#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Vacunas, qué vacunas? Preguntas esperando respuestas

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En episodios anteriores hemos hablado de las características del virus y de la enfermedad que produce, del origen de las epidemias y del futuro en un mundo con coronavirus. Hoy vamos a ver el método de prevención de la enfermedad en el que la humanidad tiene puesta su esperanza: las vacunas para defendernos del coronavirus.

Todos los seres vivos tenemos mecanismos para defendernos del ataque de microorganismos invasores: desde los sistemas de detección y destrucción del material genético extraño que tienen las bacterias, hasta la sofisticada repuesta inmune de los mamíferos con sus variantes inespecífica y adaptativa que hemos visto en otros artículos de esta serie. La variabilidad genética de los organismos, resultado de las mutaciones ocurridas al azar al replicarse su material genético durante su multiplicación, permite a los microorganismos patógenos y a los virus adaptarse a la presencia de antibióticos y antivirales convirtiéndolos en resistentes a los tratamientos con esas balas mágicas diseñadas para destruir al invasor dañando mínimamente al enfermo. Por esta razón, la lucha contra los patógenos basada únicamente en el uso de antibióticos tiene un futuro limitado: antes o después surgirán mutaciones que harán inefectivo el fármaco y el patógeno volverá a multiplicarse libremente. El futuro parece presentarse oscuro, y así sería si no fuera porque nuestro sistema inmune es capaz de adaptarse a las nuevas variantes de un patógeno de forma que cuando este cambia y puede zafarse de la defensa actual, nosotros desarrollamos una nueva defensa que vuelve a atraparlo y de la que volverá a escapar, y nosotros a atraparlo, y él a escapar, y nosotros a atraparlo ….

El sistema inmune adaptativo tiene dos herramientas para defender nuestro cuerpo de los invasores: la rápida y efectiva respuesta humoral basada en linfocitos B y en anticuerpos y la profunda y duradera respuesta celular basada en linfocitos T. Podemos estimular artificialmente ambas respuestas inmunes poniendo nuestro cuerpo en contacto con el patógeno o con partes de él de forma que nuestros linfocitos B y T aprendan a reconocerlo y a detenerlo. En esto consiste la vacunación: en enseñar a nuestro cuerpo de qué nos tiene que defender y en dejar que nuestro sistema inmune desarrolle en pocos días el sistema eficiente para hacerlo. En esta dirección se dirige una gran parte de la investigación a nivel internacional en la lucha contra el coronavirus. A fecha de hoy (10 de junio) la OMS registra una lista de 136 candidatos de vacuna contra el SARS-Cov-2 con distintos niveles de desarrollo clínico (10 candidatos) o preclínico (126 candidatos).

Podemos fabricar vacunas usando como estimulador del sistema inmune proteínas, o fragmentos de proteínas, del virus para enseñar a nuestro sistema inmune a producir anticuerpos que los bloqueen al infectarnos. Actualmente hay una vacuna anti SARS-Cov-2 de este tipo producida en las primeras fases de su ensayo clínico y un gran número en fases de investigación preclínica. Las vacunas basadas en proteínas del patógeno suelen desarrollar un tipo de inmunidad menos efectiva a largo plazo porque activan sólo una de las ramas de la respuesta inmune y necesitan dosis de recuerdo para ser efectivas. Sin embargo, son vacunas que pueden usarse en personas con el sistema inmune debilitado y, generalmente, producen una buena respuesta específica para la proteína (o elemento celular en el caso de las bacterias) contra el que se dirigen. Este tipo de vacunas se usa en la defensa frente a otros patógenos conocidos tales como el neumococo causante de la neumonía bacteriana o el virus causante de la hepatitis B.

Una alternativa más compleja es la utilización de virus inactivados que no van a poder multiplicarse en nuestro cuerpo. La inmunidad que producen estas vacunas es más completa que la proporcionada por las anteriores, aunque aún es también limitada porque se basa sólo en la producción de anticuerpos. Actualmente hay cuatro ensayos clínicos y cinco preclínicos con vacunas de este tipo frente al coronavirus. Este tipo de vacuna también es muy conocido y usado para el control de otras enfermedades tales como la polio (la vacuna inyectable, no la oral que está basada en virus vivos atenuados) o la vacuna de la gripe estacional que sería conveniente ponerse cada año (y este año más).

El siguiente nivel de eficiencia de las vacunas es el de las basadas en virus atenuados que son incapaces de producir la enfermedad pero que, como son muy similares al patógeno original, disparan una respuesta inmune muy efectiva. Este tipo de vacunas se ha usado con mucho éxito para el control de otras enfermedades tales como el sarampión o la rubeola, por ejemplo. Sin embargo, son vacunas con ciertos riesgos debidos a que el patógeno atenuado puede producir ciertos episodios similares a los de la enfermedad. Este es el caso de la vacuna oral frente a la polio que tiene su campo de acción en ciertas condiciones epidemiológicas que ya no se dan en España y, por eso, ha dejado de administrarse y ha sido sustituida por la vacuna inyectable que describí en el párrafo anterior. No hay actualmente ningún ensayo clínico de vacunas basadas en virus SARS-cov-2 atenuado; pero hay dos ensayos a nivel de laboratorio registrados por la OMS.

Aumentando el grado de efectividad, nos encontramos con las vacunas basadas en virus que han sido manipulados genéticamente para expresar en su superficie proteínas del SARS-Cov-2. Este tipo de vacunas que utilizan virus no patógenos o patógenos atenuados (que no son capaces de producir enfermedad) producen una respuesta inmune muy efectiva porque activan las dos ramas (inmunidad humoral basada en anticuerpos y celular basada en linfocitos T). Actualmente hay dos ensayos clínicos basados en esta tecnología que disfraza de coronavirus otro virus no patógeno (un adenovirus) de forma que aprendemos a defendernos frente al SARS-Cov-2 al infectarnos con el adenovirus modificado de la vacuna.


Ilustración: Manuel Álvarez García

Este tipo de vacuna de alta tecnología ha tenido muy buenos resultados en la lucha contra otra enfermedad infecciosa que nos preocupó a todos hace unos pocos años: la epidemia de Ébola. Hay varias vacunas contra este virus tan letal basadas en esta tecnología que han logrado controlar la epidemia que desde 2018 ha afectado a la República Democrática del Congo. Es importante señalar que, aunque el adenovirus exprese en su superficie proteínas del coronavirus, sigue siendo un inocuo adenovirus: aunque la mona se vista de seda, mona se queda. Estas vacunas tienen, sin embargo, algunas limitaciones: su manejo es más complicado y también lo es su uso generalizado y, por otra parte, su empleo es problemático en personas con inmunodeficiencias.

