O novo coronavírus pode infectar células cerebrais, segundo estudo

O coronavírus que causa o COVID-19 às vezes pode sequestrar células cerebrais, usando a maquinaria interna das células para se copiar, de acordo com um novo estudo.

A pesquisa, postada em 8 de setembro no banco de dados de pré-impressão bioRxiv, ainda não foi publicada em um periódico revisado por pares, mas fornece evidências de que o SARS-CoV-2 pode infectar diretamente células cerebrais chamadas neurônios. Embora o coronavírus tenha sido associado a várias formas de danos cerebrais, desde inflamação mortal a doenças cerebrais conhecidas como encefalopatias, que podem causar confusão, névoa cerebral e delírio, havia poucas evidências de que o próprio vírus invadisse o tecido cerebral até agora.

“Estamos procurando ativamente em mais tecidos de pacientes para poder descobrir com que frequência essas infecções cerebrais ocorrem … e quais sintomas se correlacionam com a infecção de quais áreas do cérebro”, disse a autora sênior Akiko Iwasaki, imunologista da Universidade de Yale, ao Live Ciência em um e-mail. Além disso, os cientistas ainda precisam descobrir como o vírus entra no cérebro em primeiro lugar e se pode ser mantido fora do cérebro, observaram os autores em seu relatório.

Humanos, ratos e minicérebros

Para ver se o SARS-CoV-2 poderia se quebrar nas células cerebrais, os autores do estudo examinaram o tecido cerebral autopsiado de três pacientes que morreram de COVID-19. Eles também conduziram experimentos em camundongos infectados com COVID-19 e em organóides – grupos de células cultivadas em uma placa de laboratório para imitar a estrutura 3D do tecido cerebral.

“Este estudo é o primeiro a fazer uma análise extensiva da infecção por SARS-CoV-2 [cérebro] usando três modelos”, disse a Dra. Maria Nagel, professora de neurologia e oftalmologia da Escola de Medicina da Universidade do Colorado, que não foi envolvidos no estudo. Anteriormente, havia apenas “relatos de casos raros” de RNA SARS-CoV-2 e partículas virais encontradas em tecidos post-mortem de pacientes, disse Nagel, que é especialista em neurovirologia, ao Live Science por e-mail.

Nos organóides, a equipe descobriu que o vírus pode entrar nos neurônios por meio do receptor ACE2, uma proteína na superfície da célula que o vírus usa para entrar na célula e desencadear a infecção. Eles então usaram um microscópio eletrônico, que usa feixes de partículas carregadas para iluminar o tecido, para examinar o interior das células infectadas. Eles puderam ver as partículas do coronavírus “brotando” dentro da célula, demonstrando que o vírus havia comandado a maquinaria interna dos neurônios para construir novas cópias de si mesmo.

Ao se instalar em células infectadas, o vírus também causou alterações metabólicas em neurônios próximos, que não foram infectados. Essas células próximas morreram em grande número, sugerindo que as células infectadas podem roubar oxigênio de suas vizinhas para continuar a produzir novos vírus, observaram os autores.

“Não sabemos se eventos semelhantes estão ocorrendo em pessoas infectadas”, embora haja algumas evidências de que possam estar, observou Iwasaki. No tecido autopsiado, a equipe descobriu que o SARS-CoV-2 infectou alguns neurônios no córtex cerebral enrugado. Perto dessas células infectadas, eles encontraram evidências de “pequenos derrames”, sugerindo que o vírus pode roubar oxigênio de células próximas no cérebro, assim como fez nos organoides, disse Iwasaki.

Notavelmente, o tecido cerebral infectado não foi inundado com células imunológicas, como era de se esperar. Quando o vírus Zika ou o vírus da raiva invade o cérebro, geralmente ocorre um grande número de células do sistema imunológico, observaram os autores. Portanto, é possível que, quando o SARS-CoV-2 consegue se infiltrar no cérebro, ele possa de alguma forma escapar da defesa típica do corpo contra tais invasões. Ainda não se sabe como essa resposta imune incomum pode afetar o curso da infecção, mas pode tornar o vírus mais difícil de eliminar do cérebro. E embora poucas células imunológicas migrem para o local da infecção, os neurônios mortos nas proximidades podem desencadear uma reação em cadeia no sistema nervoso que ainda leva a uma inflamação prejudicial, observaram os autores.

Finalmente, nos experimentos com camundongos, os autores modificaram geneticamente um grupo de camundongos para expressar receptores ACE2 humanos em seus cérebros, enquanto outro grupo de camundongos só carregava o receptor em seus pulmões. O primeiro grupo de ratos começou a perder peso rapidamente e morreu em seis dias, enquanto o segundo grupo não perdeu peso e sobreviveu. Além disso, nos ratos com infecção cerebral, o arranjo dos vasos sanguíneos no cérebro mudou dramaticamente, presumivelmente para redirecionar o sangue rico em nutrientes para “pontos quentes metabolicamente ativos” onde o vírus havia assumido, escreveram os autores.

Próximos passos

Os estudos com organoides e ratos oferecem dicas de como o SARS-CoV-2 pode ser letal se atingir o cérebro. Mas agora, os cientistas precisam ver se os mesmos resultados são transmitidos aos humanos.

“Todo sistema experimental tem suas limitações”, observou Iwasaki. Por exemplo, a infecção por COVID-19 pode progredir de maneira diferente em camundongos do que em humanos e, embora os organoides se assemelhem a um minicéfalo, eles não contêm células do sistema imunológico ou vasos sanguíneos como o órgão de tamanho normal, disse ela.

Além disso, “em humanos, o vírus não é introduzido diretamente no cérebro”, como ocorre em experimentos com ratos, disse Nagel. Os cientistas precisarão examinar mais tecido autopsiado de pacientes com COVID-19 para determinar se as descobertas deste trabalho preliminar se sustentam em grupos maiores de pessoas.

Primatas não humanos infectados com SARS-CoV-2 também podem servir como modelos de pesquisa, uma vez que o suprimento de tecido cerebral humano é limitado, disse Nagel.

“O vírus pode estar presente em regiões específicas do cérebro ou pode ter efeitos mais indiretos na função neurológica”, acrescentou Nagel. Em particular, alguns pacientes apresentam sintomas que lembram a síndrome da fadiga crônica por meses após a infecção inicial por COVID-19 ocorrer; sugeriu-se que a síndrome surge de mudanças na função hormonal regulada por partes específicas do cérebro, observou ela. Outra questão importante é se o “vírus afeta o centro respiratório no tronco cerebral – contribuindo para a insuficiência respiratória em pacientes gravemente enfermos com COVID”, disse ela.

Além do mais, os cientistas ainda precisam descobrir como o vírus se infiltra no cérebro em primeiro lugar.

Quando os cientistas aprenderam que o COVID-19 pode atrapalhar a capacidade das pessoas de cheirar e saborear, alguns teorizaram que o vírus poderia infectar o cérebro diretamente ao viajar através dos nervos do nariz, relatou a Live Science anteriormente. O vírus pode invadir o cérebro pelo nariz, concordou Iwasaki, ou pode entrar pela corrente sanguínea cruzando regiões comprometidas da barreira hematoencefálica – uma parede de tecido que normalmente separa o tecido cerebral do sangue circulante e permite a passagem apenas de certas substâncias. Aprender a rota do vírus para o cérebro será fundamental para prevenir e tratar a infecção, observaram os autores.