ACE2 Diferencias de género en el accidente cerebrovascular con COVID-19 (ACEGENDER)

Un nuevo coronavirus fue identificado en diciembre de 2019 en Wuhan, China, como el agente causal del "Síndrome Respiratorio Agudo Severo" (SARS-CoV-2), una infección pulmonar viral indicada por el acrónimo COVID-19 (enfermedad por coronavirus 2019). A finales de enero de 2020, este virus de rápida propagación ya había infectado a más de 100 000 personas en varios países, lo que llevó a la Organización Mundial de la Salud a declarar una "emergencia mundial" [Wu et al 2020]. Las manifestaciones clínicas del COVID-19 pueden variar desde el resfriado común hasta enfermedades pulmonares más graves como las observadas en el “Síndrome Respiratorio Agudo Severo” (SARS) de 2002-2003 y el “Síndrome Respiratorio de Oriente Medio” (MERS) de 2011 .

El virus Sars-Cov2, al igual que otros virus ARN, también mostró una forma de neurovirulencia con la consiguiente afectación en algunos pacientes del Sistema Nervioso Central (SNC) y Sistema Nervioso Periférico (SNP) [Baig et al, 2020].

Los síntomas neurológicos en pacientes con infección por COVID-19 se dividen en tres categorías:

1. expresiones neurológicas de los síntomas de la enfermedad subyacente (dolor de cabeza, mareos, disfunción de la conciencia, ataxia, manifestaciones epilépticas y accidente cerebrovascular)
2. síntomas de origen neuroperiférico (hipoageusia, hiposmia, neuralgia);
3. síntomas de daño del músculo esquelético, a menudo asociado con daño hepático y renal.

Los primeros datos sobre la infección por COVID-19 están a favor de la afectación neurológica en un porcentaje variable de casos con especial expresión en pacientes más graves [Mao et al, 2020]. Según algunos autores, la afectación del sistema nervioso puede ser en parte responsable de la insuficiencia respiratoria [Yan-Chao et al, 2020].

Cabe señalar que, en el caso de la infección por SARS-CoV, en un modelo de ratón para la expresión humana de ACE2, el virus había ingresado al cerebro principalmente a través de la vía del bulbo olfativo [Netland et al, 2008]. La invasión encefálica fue uniformemente letal con evidencia adicional de que la inoculación cerebral con dosis virales bajas podría ser letal incluso sin afectación pulmonar. La muerte del animal estuvo razonablemente relacionada con disfunción/muerte neuronal en centros cardiorrespiratorios de la médula ósea y el cuadro histopatológico se caracterizó por un mínimo infiltrado celular en el cerebro apoyando la hipótesis de una diseminación viral transináptica. La ausencia de ACE2 evitó la encefalopatía severa en el modelo animal. Las estructuras afectadas selectivamente por la muerte neuronal fueron el complejo vagal dorsal (núcleo del tracto solitario, área posremáctica, núcleo motor dorsal del vago).

Por otro lado, la invasión transnasal interfirió selectivamente con los núcleos talámico, hipotalámico y de la amígdala. Algunos núcleos afectados no tenían explicación en la conexión (ej. núcleos cocleares). El mecanismo invocado de pérdida neuronal fue el de un "rebaño" de citocinas (IL-6).

La afectación del SNC/SNP y de los músculos está presente en pacientes con COVID-19 y es deseable una interpretación cuidadosa de los mismos. La hiposmia reportada sugiere una vía de infección nasal con acceso directo al SNC. Esta vía podría ser alternativa a las vías respiratoria e intestinal y teóricamente podría presentarse, como en algunos casos de SARS-COV, con síntomas principalmente neurológicos.

Recientemente se ha informado que se han observado síntomas de deterioro del tracto corticoespinal en el 67 % de los pacientes [Helms et al, 2020].