Un paso adelante en la sofisticación de la vacuna es el uso de moléculas de ARN (el material genético del virus) o de ADN (su copia en una molécula más estable) como inductores de la respuesta inmune. Este tipo de vacunas es altamente experimental y aún no hay ningún tipo de vacunas de ADN aprobado para su uso; sin embargo, hay dos ensayos clínicos en marcha basados en vacunas de ARN y uno en una vacuna de ADN para protección frente a covid-19. En este tipo de vacunas se intenta hacer llegar a algunas células el material genético codificante de algunas proteínas del virus para que dichas células las produzcan y parezcan estar infectadas. Nuestro sistema inmune, como hemos visto en capítulos anteriores, reconoce las células infectadas y aprende a defenderse, usando la eficiente inmunidad celular, del virus que las infectó. Como en el caso de las vacunas en las que se disfrazaba un virus inocuo de coronavirus, disfrazar una célula de célula infectada no causa la enfermedad; pero nos ayuda a combatirla. Si este tipo de vacunas llegara a funcionar y fueran autorizadas, serían las más fáciles de producir en gran escala para una vacunación masiva.

Como ven, hay muchas alternativas, muchas pruebas y muchos caminos diferentes para buscar una o varias soluciones al ataque de este nuevo virus. Los datos disponibles de enfermedades causadas por otros coronavirus indican que nuestro cuerpo desarrolla una respuesta inmune eficiente que evita posteriores infecciones. Así mismo, la presencia de anticuerpos frente al coronavirus en pacientes de la enfermedad en la epidemia actual sugiere que la inmunoterapia podrá ser una vía efectiva para su prevención. Es esperable que se puedan desarrollar varias vacunas con diferentes grados de efectividad. La variabilidad del coronavirus, un virus de ARN, hará que probablemente no sea posible obtener una vacuna definitiva que nos proteja de por vida. Sin embargo, es esperable que podamos poner muchas dificultades a la circulación del virus y que podamos atenuar el efecto de la enfermedad y de las epidemias de este virus en un futuro.

Ya es tarde; sin embargo, no quiero despedirme sin resaltar de nuevo el potencial de nuestro sistema inmune para defendernos de los patógenos que nos rodean. En nuestras sociedades desarrolladas muchas veces se renuncia alegremente al uso de vacunas alegando las más variadas y, digámoslo suavemente, exóticas razones. Nuestro sistema inmune está trabajando constantemente defendiéndonos de un entorno agresivo que no nos lo parece porque él está ahí: piensen en los enfermos inmunodeprimidos o en los que carecen de sistema inmune y consideren qué posibilidades y calidad de vida tienen. Seguimos vivos gracias a nuestro sistema inmune que está alerta frente a decenas de miles de potenciales agresores cada día. Ayudarle en su trabajo es ayudarnos a nosotros mismos y ayudar a la comunidad en la que vivimos.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas mayores? Preguntas esperando respuestas

13. ¿Por qué se producen las epidemias? Preguntas esperando respuestas

14. ¿Qué medimos con cada uno de los tipos de pruebas de detección del coronavirus? Preguntas esperando respuestas

15. Transmisores y supertransmisores Preguntas esperando respuestas

16. ¿Cómo podemos seguir adelante en un mundo con el coronavirus SARS-Cov-2?

17. ¿Vacunas, qué vacunas? Preguntas esperando respuestas (presente artículo)

 

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico ucc@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun.

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: Transmisores y supertransmisores. Preguntas esperando respuestas

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

¿Cómo se transmite una enfermedad contagiosa para que se produzca una epidemia? ¿Por qué hay algunas enfermedades muy epidémicas mientras que otras no lo son?

Para que una enfermedad infecciosa produzca una epidemia es necesario que el patógeno se transmita entre personas. El tétanos, por ejemplo, está causado por una bacteria que no puede transmitirse y, por consiguiente, no es epidémico. El número de personas sanas a las que contagia un enfermo se llama tasa reproductiva básica de la enfermedad (R0) y permite estimar su velocidad de propagación. Para que se produzca una epidemia, R0 debe ser mayor de 1,0. Cuanto más grande sea R0, más rápido se propagará la epidemia y más difícil será controlarla. Las primeras estimaciones de R0 para covid-19 oscilaban entre 2,5 y 3,6. Como comparación, el valor de R0 de la gripe estacional está en torno a 1,3. Hay enfermedades infecciosas extremadamente contagiosas como el sarampión o la varicela con valores de R0 superiores a 10. El valor R0 no es constante, sino que depende de factores tales como el tamaño de la población susceptible y la eficiencia del mecanismo de transmisión. Así, por ejemplo, el distanciamiento social o la vacunación permiten reducir R0 al dificultar la transmisión efectiva del coronavirus. Los últimos datos publicados por el Centro Nacional de Epidemiología para covid-19 ofrecen un R0 de 0,8 a nivel nacional en España, un valor por debajo del umbral necesario para mantener la epidemia.

R0 es un promedio que no nos da una visión completa de cómo se produce la transmisión en realidad. En algunas enfermedades infecciosas, no todos los enfermos son igualmente contagiosos, sino que algunos son transmisores activos mientras otros son muy poco contagiosos. Cuando ocurre esto, el contagio se produce por grupos o racimos (clusters) en los que unos pocos supertransmisores contagian a muchas personas en muy poco tiempo. En el caso de la Covid-19, ha habido casos en los que una persona ha contagiado a más de 50 en dos horas de actividad conjunta. En este, como en otros racimos estudiados, el contagio no resulta de la repetición de contactos causante de una cadena de contagio, sino de una única persona que contagia a muchas.

Ilustración: Manuel Álvarez García

Los coronavirus causantes de epidemias graves similares a la actual (el SARS de 2003 y el MERS de 2012) producen epidemias transmitidas en racimo. Este parece ser también el caso de Ccovid-19. ¿Cómo podemos medir la tendencia a la propagación en racimo? Para esto, hay un valor llamado factor de dispersión (k) en el que valores bajos próximos a 0 indican un gran efecto de los supertransmisores, mientras que valores próximos a 1,0 indican que su papel en la progresión de la epidemia es mínimo y que los contagios son por cadenas, no por racimos. En los casos del SARS y del MERS los valores de k fueron 0,16, y 0,25, respectivamente, como corresponde a su gran tendencia a la propagación en racimo. Por el contrario, el valor de k estimado en la pandemia de gripe de 1918 está muy próximo a 1,0, lo que sugiere que no se dispersó por supertransmisores.

¿Cuál es el valor de k para Covid-19? Los valores disponibles actualmente son todavía estimaciones provisionales. Algunos son similares a los del SARS o MERS; pero hay un estudio reciente que obtiene un valor k de 0,1. Si este fuera el caso, en torno a un 10% de los infectados sería responsables del 80% de los contagios: solo algunas personas infectadas serían muy contagiosas mientras que la mayoría no transmitiría la enfermedad.

Este patrón de transmisión es coherente con las observaciones de casos de covid-19 anteriores al inicio de las epidemias locales. En una enfermedad transmitida en racimo, muchos casos no generan epidemia y el patógeno debe entrar varias veces en el grupo antes de infectar a un supertransmisor que establezca y acelere la epidemia. Hasta ese momento, la enfermedad tendrá un R0 mucho menor de 1,0 y no se establecerá en la población.

