Estudo ultraestrutural confirma a formação de células sinciciais únicas e heterotípicas em fluidos broncoalveolares de COVID

Virology Journal volume 20, Número do artigo: 97 (2023) Citar este artigo

399 acessos

3 Altmétrica

Detalhes das métricas

Foi relatado que o SARS-CoV-2 induz fusões celulares para formar sincícios multinucleares que podem facilitar a replicação viral, disseminação, evasão imune e respostas inflamatórias. Neste estudo, relatamos os tipos de células envolvidas na formação de sincícios em diferentes estágios da doença de COVID-19 por meio de microscopia eletrônica.

Líquidos broncoalveolares de leve (n = 8, SpO2 > 95%, sem hipóxia, dentro de 2 a 8 dias após a infecção), moderado (n = 8, SpO2 90% a ≤ 93% em ar ambiente, frequência respiratória ≥ 24/min , falta de ar, dentro de 9–16 dias de infecção) e grave (n = 8, SpO2 < 90%, frequência respiratória > 30/min, suporte externo de oxigênio, após 17 dias de infecção) pacientes com COVID-19 foram examinados por PAP ( identificação do tipo de célula), imunofluorescência (para o nível de infecção viral), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e transmissão (TEM) para identificar os sincícios.

Estudos de imunofluorescência (anticorpos específicos da proteína S) de cada sincício indicam um nível de infecção muito alto. Não encontramos células sinciciais em pacientes levemente infectados. No entanto, fusão inicial da membrana plasmática idêntica (neutrófilos ou pneumócitos tipo 2) e heterotípica (neutrófilos-monócitos) (indicando o início da fusão) foi observada sob TEM em pacientes moderadamente infectados. Células sinciciais de tamanho grande (20–100 μm) totalmente amadurecidas foram encontradas em pacientes com síndrome do desconforto respiratório agudo grave (semelhante à SDRA) de neutrófilos, monócitos e macrófagos originários sob SEM.

Este estudo ultraestrutural das células sinciciais de pacientes com COVID-19 lança luz sobre os estágios da doença e os tipos de células envolvidas nas formações de sincícios. A formação de sincícios foi induzida primeiro em pneumócitos tipo II por fusão homotípica e depois com células hematopoiéticas (monócitos e neutrófilos) por fusão heterotípica no estágio moderado (9–16 dias) da doença. Sincícios maduros foram relatados na fase tardia da doença e formaram grandes células gigantes de 20 a 100 μm.

Os sincícios são células multinucleadas extraordinariamente grandes geradas pela fusão de dois ou mais tipos semelhantes/diferentes de células sob influenciadores externos/internos, como moléculas/infecção viral [1]. A membrana plasmática de duas ou mais células se funde para formar uma única bicamada lipídica, resultando na fusão do citoplasma, mas não do núcleo [2, 3]. Naturalmente, a formação de sincícios foi mediada por proteínas fusogênicas e foi relatada nas fibras musculares, barreiras placentárias e osteoclastos ósseos [3,4,5]. No entanto, mecanicamente, foi induzida pela fusão celular mediada por vírus, onde a membrana dos vírus envelopados se funde com as membranas plasmáticas das células. Vários coronavírus do resfriado comum, como hCoV-HKU1, hCoV-NL63 e hCoV-229E foram relatados como formadores de sincícios em modelos de cultura de células, mas não há relato de formação de sincícios in vivo [6, 7].

A formação de sincícios também é observada em culturas de células e tecidos infectados com SARS-CoV-1, MERS-CoV ou SARS-CoV-2 [8,9,10,11,12,13,14,15]. Sincícios induzidos por SARS-CoV-2 foram relatados nas amostras de autópsia de tecido pulmonar em pacientes com COVID-19 gravemente infectados [1, 12, 14, 16,17,18,19,20]. SARS-CoV-2 induziu a formação de sincícios in vitro [21,22,23,24] bem como in vivo [12, 16, 20, 22], com a fusão de pneumócitos e linfócitos nos pulmões [12, 20 ].

A geração e o tipo de células envolvidas na fusão de células sinciciais nos diferentes estágios da doença de COVID-19 foram relatados com parcimônia. Este relatório aborda essas lacunas para fortalecer a compreensão da formação de células sinciciais em pacientes com COVID-19, empregando abordagens baseadas em microscopia no nível de ultraestrutura usando PAP (Papanicolaou), IF (imunofluorescência), SEM (microscopia eletrônica de varredura) e TEM (transmissão Microscopia Eletrônica). Relatamos a presença de células sinciciais de origem única e múltipla no BALF (fluidos de lavagem broncoalveolar) de pacientes semelhantes a ARDS (síndrome do desconforto respiratório agudo) induzidos por COVID-19.

95%, no oxygen support, only upper respiratory tract symptoms with mild fever and without shortness of breath or hypoxia, 2–8 days after first symptoms), (B) moderate infection (n = 8, respiratory rate ≥ 24/min, breathlessness, and SpO2 level 90% to ≤ 93% on room air, external oxygen support, 9–16 days after first symptoms), and (C) Severe ARDS-like patients (ARDS-like, n = 8; respiratory rate > 30/min, breathlessness, SpO2 level < 90% on room air, and admitted to HDU/ICU with external oxygen support, 17th day onwards)[26, 27]. There was very high variability in the patient's response to the infection and level of COVID-19 disease with respect to the days after the infection. The maximum number of patients were recorded with a mild disease-like symptoms within 2–8 days, moderate disease-like symptoms within 8–16 days, and severe disease-like symptoms > 17 days after infection [26, 27]. Thus, we collected the samples from only those patients who fulfilled disease conditions (ICMR guideline) and timelines criteria for this study [25]. RT-PCR test was performed to confirm the COVID-19 infection for all the patients recruited in the study (recorded but not included)./p>

95%) and resolve automatically within four to seven days by symptom-based medication. Some patients who developed primary ARDS-like conditions need hospitalization with moderate severity (respiratory rate ≥ 24/min, breathlessness, and SpO2 level 90% to ≤ 93% on room air). A maximum number of patients showed moderate disease-like symptoms between 8 and 15 days after the first symptoms. However, 2–5% of COVID-19 patients developed severe ARDS-like conditions with frequent breathing problems, low SpO2 (< 90%), and high CT scores (> 16) [30, 31]. A higher number of patients were reported after the 17th day of the disease. Syncytia formation is associated with the severity of COVID-19. However, it is possible that syncytia formation may also be related to the duration of the infection, as well as other factors such as the patient's immune response and viral load. It is still not fully understood how syncytia formation contributes to the pathogenesis of COVID-19. Thus, we have taken both parameters as disease severity and the day of sample collection after the infection to equalize the patient conditions./p>