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| Como os coronavírus causam infecção - de resfriados a pneumonia mortal |
SARS,MERS e SARS-COV-2 :Como os coronavírus causam infecção - de resfriados a pneumonia mortal
O coronavírus SARS-COV-2 por trás da pandemia em andamento - declarada pela Organização Mundial da Saúde vem atemorizando o mundo. O termo "coronavírus" pode não ser familiar a muitos, mas quase todos já encontraram formas mais leves desses vírus, das quais quatro cepas causam cerca de um quinto dos casos de resfriado comum. Outros tipos causam doenças endêmicas em certas populações animais. Mas até menos de duas décadas atrás, todas as variedades humanas conhecidas causavam doenças tão leves que a pesquisa com coronavírus era uma espécie de remanso.
Tudo isso mudou em 2003, quando o patógeno do surto de SARS (síndrome respiratória aguda grave) na China foi identificado como um coronavírus. "Todo mundo no campo ficou chocado", diz a microbiologista Susan Weiss, da Universidade da Pensilvânia. "As pessoas começaram realmente a se preocupar com esse grupo de vírus". Acredita-se que esse surto tenha começado quando um coronavírus pulou de animais - provavelmente gatos de civeta(é um animal mamífero, carnívoro, da família dos Viverrídeos, gênero Civerttictis, com até 90 cm. de comprimento. A espécie tem pelagem negra com manchas brancas. Possui glândulas anais que produzem uma secreção e são usadas na obtenção do almíscar ) para humanos, resultando em um tipo de doença chamada zoonose. A propensão desses vírus a esses saltos foi sublinhada em 2012, quando outro vírus saltou de camelos para humanos, causando MERS (síndrome respiratória no Oriente Médio). Essa doença já matou 858 pessoas, principalmente na Arábia Saudita, representando aproximadamente 34% das pessoas infectadas.
SARS, MERS e o SARS_COV-2 quase certamente todos se originaram em morcegos.
A análise mais recente do genoma do SARS_COV-2 descobriu que compartilha 96% de seu RNA com um coronavírus previamente identificado em uma espécie específica de morcego na China. "Esses vírus estão flutuando em morcegos há muito tempo" sem adoecer os animais, diz o microbiologista Stanley Perlman, da Universidade de Iowa. Mas não havia morcegos sendo vendidos no mercado de animais em Wuhan, China, onde se pensa que o atual surto começou, sugerindo que provavelmente uma espécie hospedeira intermediária esteja envolvida. Essa situação parece ser uma característica comum desses surtos. Tais hospedeiros podem aumentar a diversidade genética dos vírus, facilitando mais ou diferentes mutações.
Mas o que é um coronavírus? O que determina se, quando e como ele salta para os seres humanos e quão infeccioso será? E o que faz a diferença entre um caso leve e uma doença mortal?
Nos anos desde que esses vírus surgiram como uma grave ameaça à saúde global, os pesquisadores estudaram sua biologia molecular em um esforço para responder a essas perguntas.
ANATOMIA DE UM CORONAVÍRUS
Os coronavírus são vírus de RNA de fita simples envelopados, o que significa que seu genoma consiste em uma fita de RNA (em vez de DNA) e que cada partícula viral é envolvida em um "envelope" de proteína. Todos os vírus fazem basicamente a mesma coisa: invadir uma célula e cooptar alguns de seus componentes para fazer muitas cópias de si mesmos, que infectam outras células. Mas a replicação de RNA normalmente carece dos mecanismos de correção de erros que as células empregam ao copiar o DNA, de modo que os vírus de RNA cometem erros durante a replicação. Os coronavírus têm os genomas mais longos de qualquer vírus de RNA - consistindo em 30.000 letras ou bases - e quanto mais material um patógeno copia, mais oportunidades existem para erros. O resultado é que esses vírus sofrem mutações muito rapidamente. Algumas dessas mutações podem conferir novas propriedades, como a capacidade de infectar novos tipos de células - ou mesmo novas espécies.
Uma partícula de coronavírus consiste em quatro proteínas estruturais: nucleocápside, envelope, membrana e espiga. O nucleocápside forma o núcleo genético, encapsulado em uma bola formada pelas proteínas do envelope e da membrana. A proteína spike forma protuberâncias em forma de taco que se destacam por toda a bola, lembrando uma coroa ou a coroa do sol - daí o nome. Essas saliências se ligam aos receptores nas células hospedeiras, determinando os tipos de células - e, portanto, a variedade de espécies - que o vírus pode infectar.
A principal diferença entre os coronavírus que causam um resfriado e os que causam uma doença grave é que os primeiros infectam primariamente o trato respiratório superior (nariz e garganta), enquanto os segundos prosperam no trato respiratório inferior (pulmões) e podem levar a pneumonia.
O vírus SARS se liga a um receptor chamado ACE2 e o MERS se liga a um chamado DPP4 - ambos são encontrados nas células pulmonares, entre outros lugares. As diferenças na distribuição desses receptores nos tecidos e órgãos podem explicar diferenças entre as duas doenças, como o fato de o MERS ser mais mortal que o SARS e apresentar sintomas gastrointestinais mais proeminentes. MERS não é extremamente infeccioso, no entanto, o que também pode ser uma característica relacionada ao receptor. "DPP4 é expresso [altamente] nos brônquios inferiores [vias aéreas que levam aos pulmões], então é preciso ter um grande número de vírus, porque nossas vias aéreas são muito boas para filtrar patógenos ”, diz a virologista Christine Tait-Burkard, da Universidade de Edimburgo. "Você precisa de exposição prolongada e intensa [para alcançar os pulmões], e é por isso que vemos pessoas que trabalham em estreita colaboração com camelos adoecendo".