Los datos epidemiológicos recopilados hasta el momento indican una diferencia sustancial entre hombres y mujeres en las manifestaciones clínicas y las infecciones por SARS-CoV-2. Específicamente, se ha encontrado que la tasa de mortalidad entre los hombres es del 73 % en China [Chen et al, 2020], del 59 % en Corea del Sur [Sociedad Coreana de Enfermedades Infecciosas, 2020] y del 70 % en Italia, según lo informado por el Instituto Superior de Salud (ISS). Además, la tasa de mortalidad es muy dependiente de la presencia de comorbilidades. De hecho, en 45000 pacientes chinos positivos para COVID-19 la tasa de mortalidad pasó del 0,9% en aquellos pacientes sin comorbilidad al 10,5%, 7,3% y 6,3% en aquellos con enfermedad cardiovascular, diabetes mellitus e hipertensión, respectivamente [Novel Coronavirus Pneumonia Emergency Equipo de Epidemiología de Respuesta, 2020].

En Italia, los datos proporcionados por el ISS han documentado un porcentaje de muertes en torno al 2,1% en pacientes sin comorbilidad, porcentaje que aumenta al 21,3%, 25,9% y 50,7% en aquellos pacientes con una, dos y tres comorbilidades, respectivamente.

Así, el género y la presencia de comorbilidades se han identificado como factores clave en la evolución de la COVID-19.

Además de las comorbilidades preexistentes, que, como ya se informó, casi siempre están presentes en pacientes con COVID-19 grave y letal con mayor frecuencia en hombres, los mecanismos biológicos deben considerarse los principales responsables de la diferencia de género observada.

Una hipótesis que intenta explicar todos estos datos epidemiológicos se basa en la regulación de la expresión del receptor ACE2 (Angiotensin Converting Enzyme 2).

ACE2 es una enzima que degrada la angiotensina II al generar angiotensina (1-7) que desempeña un papel protector contra el daño causado por la infección, la inflamación y el estrés [Vickers et al, 2002; Zisman et al., 2003].

El virus SARS-CoV-2 penetra en las células diana del sistema respiratorio mediante la unión de su proteína S de superficie (proteína de pico) al receptor ACE2 reduciendo su expresión.

De esta forma también se produce una disminución de los niveles de angiotensina (1-7) dando como resultado un aumento de la hipertensión y la insuficiencia pulmonar [Gurwitz et al, 2020].

Por tanto, es importante considerar la expresión de ACE2 en aquellos pacientes con hipertensión, cardiopatía o diabetes al evaluar la diferente tasa de mortalidad en pacientes con estas comorbilidades.

Además, la mortalidad específica por género podría estar precisamente relacionada con la modulación de la expresión de ACE2. De hecho, los estrógenos inducen un aumento en la expresión del receptor ACE2, lo que sugiere que, al menos en mujeres en edad fértil, incluso después de la infección, esta enzima puede realizar su función protectora, particularmente hacia los pulmones. En los hombres, parece que las hormonas androgénicas juegan un papel patogénico en la modulación de la expresión de enzimas celulares como la serina proteasa TMPSSR2, implicada en las fases posteriores al ataque del virus sobre el receptor, es decir, en la entrada viral, favoreciendo la propagación del virus. infección en células pulmonares.

El gen ACE2 está codificado por una región del cromosoma X que escapa a la inactivación, lo que respalda la hipótesis de una mayor expresión de esta proteína en mujeres que tendrían la ventaja de estar protegidas de las complicaciones y muertes de la infección por COVID-19.

El proceso de inactivación del cromosoma X incluye la metilación del ADN y como consecuencia se produce una disminución de la expresión de aquellos genes que se ven afectados por la metilación. De esta forma un mecanismo epigenético podría modular la expresión de ACE2 de forma específica de género determinando sus niveles y consecuentemente su papel protector.

También en este contexto regulatorio de la expresión de ACE2, el papel de los microARN (miARN) podría ser muy importante. De hecho, la región 3' no traducida (UTR) de ACE2 presenta una secuencia de unión para el miARN miR-200c-3p que se ha encontrado con altos niveles de expresión en modelos celulares infectados con el virus de la influenza H5N1 [Liu et al, 2017].