Es necesario confirmar si covid-19 se transmite en racimo y, en su caso, determinar las características individuales y las actividades asociadas a la supertransmisión. Identificarlas permitirá reducir y controlar la epidemia manteniendo R0 en valores inferiores a 1,0 y reducir el impacto de los rebrotes de la enfermedad. Las medidas de confinamiento reducen eficazmente el efecto de los supertransmisores (que podrían ser un 10% de los infectados) con el coste de restringir la movilidad de toda la población. Para identificar las personas y condiciones de supertransmisión, es necesario incrementar el número de análisis de presencia del virus (PCR) y de anticuerpos y complementarlos con otros datos epidemiológico y de forma de vida. El análisis de esta avalancha de datos analíticos y epidemiológicos en busca de patrones permitan identificar a los transmisores y su comportamiento permitirán hacer más eficiente nuestra lucha contra esta pandemia y contra las que vendrán en el futuro.

Ya es tarde. Otro día volveremos sobre el tema de los supertransmisores y sobre las primeras ideas que hay sobre sus características. Espero que lo conversado hoy les aporte alguna idea sobre esa pregunta que tantas veces nos hemos hecho estos días: ¿cómo puede ser que en esta o aquella familia haya una persona que ha pasado Covid-19 y ninguno de los otros miembros de la familia se ha contagiado?

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas mayores? Preguntas esperando respuestas

13. ¿Por qué se producen las epidemias? Preguntas esperando respuestas

14. ¿Qué medimos con cada uno de los tipos de pruebas de detección del coronavirus? Preguntas esperando respuestas

15. Transmisores y supertransmisores Preguntas esperando respuestas (presente artículo)

16. ¿Cómo podemos seguir adelante en un mundo con el coronavirus SARS-Cov-2?

17. ¿Vacunas, qué vacunas? Preguntas esperando respuestas

 

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico ucc@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun.

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En episodios anteriores hemos repasado varios aspectos de la infección por el coronavirus SARS-Cov-2 y del desarrollo de la enfermedad que produce. Hoy vamos a buscar respuesta a una pregunta que sorprende y asusta: ¿por qué la enfermedad afecta tan violentamente a muchas personas de mayor edad mientras pasa desapercibida en otras más jóvenes?

Ilustración: Manuel Álvarez García

De los siete coronavirus que infectan a los humanos, cuatro se multiplican únicamente en la parte superior del sistema respiratorio y causan, en general, leves catarros estacionales. Los otros tres, sin embargo, llegan a colonizar los pulmones y causan graves neumonías. El SARS-Cov-2 se multiplica más rápidamente que los otros coronavirus y alcanza el máximo número de virus (la máxima carga viral) sólo 5-6 días después del inicio de los síntomas. Para algunos enfermos, la recuperación comienza a partir de ese punto. Para otros, sin embargo, este es el inicio de un agravamiento que puede ser fatal. A la vez que el virus se va multiplicando y colonizando el sistema respiratorio, nuestro sistema inmune va provocando una inflamación que causa un gran daño adicional en las vías respiratorias.

La inflamación es un proceso que nos permite defendernos de las infecciones manteniendo controlados a los patógenos para que nuestro sistema inmune los elimine. Para conseguir este efecto, varias células de nuestro cuerpo liberan moléculas (interleucinas y citoquinas) que atraen glóbulos blancos, promueven la afluencia de sangre y permiten que células sanguíneas abandonen los vasos por los que corren para acudir a combatir el foco de la infección destruyendo el patógeno y, como daño colateral, algunas células de nuestro cuerpo. En la respuesta al SARS-Cov-2 hay una liberación masiva de señales proinflamatorias, una tormenta de citoquinas, que se distribuyen por la sangre a todo el cuerpo dando lugar a un proceso de inflamación generalizado. La destrucción de las células pulmonares por el virus y por la respuesta inflamatoria disminuye el intercambio de oxígeno y facilita la infección secundaria de las heridas de los pulmones por bacterias y hongos. Esta es la causa de en torno al 70 % de las muertes producidas por Covid-19. Los daños producidos por la inflamación en el hígado, los riñones y el corazón son responsables del 28 % de las muertes.

El virus une las espinas de su corona a las proteínas ACE-2 de la superficie de las células pulmonares (los neumocitos) como primer paso en su invasión. Esta proteína, ACE-2, desempeña un papel central y paradójico en esta enfermedad. ACE-2, que interviene en la regulación de la presión arterial y de la respuesta inflamatoria como un factor antiinflamatorio, no sólo está en el tejido pulmonar, sino también en el intestino y en muchos otros muchos tejidos del cuerpo. Se sabía que ACE-2 desarrolla un papel protector del epitelio pulmonar y que su disminución facilita el daño pulmonar. Pues bien, la infección de los neumocitos por el coronavirus disminuye la cantidad de ACE-2 lo que favorece la producción de daños masivos en el pulmón. Por otra parte, ya que ACE-2 tiene una acción antiinflamatoria, la reducción de la cantidad de esta proteína causada por el SARS-Cov-2 favorece la inflamación pulmonar aumentando los daños en este órgano vital.

El papel de ACE-2 es paradójico porque su cantidad disminuye naturalmente con la edad. Esto sugeriría que la enfermedad debería ser más grave en los jóvenes que en los más ancianos como, de hecho, ocurría con el SARS de 2003 producido por otro coronavirus similar. Sin embargo, no parece ser así, ¿por qué? De momento, sólo podemos plantear hipótesis para explicar esta paradoja: hay datos epidemiológicos recogidos en Corea que indican que los jóvenes, que tienen más ACE-2, están más predispuestos a infectarse por el coronavirus en comparación con las personas de edad más avanzada que tienen menos ACE-2. Sin embargo, la reducción en los niveles de ACE-2 que produce el coronavirus al infectar las células hace que los niveles de esta proteína caigan por debajo del umbral necesario para evitar la inflamación y el daño celular en las personas que tienen menos ACE-2 debido a su edad más avanzada. En los más jóvenes, por el contrario, la disminución del nivel de ACE-2 producida por el coronavirus no llega a cruzar ese umbral y, por consiguiente, los daños pulmonares producidos por la inflamación son menores. Por otra parte, las personas que tienen otras patologías como la diabetes, hipertensión o enfermedades cardiovasculares tienen niveles más bajos de ACE-2 lo que podría explicar el curso más grave de la enfermedad causada por el coronavirus en ellas. La concurrencia de la edad y estas otras patologías agrava el pronóstico de la enfermedad y convierte a estas personas en población de riesgo que requiere una atención y protección especial mientras no dispongamos de un tratamiento o vacuna adecuados.

Y así parece ser que los jóvenes estando incluso más infectados desarrollan una enfermedad más leve que los ancianos con menor infección, pero más reacción.

Ya es tarde. Cada día se publican nuevos síntomas asociados a esta enfermedad. Cada día vamos avanzando en lo que sabemos sobre el patógeno y sobre su interacción con nuestro cuerpo y con nuestro sistema inmune. El conocimiento científico es la base del desarrollo de un tratamiento, de una vacuna y de una comprensión de la enfermedad y, de paso, de nuestra propia biología. Seguiremos avanzando.