Por outro lado, como os patógenos podem entrar e sair das vias aéreas superiores mais rapidamente, os vírus que se replicam são mais infecciosos. Além disso, "a capacidade de se replicar em diferentes temperaturas faz uma grande diferença, porque o trato respiratório superior é mais frio", diz Tait-Burkard. "Se o vírus é mais estável nessas temperaturas, não vai para o trato respiratório inferior". As vias aéreas inferiores também são um ambiente mais bioquimicamente e imunologicamente hostil, acrescenta ela. A análise do SARS-COV-2 sugere fortemente que o novo vírus, como o SARS, usa o ACE2 para obter acesso às células. Essa observação se encaixaria no fato de que, até agora, parece ser menos mortal que o MERS (a atual taxa de mortalidade estimada para o novo coronavírus parece ser de cerca de 3%, mas esse número pode mudar à medida que o surto se desenrola e mais casos são detectados).
A imagem rapidamente se torna complexa, porém, porque vírus que usam o mesmo receptor podem resultar em doenças drasticamente diferentes.
Um coronavírus humano chamado NL63 se liga ao mesmo receptor que o SARS, mas causa apenas infecções respiratórias superiores, enquanto o SARS infecta principalmente o trato respiratório inferior. "Por que isso é assim, não sabemos!", diz Perlman. Outra curiosidade é que o receptor ACE2 é predominante no coração, mas a SARS não infecta as células cardíacas. "Essa foi uma indicação clara de que outros receptores, ou co-receptores, também estão envolvidos", diz o biólogo molecular Burtram Fielding, da Universidade de Western Cape, na África do Sul. A ligação do vírus a um receptor é apenas o primeiro passo no processo de entrada da célula. Quando um vírus se liga a uma célula hospedeira, eles começam a se transformar juntos, e outras proteínas virais podem se ligar a outros receptores. "Para a eficiência da entrada, não é apenas o único receptor principal", diz Fielding. "Pode haver outros também."
CORRIDA DE ARMAS DO SISTEMA IMUNOLÓGICO
Outra característica importante dos coronavírus são suas proteínas "acessórias", que parecem estar envolvidas na fuga da resposta imune inata do hospedeiro - a linha de frente de defesa do corpo. A resposta é iniciada quando uma célula detecta um invasor e libera proteínas chamadas interferons, que interferem na replicação do patógeno. Os interferons desencadeiam cascatas de atividade antiviral, desde o desligamento da síntese proteica do hospedeiro até a indução da morte celular. Infelizmente, a maioria desses processos também é ruim para o hospedeiro. "Muitas das doenças causadas são na verdade a reação imune - inflamação - e coisas destrutivas induzidas por vírus", diz Weiss. “Isso também determinará o quão virulento é um vírus: quanto de uma resposta imune destrutiva ele induz, em vez de apenas um protetor? ” Esse aspecto também é o motivo pelo qual as condições médicas subjacentes são tão importantes. A maioria das pessoas que morreram da doença COVID-19 provocada pelo SARS-COV-2, até hoje “tinha comorbidades, como doenças auto-imunes ou infecções secundárias, que podem se tornar muito mais prevalentes quando nosso sistema imunológico inato está ocupado lutando contra um vírus”, diz Tait-Burkard. "É por isso que o importante é tratar as pessoas com comorbidades e dar-lhes antibióticos para impedir infecções bacterianas."
Obviamente, o objetivo da resposta imune é eliminar os invasores.
Essa característica parece ser a que mais difere entre os vários coronavírus. "Esses vírus estão intimamente relacionados, mas possuem diferentes proteínas acessórias", diz Weiss, acrescentando que "evoluíram para interromper vários aspectos dessa resposta [imune inata]". Alguns pesquisadores pensam que os morcegos abrigam vírus da coronavírus porque eles não possuem a intensa resposta imune que os humanos fazem. "Muitas das moléculas de sinalização que alertam nosso sistema imunológico são suprimidas nos morcegos, para que não fiquem doentes", diz Tait-Burkard. Em vez de reagir, os morcegos mantêm uma resposta constante de baixo nível, o que pode contribuir para a evolução dos vírus. "[Os morcegos] têm uma expressão constante de interferons, que selecionam vírus que são bons para evitar essa resposta", diz Tait-Burkard.
As proteínas acessórias estão longe de serem totalmente compreendidas, no entanto. "Eles podem ser retirados de alguns vírus sem afetar a capacidade do vírus crescer", diz Perlman. "Você pensaria: se você tivesse uma proteína essencial para combater a resposta imune, se a retirasse, a resposta imune venceria - e não é necessariamente verdade." Alguns pesquisadores acreditam que as proteínas acessórias influenciam o grau de mortalidade dos coronavírus. Houve estudos com SARS nos quais a remoção de uma proteína acessória não alterou a eficiência de replicação do vírus, mas tornou-se menos patogênica. "Muitos vírus ainda seriam produzidos, mas pareciam ser menos prejudiciais", diz Fielding.
Os coronavírus possuem alguma habilidade para corrigir erros genéticos, mas negligencia certas regiões de seu genoma, diz Tait-Burkard. Consequentemente, duas seções, em particular, são especialmente propensas a mutações: aquelas que codificam a proteína de pico e as regiões de proteína acessória. “Nessas duas áreas, os coronavírus permitem muitos erros, o que impulsiona sua evolução, porque eles conseguem se ligar a novos receptores e evitam a resposta imune de novos sistemas”, diz Tait-Burkard, “e é por isso que os coronavírus são tão bons em saltando de espécie para espécie. ”
Fonte:
Traduzido,editado :https://www.scientificamerican.com/
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