Además, se encontraron niveles plasmáticos altos de miR-200c-3p en pacientes con neumonía grave, mientras que ACE2 se redujo, lo que sugiere un papel regulador de este miARN en la expresión del receptor ACE2 [Liu et al, 2017].

La vitamina D reduce el riesgo de infecciones virales, especialmente infecciones respiratorias como se describe en la literatura [Martineau et al, 2016; Gruber-Bzura et al, 2018; Gombart et al, 2020; Grant et al, 2020]. De hecho, la vitamina D aumenta la inmunidad celular al reducir las citocinas circulantes inducidas por el sistema inmunitario innato en respuesta a infecciones virales [Huang et al, 2020].

La deficiencia o deficiencia de vitamina D contribuye al síndrome respiratorio agudo en el que la mortalidad aumenta con la edad y las comorbilidades crónicas [Vásárhelyi et al, 2011]. Esta vitamina es una prohormona que ha demostrado atenuar el daño pulmonar agudo inducido por lipopolisacáridos en ratones al regular la expresión de componentes del sistema renina angiotensina, incluidos ACE y ACE2, renina y angiotensina III [Xu J, 2017; Tsujino et al, 2019]. En estos dos meses diferentes grupos de investigación sugirieron fuertemente la necesidad de un análisis sobre las correlaciones entre los niveles de vitamina D y las infecciones por COVID-19 [Tian et al, 2020; Panarese et al, 2020; Marik et al, 2020]. Las concentraciones séricas de vitamina D (25 (OH)D) tienden a disminuir con la edad, lo que puede ser determinante en la infección por COVID-19 debido a las tasas de letalidad (CFR) que aumentan con la edad.

Las razones incluyen pasar menos tiempo bajo el sol y reducir la producción de vitamina D como resultado de niveles más bajos de 7-dehidrocolesterol en la piel [Siotto et al, 2019]. Además, se ha señalado que la deficiencia de 25 (OH)D es particularmente común entre los hombres mayores y obesos (las mujeres posmenopáusicas tienden a controlar los niveles a través de suplementos de vitamina D), especialmente durante el invierno y la primavera, destacando la diferencia específica del sexo. observado en la infección por COVID-19 [La Vignera et al, 2020].

Teniendo en cuenta la importancia de esta vitamina también en la recuperación física [Siotto et al, 2019], además de su papel en la vía del sistema renina angiotensina, parece importante evaluar los niveles séricos en pacientes ex-COVID-19 con resultados de accidente cerebrovascular en al ingreso y al final del proceso de rehabilitación.

En resumen, los datos epidemiológicos recopilados en los últimos meses en diferentes países del mundo han demostrado cómo las diferencias de género y la presencia de comorbilidades afectan la tasa de mortalidad por COVID-19. Nuestra hipótesis es que los factores biológicos podrían jugar un papel importante en la determinación de la gravedad de la enfermedad, en particular, el receptor ACE2 podría ser el elemento clave en el desarrollo de las diferencias en la respuesta inmune relacionada con el género.

Objetivos del estudio

Objetivos principales:

Estudiar el mecanismo molecular de regulación de ACE2 en relación al género, en pacientes con desenlaces de NeuroCovid19 y en particular con desenlaces de ictus en Covid19, hospitalizados en 3 centros de rehabilitación.

En particular se realizarán:

• Estudio epigenético: evaluación de los niveles de metilación del promotor ACE2 y niveles de miR-200c-3p.
• Análisis bioquímico: la evaluación de los niveles séricos de angiotensina II, ACE2 y vitamina D.
• Correlación entre resultado rehabilitador y marcadores biológicos (epigenéticos y bioquímicos) Este proyecto estudiará los mecanismos moleculares que subyacen a la regulación de ACE2 relacionados con las diferencias de género en pacientes post ictus en NeuroCOVID-19 (ictus) hospitalizados en centros de Rehabilitación y la relación entre estas variables y el resultado de la rehabilitación.

Si el estudio mostrara la presencia de mecanismos moleculares capaces de influir en la recuperación, podríamos identificar vías de rehabilitación más adaptadas a las características del paciente.