Mientras tanto, cuídense.

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas mayores? Preguntas esperando respuestas (presente artículo)

13. ¿Por qué se producen las epidemias? Preguntas esperando respuestas

14. ¿Qué medimos con cada uno de los tipos de pruebas de detección del coronavirus? Preguntas esperando respuestas

15. Transmisores y supertransmisores Preguntas esperando respuestas

16. ¿Cómo podemos seguir adelante en un mundo con el coronavirus SARS-Cov-2?

17. ¿Vacunas, qué vacunas? Preguntas esperando respuestas

 

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico ucc@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun.

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En episodios anteriores (ver más abajo la serie de artículos), hemos visto qué es un coronavirus, cómo se transmite y produce la enfermedad Covid-19 y cómo nos defendemos de ella. Hoy veremos algunos datos que nos plantearán nuevas preguntas sobre cómo cursa la enfermedad y nos sugerirán ideas sobre cómo combatirla.

Una de las máximas de la medicina es la de que no hay enfermedades, sino enfermos. Gregorio Marañón escribía allá por los años 50 del siglo pasado que esta sentencia “no tenía el valor de una realidad, sino sólo el de una profecía”. Setenta años más tarde, en el inicio de la que será la era de la medicina personalizadas, esta profecía puede empezar a cumplirse. La enfermedad Covid-19 producida por el coronavirus SARS-Cov-2 nos ofrece un ejemplo patente de este aforismo: no todos los afectados tienen los mismos síntomas, aunque haya algunos más frecuentes; no en todos produce los mismos efectos y mientras para unas personas sólo es un catarro casi desapercibido, para otras se agrava y causa la muerte en pocas horas. Si el patógeno es el mismo, si el coronavirus es el mismo, ¿por qué ocurre esto?¿Es sólo una cuestión de azar?¿Es sólo cuestión de edad? En 2020, el desarrollo de la ciencia permite que demos algunas respuestas y que formulemos hipótesis para responder estas y otras preguntas que surgen al avanzar.

Las nuevas enfermedades infecciosas previamente desconocidas, las enfermedades emergentes, son una amenaza global, porque nuestro sistema inmune no está preparado para enfrentarse a ellas y por la falta de fármacos efectivos para hacerles frente. Los primeros casos reportados en las enfermedades emergentes suelen ser graves y llaman la atención de los médicos que los atienden: la coincidencia de varias neumonías con síntomas especiales en Wuhan alertó de esta nueva enfermedad, la coincidencia de infecciones por un patógeno muy infrecuente en pacientes homosexuales de Nueva York y San Francisco alertó en 1981 de lo que después llamaríamos sida. Han pasado 40 años y la medicina y la biología molecular han avanzado mucho desde entonces: ahora, en cuatro meses, tenemos datos sobre el virus, su biología y el desarrollo de la enfermedad que costó décadas conseguir en el caso del VIH/sida. Sin embargo, para seguir avanzando en el conocimiento de la enfermedad y las vías para su tratamiento, son necesarios datos epidemiológicos que aporten las pistas y ayuden a los científicos a formular preguntas y construir hipótesis.

Enfermedad

Ilustración: Manuel Álvarez García.

En torno al 80 % de las personas infectadas por SARS-Cov-2 que presenta síntomas desarrolla un catarro estacional parecido al causado por cualquiera de los otros cuatro coronavirus leves que circulan entre los humanos. Sin embargo, en torno al 15% de los enfermos desarrollan cuadros que requieren hospitalización y el 5%, ingreso en la UCI por insuficiencia respiratoria, fallo multiorgánico y shock séptico (proceso inflamatorio generalizado). Aún es pronto para determinar con precisión la tasa de mortalidad causada por este virus, porque no sabemos claramente el número de infectados. Teniendo presente esta salvedad, la estimación más frecuente es de en torno al 2 %, un valor entre 50 y 100 veces superior al de la gripe estacional. Por otra parte, se estima que este virus es entre dos y tres veces más contagioso que el de la gripe. En España, las tasas de mortalidad estimadas están por debajo o muy por debajo del 1,5 % en las personas de menos de 60 años, por debajo del 5% en las de 60-70 años, en torno al 15% en las de 70-80 y en torno al 21% en las de más de 80 años. Una conclusión importante de estos datos es que la enfermedad causada por este coronavirus sólo es letal, según los datos disponibles, en una de cada cinco personas mayores de 70 años que desarrollan la enfermedad. Estos altos valores deben llevar a la preocupación; pero no a la desesperación. Por otro lado, a tenor de los datos disponibles, la enfermedad parece ser más letal en hombres que en mujeres (proporción de seis a cuatro). Y, por último, condiciones previas tales como el cáncer, hipertensión, enfermedades respiratorias crónicas, diabetes y enfermedad cardiovascular suponen un factor de riesgo en el curso de la enfermedad. Estos datos epidemiológicos nos aportan pistas sobre el desarrollo de la enfermedad y nos urgen para que encontremos su explicación.

Ya es tarde. Se nos acumulan las preguntas y vivimos la urgente necesidad de buscar respuestas que nos acercan a la comprensión del proceso y, de ahí, a encontrar formas más eficientes de combatirlo como hemos hecho con otras muchas enfermedades infecciosas y no infecciosas. El mundo gira, más que nunca, alrededor de nosotros en este momento. Las preguntas que nos vamos formulando y las respuestas que vamos encontrando dibujan el camino para combatir la enfermedad. En un próximo capítulo veremos cómo.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1 

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas (presente artículo)

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En episodios anteriores (ver más abajo la serie de artículos),  hemos seguido el inicio de la enfermedad COVID19 y cómo nos defendemos de él mediante una respuesta inespecífica y mediante anticuerpos. Hoy veremos que aún hay otro nivel de coordinación y defensa inmune que nos ayuda a protegernos y a recordar a los patógenos: la inmunidad celular.

En la médula de los huesos, las células-madre de la rama linfoide no sólo producen los linfocitos B cuya misión (fabricar anticuerpos) vimos el otro día. También producen linfocitos T, unas células especializadas en la detección y destrucción selectiva de células infectadas y en la coordinación de la respuesta inmune.

La vida de los linfocitos T es complicada. Mientras que sus hermanos, los linfocitos B, se quedan en la médula ósea para madurar, los linfocitos T emigran siendo aún niños a un lugar extraño del que todo el mundo habla pero que casi nadie ha visto: el timo, su nuevo hogar donde se llamarán timocitos. El timo es un lugar peculiar en los humanos: cuando nacemos, es un órgano que se puede distinguir del paisaje que lo rodea como una fina capa de tejido de color gris con toques rosados del tamaño de una pequeña caja de cerillas, situado detrás del esternón y delante del corazón, en una región llamada mediastino. Sin embargo, al crecer, el timo comienza a disminuir de tamaño y muchas de sus células son reemplazadas por células grasas de forma que, en personas adultas, parece que termina por desaparecer. En esa academia oculta tras el frondoso bosque de tejido adiposo, sin embargo, tiene lugar uno de los procesos más importantes para nuestra supervivencia: la maduración de los linfocitos T.

