de datos (GTEx, HPA, FANTOM5 y Consensus) donde encontraron que, a pesar de que ACE2 está altamente expresado en el sistema gastrointestinal, testículos, riñones y músculos del corazón, también se ex- presa en glándulas salivales, aunque en un nivel relativamente menor. Wang et al. observaron que, según la base de datos publica GTEx, ACE2 puede ser detectada en glándulas salivales con un nivel medio de expresión de 1.8 pTPM (transcritos de codificación de proteínas por millón), ocupando el décimo lugar entre todos los órganos del organismo.

Presencia de ACE 2 en la Mucosa Oral

Hamming et al. hallaron, por tinción de inmunohistoquímica, presencia ACE2 en la capa basal del epitelio escamoso no queratinizado de la mucosa nasal, oral y de la nasofaringe. A fin de explorar y validar la expresión de ACE2 en la mucosa oral, ^{Xu et al. (2020}a) analizaron la expresión, composición y proporción de expresión de ACE2 en diferentes células de tejidos de la cavidad oral mediante perfiles transcripcionales bulk RNA-Seq de dos bases de datos públicas (TCGA y FANTOM5) y mediante un estudio independiente de scRNA-seq en cuatro tejidos de la mucosa oral (dos en el del dorso de la lengua y dos en la mucosa bucal y gingival). De acuerdo con sus resultados, existió expresión general de ACE2 en células epiteliales de la mucosa oral, siendo altamente manifestada en células epiteliales de la lengua.

Posibilidad de Infección por SARS-CoV-2 en la Cavidad Oral y Sintomatología Asociada

Se ha demostrado que células epiteliales de glándulas salivales y de la mucosa oral expresan el receptor ACE2 y teóricamente podrían ser sitios de infección por SARS-CoV-2 (^{Chen et al., 2020}b; ^{Wang et al.; Xu et al., 2020}b). Sin embargo, limitados estudios explican cómo se daría este proceso infectivo y que síntomas podrían manifestarse asociados a la enfermedad COVID-19 en la cavidad oral (Peng et al.).

Liu et al. proponen que la infección por SARS-CoV-2 en las glándulas salivales correspondería a una de las primeras etapas de infección en el organismo. En esta etapa inicial, Vinayachandran & Balasubramanian consideran la posibilidad de que las glándulas salivales actúen como un reservorio del virus, albergando así, una infección latente que podría reactivarse posteriormente. Esta situación, podría ser la razón detrás de la transmisión de la infección entre casos asintomáticos, ya que, el virus se encontraría contenido en las células de las glándulas y todavía no progresando hacia las vías respiratorias. Una alta expresión de ACE2 en las células epiteliales de la mucosa oral, sobre todo, en células epiteliales de la lengua, proporciona posibles vías de entrada para SARS-CoV-2. Esta situación determina la posibilidad de que se manifiesten síntomas orales, los cuales, podrían considerarse como síntomas iniciales de la infección por COVID-19. Sin embargo, Hamming et al. estiman que estas células no deberían considerarse como un sitio primario de entrada para la infección, ya que, a partir de sus estudios, la localización de ACE2 en la capa basal y no en la superficie de las células epiteliales de la mucosa oral, nasal y de la nasofaringe, no permitiría un contacto directo de las partículas víricas con el receptor.

Respecto a los síntomas que podrían manifestarse en la cavidad oral. ^{Chen et al. (2020}b) elaboraron un cuestionario sobre el estado de salud bucal en 108 pacientes confirmados con COVID-19 para indagar la manifestación de 14 síntomas. Del análisis de este cuestionario, aproximadamente la mitad de los pacientes encuestados manifestaron principalmente 2 síntomas, correspondientes a sequedad de bucal y a ambligeustia. Wang et al. afirman que una infección por SARS-CoV-2 en las glándulas salivales podría traducirse en una sialoadenitis tanto aguda como crónica. Para una sialoadenitis aguda, los investigadores sugieren que, al unirse el virus a los receptores ACE2 de las células epiteliales de las glándulas salivales, posteriormente, ingresar en ellas, replicarse y finalmente, lisarlas al momento de su salida, provocaría la manifestación de algunos signos y síntomas propios de una inflamación, tales como, molestias, hinchazón y dolor, de manera particular, en las glándulas salivales mayores (parótidas y submandibulares). En el caso de una sialoadenitis crónica, una persistente destrucción por causa inflamatoria de las glándulas salivales provocaría una reparación mediante proliferación de fibroblastos y la formación de tejido conectivo fibroso donde, además, se produciría una hiposecreción salival causada principalmente por la reparación fibrosa de las células acinares.