Los linfocitos T pueden ser de dos tipos: los Tc citotóxicos (también conocidos por su tarjeta de identidad: CD8+) y los TH cooperadores (helper, con tarjeta de identidad CD4+). Al alcanzar su madurez, ambos tipos de linfocitos abandonan la academia tímica y comienzan a patrullar por los sistemas circulatorio y linfático escrutando cada célula que encuentran en su camino para detectar la menor señal de invasores del organismo.

Los Tc van de célula en célula, de casa en casa, y comprueban, como hacen sus parientes lejanos, las células NK, qué hay dentro de las células revisando qué muestran en su exterior. De esta forma, se aseguran de que las células de nuestro organismo estén sanas, ya que, si una está infectada por un virus o muestra otro tipo de anomalía, presentará en su exterior algún signo de su situación que será reconocido por un linfocito Tc, que, entonces, liberará sustancias que la matarán destruyendo, a la vez, al invasor. Siendo esta actividad muy parecida a la de las células NK, es, sin embargo, mucho más selectiva: las células NK son inespecíficas, mientras que los linfocitos Tc son absolutamente selectivos  y cada uno destruye únicamente un tipo de células infectadas por un agente extraño determinado. De esta forma, los linfocitos Tc destruyen los virus que se han quedado agazapados en el interior de nuestras células y no son neutralizables por los anticuerpos producidos por los linfocitos B.

Los TH desarrollan una aún más esencial y compleja. Estos linfocitos no revisan las células normales de nuestro cuerpo, sino que se centran en interrogar a las células-barrenderas (los macrófagos) que encuentran en su camino. Les preguntan qué han recogido, qué han comido en su tarea de limpieza. Si el macrófago muestra que ha recogido/comido algo extraño que no proviene de tu propio organismo, el linfocito TH que detecta esta anomalía da la voz de alarma produciendo una gran cantidad de señales químicas (interleucinas) que activan otros linfocitos T y B para que comiencen a dividirse aumentando su número para hacer frente a la infección. Algunos de estos linfocitos TH se conservarán, más tarde, como células de memoria inmune viviendo muchos meses o años inactivos en nuestro cuerpo en guardia frente a una nueva  infección por el patógeno que los activó.

Los linfocitos TH son los verdaderos coordinadores de la respuesta inmune. Son el centro de llamadas que recibe las alertas y coordina las respuestas. Estos linfocitos son especialmente sensibles a algunos virus, como el VIH que, al destruirlos, destruye la coordinación del sistema inmune, causando la severa inmunosupresión, que es el origen del sida.

De esta forma, en el centro del gabinete de la crisis infecciosa, los linfocitos TH reciben la información que les aportan los fantasmales macrófagos que traen, entre sus pseudópodos, restos de los virus que eliminaron y coordinan la respuesta que permitirá el envío de más linfocitos B productores de anticuerpos y linfocitos citotóxicos a las zonas de crisis para eliminar los invasores que circulen entre los tejidos y los que se queden agazapados dentro de las células que infectan.

Linfocitos

Ilustración: Manuel Álvarez García.

Ya es tarde. Hemos revisado cómo se produce las respuestas inmunitarias humoral (de anticuerpos) y celular (de linfocitos T) a la infección. Sin embargo…, espera un momento: ¿qué pasa en el caso de la infección por el coronavirus SARS-CoV-2? ¿Por qué falla este sistema tan finamente regulado y se expande el virus por todo el organismo sin que podamos detenerlo? En un próximo capítulo, veremos cómo escapa el virus en ocasiones de la caza de nuestro sistema inmune agravando de manera súbita el curso de la enfermedad.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1 

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula (presente artículo)

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En episodios anteriores (ver más abajo la serie de artículos), hemos visto el inicio de la enfermedad COVID19 y cómo nos defendíamos de forma inespecífica contra el patógeno. Hoy veremos cómo se crea una defensa inmune específica contra el virus y cómo aprendemos a defendernos de él en el futuro.

En el Centro de Mando de nuestro sistema inmune cunde la sospecha de que lo que está pasando es grave. Las unidades de respuesta inmune inespecífica, las células NK y los monocitos/macrófagos que, en la gran mayoría de los casos, consiguen controlar las invasiones por sujetos extraños y los desórdenes celulares en los tejidos/barrios del cuerpo, no parece que puedan controlar la infección. Es más, la tormenta de citoquinas que se ha disparado está causando un daño enorme en el organismo. Hay amplias zonas de tejido destruido, las bacterias oportunistas pueden aprovechar la situación y hacer el daño aún mayor. Es necesario refinar el combate contra el virus: hay que desarrollar una lucha selectiva basada en la inteligencia, en conocer al enemigo y en destruirlo sin daños colaterales.

En el interior de los huesos, en su médula, hay unas células-madre que producen diferentes tipos de células sanguíneas especializadas. Son madres prolíficas de grandes familias dedicadas al transporte de oxígeno y a la defensa. En una de estas familias, la linfoide encargada de la respuesta inmune específica, hay unas células dedicadas a la producción de armas (anticuerpos) cuidadosamente diseñadas para combatir a cada tipo de invasor: los linfocitos B. Hay muchísimos aprendices de linfocitos B que tienen, cada uno de ellos, una pequeña diferencia con sus hermanos que les permite, a cada uno de ellos, reconocer una molécula extraña diferente. En conjunto, esa enorme multitud de linfocitos B juveniles es capaz de reconocer cualquier indicio de célula o virus ajeno a nuestro cuerpo. Cuando, a través del sistema sanguíneo o del sistema linfático (que es otro sistema circulatorio paralelo que tiene nuestro cuerpo) llega un fragmento de algo extraño y lo reconoce un linfocito B juvenil, éste, estimulado por algunas de las señales químicas de las que hablamos el otro día, madura y comienza a dividirse rápidamente hasta alcanzar un gran número. En su maduración, además, perfecciona la precisión del anticuerpo que produce hasta lograr que sea un arma extraordinariamente eficiente.

Los linfocitos B maduros específicos se revisten de su traje de células plasmáticas  e inician su tarea de producir masivamente las armas selectivas contra el invasor que han reconocido. Estas armas son los anticuerpos, proteínas que secretan en la sangre para que, distribuidos por todo el cuerpo a través de ella, pesquen como redes selectivas los agentes extraños detectados. Al principio de la pesca, las necesidades son urgentes y se producen unas redes, anticuerpos, muy grandes. Son las llamadas inmunoglobulinas M (IgM) capaces de atrapar simultáneamente varios virus. Más tarde, conforme los linfocitos B específicos van mejorando la precisión de sus armas, se producen otros anticuerpos, mucho más numerosos, llamados inmunoglobulinas G (IgG) que, como pequeños cazamariposas, continuarán su tarea de pesca selectiva de los virus invasores que circulan por el cuerpo. Las IgM nos avisan de una infección reciente, las IgG de una infección más antigua.

Ilustración: Manuel Álvarez García.

Los anticuerpos comienzan a acumularse a partir de los cinco a diez días de la aparición de los síntomas y alcanzan sus valores máximos en torno a una semana después. Al principio, se acumulan IgM y, después de la segunda semana, empiezan a predominar las IgG. A partir de en ese momento, la cantidad de virus que circula disminuye de forma acusada hasta llegar a desaparecer. Las IgM tienen una vida media de unos pocos días y, hacia las 12 semanas de la infección, los linfocitos B transformados en células plasmáticas dejan de producirlas y estos anticuerpos desaparecen. Las IgG, sin embargo, tienen una vida media unas cuatro veces mayor y las células plasmáticas siguen produciéndolas durante más tiempo, hasta dos años en el caso del SARS-CoV-1. Al final de la batalla, algunas células plasmáticas se retirarán a la medula ósea para conservar durante mucho, mucho tiempo la memoria de cómo combatir el enemigo al que derrotaron. De esta forma, se asegura parte de la memoria inmune que nos protegerá de futuras infecciones por este virus.

¿Qué hacen los anticuerpos? Muchos de ellos se unen a las espinas que usa el virus para infectar una nueva célula y, de esta forma, lo neutralizan y detienen el progreso de la infección. Otros anticuerpos se unen a las proteínas de la membrana o de la caja proteica que guarda el ARN viral.  Los virus inactivados cubiertos por anticuerpos son, entonces, eliminados por células barrenderas que los sacan de circulación. Son eliminadas por los macrófagos que, literalmente, se los comen.

Ya es tarde. Hemos visto cómo el sistema inmune específico es capaz de pescar y destruir los virus que circulan por nuestro cuerpo; sin embargo, hay otros que están todavía dentro de las células y escapan a la acción de los anticuerpos. En un próximo capítulo, veremos cómo nos defiende nuestro sistema inmune de estos virus agazapados en sus escondrijos celulares.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1 

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus? (presente artículo)

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En episodios anteriores (ver más abajo la serie de artículos), hemos visto cómo nos infectaba el virus SARS-CoV-2, cómo se defiende nuestro sistema inmune inespecífico y cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad. Hoy veremos cómo se produce la neumonía de la Covid-19.

La infección avanza. El sistema inmune inespecífico (células NK, neutrófilos y monocitos/macrófagos) no consigue controlar el virus, que ha ido tomando nuevas posiciones y avanzando hasta el interior de los pulmones donde ataca las torres de los neumocitos de tipo II. El número de virus aumenta y los daños celulares, también. Las células del sistema inmune inespecífico, especialmente los macrófagos, emiten señales que, a la vez, piden refuerzos y destruyen células infectadas: producen y emiten más citoquinas. Una de entre ellas, la Interleucina 6 (IL6), desempeña un papel especialmente importante en la inflamación y la destrucción del tejido alveolar infectado en los pulmones. Cuando la IL6 llega a una célula alveolar, pone en marcha en esta un proceso de suicidio programado llamado apoptosis. De esta manera, si la célula está infectada por un virus, al suicidarse, eliminará el virus. Si la célula no está infectada, morirá también. En vano.

La IL6 viaja por la sangre hasta al hipotálamo cerebral que responde ordenando un aumento de la temperatura corporal (fiebre) y a otros órganos donde puede causar daños adicionales (el riñón, por ejemplo). La IL6 también es una señal que pone en marcha la respuesta inmune específica que veremos más adelante. La liberación masiva, como una tormenta, de la citoquina IL6 desata un proceso inflamatorio generalizado. Irónicamente, la violencia con la que se defiende nuestro organismo del coronavirus puede ser la causa de nuestra perdición al provocar más daños de los que son consecuencia directa del propio virus. Porque la destrucción de células no se limita a las infectadas, sino, también, a las adyacentes sanas e incluso a las más lejanas en otros órganos. La destrucción masiva de los neumocitos de un tejido tan sutil e imprescindible como el de los alveolos pulmonares, donde se produce el intercambio de gases en que consiste la respiración, produce la grave insuficiencia respiratoria asociada a los casos más graves de Covid-19. De hecho, hay evidencia de que niveles más altos de IL-6 están asociados con una mayor gravedad de las lesiones pulmonares.  La producción de IL6 aumenta con la edad. En personas de edad más avanzada, su sistema inmune más debilitado controla peor la infección por el virus, los daños causados son mayores, los macrófagos producen más IL6 y la respuesta inflamatoria generalizada es mayor, lo que agrava la enfermedad. Por otra parte, los niños presentan unos niveles de IL-6 menores y su respuesta inmune innata es más efectiva, lo que puede explicar la menor gravedad de la enfermedad en ellos. Los niveles altos de IL-6 duran, al menos, dos semanas después de iniciada la infección y son un buen marcador del progreso de la enfermedad.

Tormenta de citoquinas

Ilustración: Manuel Álvarez García.

La inflamación es un mecanismo de respuesta inmune inespecífica, junto con las células NK, los macrófagos, la fiebre, el interferón y las citoquinas. Como en el caso de la fiebre, parecería que la evolución nos ha dotado de un sistema que nos perjudica más que nos beneficia; sin embargo, esto tampoco es así en este caso. La inflamación es un mecanismo efectivo para controlar localmente los patógenos e impedir que expandan a otros lugares del cuerpo. También ayuda a eliminar tejidos dañados por otras causas. Todo esto es útil si la inflamación está localizada: la pequeña inflamación que se produce al hacerse una herida en la mano, la inflamación de un flemón o la hinchazón causada por un golpe accidental. En la inflamación, se emiten señales químicas inflamatorias que atraen células-limpiadoras y células-policía. En la inflamación local, como todo estudiante de ciencias de la salud recuerda, se produce tumor, dolor, rubor y calor:  hinchazón, dolor, enrojecimiento de la piel y aumento local de la temperatura. Esto facilita la destrucción de las células infectadas o dañadas, la limpieza del escenario y el final del proceso. El problema es cuando las señales inflamatorias se desbordan y expanden por todo el cuerpo, o cuando las señales se producen de forma descontrolada: la destrucción puede ser masiva. Y, en este caso, lo es.

Y así, en las grandes llanuras alveolares cubiertas por extensos neumocitos de tipo I y torres de los neumocitos de tipo II infectados por coronavirus, se produce un intenso bombardeo de citoquinas, una tormenta de fuego de señales destructoras lanzada por células del sistema inmune inespecífico, que arrasa las células-torre infectadas, eliminando virus y los frágiles neumocitos respiratorios. Mientras tanto, algunas bacterias, desalmados patógenos oportunistas, se frotan las manos esperando su oportunidad para adueñarse del territorio arrasado.

Ya es tarde. Hemos visto cómo se producen los síntomas de la enfermedad al intentar defendernos de la invasión de una forma inespecífica. Es necesaria una respuesta defensiva más selectiva y eficiente. En un próximo capítulo, veremos cómo se organiza esta respuesta.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1 

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus (presente artículo)

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En episodios anteriores (ver más abajo la serie de artículos), hemos visto cómo entraba en nuestro cuerpo el virus SARS-CoV2 y cómo comienza nuestro sistema inmune inespecífico a luchar contra el invasor. Hoy veremos cómo se producen algunos síntomas de la enfermedad covid-19.

El avance de los coronavirus ha continuado. Las células infectadas producen copias del virus mientras las del sistema inmune inespecífico (células NK y monocitos) tratan de destruirlas para detener la infección. Si el número de células infectadas es reducido, si el de virus que entraron en el cuerpo es bajo, si las células NK y los monocitos consiguen destruir las células secuestradas antes de que estas liberen demasiados virus, la enfermedad será controlada y no habrá síntomas. La infección pasará desapercibida. Si, por el contrario, el número de virus es mayor o si la batalla con las células NK no se inclina a favor de estas rápidamente, la enfermedad progresará y surgirán los primeros síntomas.

Al ir avanzando por nuestras vías respiratorias, la destrucción de células epiteliales por las del sistema inmune inespecífico se generaliza. Los monocitos y las células NK son muy efectivas y resuelven la mayoría de las infecciones. Sin embargo, su acción no es selectiva: destruyen las células infectadas y las que están en sus alrededores, aunque estén sanas. De esa manera, se establece un perímetro de seguridad para detener la infección. Ahora bien, si la infección progresa, los daños de estas primeras batallas son extensos. Las señales que emiten las células infectadas y las que emiten las propias células del sistema inmune, las llamadas citoquinas, avivan el combate y se producen cada vez más daños colaterales. Cada vez hay más tejido destruido. Las células de limpieza (los monocitos que se ponen el traje de campaña y se transforman en macrófagos) limpian el campo de batalla y eliminan virus; pero no es suficiente.

A lo largo las vías respiratorias, hay detectores que se activan por las señales químicas de alarma que se van acumulando. Estos receptores no se comunican con el sistema inmune, sino con el nervioso que transmite señales eléctricas a través de diversos nervios a un centro de nuestra médula espinal que coordina una respuesta mecánica refleja. Ese centro es el centro de la tos. Del centro de la tos saldrán las señales que moverán diafragma, tórax, tráquea y glotis para producir corrientes de aire destinadas a expulsar el material destruido y los objetos extraños: se producen las primeras explosiones de tos.

La tos es muy efectiva para eliminar objetos extraños en la gran mayoría de los casos; pero, en este, hace más mal que bien.  Los virus que han escapado de las células en las que se han formado son ahora arrastrados al exterior del cuerpo por una rápida corriente de aire. El ambiente exterior es duro para el coronavirus; pero no viaja solo: lo hace en pequeñas gotitas de agua, de unas cinco milésimas de milímetro, que expulsamos al toser. En esas gotitas, volarán algunos metros hasta caer al suelo, o a un mueble, o a la mano puesta para taparse la boca al toser. En esas superficies, el virus puede mantenerse activo hasta que vuelva a encontrar una nueva célula a la que infectar. Si no lo hace en unas horas, el virus se degradará e inactivará; pero si lo hace, se habrá producido un contagio.

Contagio

Ilustración: Manuel Álvarez García.

En la lucha de células del sistema inespecífico con las células infectadas por virus, se produce un segundo tipo de señales químicas, que llegan al centro de nuestro cerebro transportadas por la sangre. Llegan al hipotálamo donde se controla la temperatura corporal. Del hipotálamo se emitirán las órdenes para que aumente la temperatura de nuestro cuerpo y se produzca la fiebre. Para que se produzca el fuego de la batalla.

La fiebre es un mecanismo de defensa muy incomprendido. En cuanto tenemos fiebre, tomamos un antipirético para reducirla y la consideremos más un enemigo que un aliado. Sin embargo, la evolución la ha desarrollado como un mecanismo para poner a nuestros invasores en una situación límite de temperatura de forma que nuestras propias células tengan más posibilidades de triunfar en el combate. Entonces, ¿por qué luchamos contra la fiebre? Lo hacemos porque ahora tenemos métodos médicos y farmacológicos para combatir las infecciones que nos permiten evitar el riesgo que supone la fiebre; pero, a lo largo de la historia de la humanidad, a lo largo de la historia de nuestra especie, la fiebre nos ha ayudado a sobrevivir a muchísimas infecciones.

Ya es tarde. Dejamos este diario de la resistencia en el su día número dos. Hemos visto cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad al intentar defendernos de la invasión de una forma inespecífica. En un siguiente artículo, veremos cómo se inicia la respuesta específica a la infección.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1 

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla (presente artículo)

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada por el coronavirus? Diario de la resistencia. Día 1

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

En episodios anteriores (ver más abajo la serie de artículos), hemos visto como el SARS-CoV2 infectaba una célula y como se multiplicaba en ella. Hoy empezaremos a ver como se defienden la célula y el organismo de la infección.

En Nápoles, la Vía Toledo recorre la ciudad hacia el sur hasta desembocar en la Plaza del Plebiscito, donde se encuentra el Palacio Real en el que reinó por un tiempo quien llegaría a ser el rey Carlos III de España. Bajando hacia la plaza, al lado derecho de la calle, se encuentra el Barrio de los Españoles, de calles estrechas y oscuras. En los balcones de las casas, la ropa tendida para secarse revela el contenido de las viviendas: sábanas, vestidos, camisas, ropa interior. El transeúnte puede hacerse una idea de la vida de la familia viendo su ropa colgada.

Como si fueran napolitanas, nuestras células también sacan al exterior fragmentos de su interior. No los sacan para secarlos, sino para informar a las células-policía que se encargan de vigilar la seguridad del organismo; sobre lo que ocurre en su interior. El tendedero en el que nuestras células exhiben su interior está formado por las proteínas del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MHC, por sus siglas en inglés). Las proteínas del MHC son diferentes para cada uno de nosotros, son la causa de las reacciones de rechazo en los trasplantes de órganos y, en lo que nos interesa en este momento, son responsables de la presentación de antígenos (fragmentos de proteínas) al exterior de la célula. En resumen: las proteínas MHC exhiben en exterior trozos de proteínas intracelulares: trozos de las proteínas normales de la célula y, también, trozos de las proteínas del virus que ha infectado la célula.

Patrullando por las callejuelas de nuestro cuerpo, podemos encontrar células del sistema inmune cuya misión es vigilar que todos los habitantes de los barrios que son nuestros tejidos sean los habituales y se comporten adecuadamente. Para ello, estas células-policía revisan los tendederos de las proteínas MHC en todas las células: si lo que hay colgado son fragmentos de proteínas normales, todo va bien; pero si lo que detectan son fragmentos de proteínas extrañas, de proteínas que no son normales para esa célula, de proteínas, en fin, del virus invasor, dan la voz de alarma para activar el sistema inmune. Así, de la misma forma que un vecino puede deducir que hay un nuevo inquilino al otro lado de la calle viendo la ropa colgada, las células-policía deducen que una célula ha sido infectada por un virus, porque exhibe proteínas extrañas.

¿Cómo se da la voz de alarma? ¿Cómo llaman las células al combate contra el invasor? Las células-policía emiten unas señales químicas llamadas citoquinas que se envían a través de la sangre como señal de llamada de emergencia. La respuesta de otras células del sistema inmune es rápida y se ponen en camino hacia el foco de la infección. Entonces, se establece una carrera entre el virus que se replica dentro de la célula que han invadido y escapa de ella, y las células del sistema inmune acudiendo a controlar la célula infectada. Porque, debemos decir, esta primera respuesta inmune no es muy selectiva. Nuestro sistema inmune todavía no conoce al invasor; sólo sabe que una célula ha sido invadida. Y, la mejor forma que tiene, en este primer momento, de detener la invasión, de detener la infección, es usar la sabiduría popular reflejada en el refrán que dice “muerto el perro, se acabó la rabia”: las primeras células del sistema inmune destruirán la célula infectada para detener la infección. Los virus deben escapar antes de que eso ocurra o serán destruidos con la célula. Se establece una carrera: el invasor debe escapar antes de que llegue el cuerpo de policía.

Células NK

Ilustración: Manuel Álvarez García.

Las primeras células del sistema inmune en llegar pertenecen al grupo de la llamada Respuesta Inmune Inespecífica (recordemos que no conocemos todavía a nuestro enemigo, sólo sabemos que hay un enemigo). Tiene nombres de película de acción: las células NK, iniciales de Natural Killers, células asesinas que matan las células infectadas destruyendo sus membranas y haciendo que el contenido celular se desparrame ya muerto en las calles del barrio. Sin embargo, estas células NK no son muy selectivas y también destruyen células sanas del vecindario. También llegan leucocitos neutrófilos, los glóbulos blancos más abundantes de nuestra sangre, que se meten en el interior del tejido infectado para limpiarlo y facilitar la entrada de otras células más especializadas en el combate frente al invasor.

Ya es tarde. Dejamos este diario de la resistencia en su día número uno. Hemos empezado a reaccionar; pero, lamentablemente, el virus es más rápido que nosotros y nuestra respuesta no es muy selectiva. Necesitamos combatientes más específicos y eficientes. En un siguiente artículo, seguiremos el desarrollo del combate que se establece célula a célula.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1 (presente artículo)

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En episodios anteriores (ver más abajo las entradas precedentes), hemos visto cómo el SARS-CoV2 utilizaba la espina de su corona para unirse a la proteína ACE2 de las células de nuestras vías respiratorias e invadirlas. Hoy veremos qué ocurre cuando el virus entra dentro de una célula.

Como vimos en el capítulo anterior, el coronavirus fusiona su envoltura con la membrana de la célula que va a infectar para entrar en el citoplasma celular. En ese momento, comienza un proceso que culminará, al final, en la producción de muchas, muchas más partículas virales. En primer lugar, la caja de proteínas que forma el virus se desmonta dejando libre su material genético: una única y larga molécula de ARN de más de 29.000 bases: de más de 29.000 cuentas de cuatro colores ordenadas de una manera determinada que leerán los ribosomas para fabricar las diez proteínas necesarias para la multiplicación del virus. Esto quizá requiera una breve explicación: la información genética codificada en el ARN está escrita en un lenguaje (lenguaje de ácido nucleico, permítaseme decir) diferente del lenguaje en el que están fabricadas las herramientas que van a hacer funciones concretas en las células o van a formar las cajas de los nuevos virus (que están escritas en lenguaje de proteínas, siga permitiéndoseme decir). Para pasar de un lenguaje a otro, son necesarias máquinas de traducción: los ribosomas. Pues bien, los ribosomas de nuestras células son capaces de leer y traducir directamente las instrucciones del virus escritas en el ARN que ha quedado libre en el interior de la célula (en el citoplasma) cuando la caja que portaba el material genético del virus invasor se desmontó.

Dentro de la celula

Ilustración: Manuel Álvarez García.

Y ¿qué órdenes del virus se ejecutan? ¿Qué proteínas del virus se sintetizan? El genoma del SARS-CoV2 codifica diez proteínas. El primer gen del coronavirus en expresarse es el mayor de todos y codifica la primera proteína en fabricarse: la replicasa. Esta es, en realidad, una proteína muy grande que se corta ella misma, en seis proteínas más pequeñas que desempeñan distintas funciones. Es decir, la replicasa del coronavirus contiene una pieza que actúa como proteasa que sirve para autocortarse (perdón por la palabra). Esto es importante, porque estas autoproteasas pueden ser una diana para fármacos antivirales. La función de las otras proteínas de la replicasa es hacer muchas copias del ARN viral para poder fabricar muchas copias nuevas del virus. También estas proteínas son especiales porque copian ARN para fabricar ARN y eso es infrecuente. Las cosas infrecuentes hacen a muchos virus especiales; pero también son sus talones de Aquiles a los que apuntar los dardos de nuestros antivirales.

Leyendo el genoma del virus, después de la replicasa vienen, y se expresan por orden, los genes que codifican las proteínas que van a formar la espina (la proteína S que ya conocemos), la proteína de la envoltura (proteína E, que ayuda al virus a ensamblarse en la célula que ha secuestrado), la proteína de la membrana (proteína M, que es la más abundante e importante para formar el nuevo virus y que se une a una membrana interna de la célula infectada para formar la capa que envolverá y dará forma al nuevo virus que está por nacer) y la proteína de la nucleocápsida (proteína N, que sirve para empaquetar el ARN del nuevo virus en su caja).

Las proteínas M y E se insertan en una membrana interna de la célula y, juntas, empiezan a formar, dentro de la célula, una especie de ampolla (una vesícula) a la que se incorporarán, por la parte externa, la proteína S y, por la interna, la proteína N que, a su vez, ha ido formando un ovillo con las nuevas moléculas de ARN viral que la replicasa ha sintetizado. Todas las proteínas del invasor trabajan coordinadamente para fabricar un nuevo virus. Cuando la caja formada por la proteína N unida al ARN está dentro de la vesícula de membrana formada por las proteínas M, E y S, la nueva partícula viral se ha formado y saldrá de la célula usando una vía similar a la que usa la célula para expulsar cosas al exterior: la llamada vía de la exocitosis. Y, de esta forma, nace un nuevo coronavirus listo para infectar otra célula. Y esto, que inicialmente no es muy dañino para la célula, se repetirá miles de veces, lo que sí es dañino para la célula.

Ya es tarde. Dejamos el citoplasma de nuestra célula donde, bajo el sol azul del núcleo y la mirada lejana de una mitocondria, el ARN viral liberado por el desmembramiento del virus entra, como una serpiente, en un ribosoma que leerá sus instrucciones para fabricar las proteínas que construirán nuevos virus y, finalmente, terminarán por llevar la célula a la destrucción.  En un siguiente artículo, veremos qué hace la célula cuando todo esto ocurre en su interior.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula? (presente artículo)

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada por el coronavirus? Diario de la resistencia. Día 1

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun.