O mecanismo molecular do SARS-CoV-2 evitando a imunidade inata antiviral do hospedeiro
Apr 25, 2023
Abstrato
O recém-identificado Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) resultou em uma emergência de saúde global (COVID-19) devido à sua rápida disseminação e alta mortalidade. Desde a epidemia do vírus, muitos mecanismos patogênicos foram revelados e vacinas relacionadas ao vírus foram desenvolvidas e aplicadas com sucesso na prática clínica. No entanto, a pandemia ainda está se desenvolvendo e novas mutações ainda estão surgindo. A patogenicidade do vírus está intimamente relacionada com o estado imunológico do hospedeiro. Como a imunidade inata é a primeira defesa do corpo contra vírus, entender o efeito inibitório do SARS-CoV-2 na imunidade inata é de grande importância para determinar o alvo da intervenção antiviral. Esta revisão resume o mecanismo molecular pelo qual o SARS-CoV-2 escapa do sistema imunológico do hospedeiro, incluindo a supressão da produção imune inata e o bloqueio do priming imune adaptativo. Aqui, por um lado, nos dedicamos a resumir a ação combinada de células imunes inatas, citocinas e quimiocinas para ajustar o resultado da infecção por SARS-CoV-2 e a imunopatogênese relacionada.
Por outro lado, focamos nos efeitos do SARS-CoV-2 na imunidade inata, incluindo aumento da adesão viral, aumento da taxa de invasão do vírus, inibição da transcrição e tradução do mRNA relacionado à imunidade, aumento do mRNA celular degradação e inibição do transporte transmembranar de proteínas. Esta revisão do mecanismo subjacente deve fornecer suporte teórico para o desenvolvimento de futuros medicamentos moleculares direcionados contra SARS-CoV-2. No entanto, SARS-CoV-2 é um vírus completamente novo, e a compreensão das pessoas sobre ele está em processo de rápido crescimento, e vários novos estudos também estão sendo realizados. Embora nos esforcemos para tornar nossa revisão o mais inclusiva possível, ainda pode haver incompletude.
Palavras-chave:
SARS-CoV-2, COVID-19, Imunidade antiviral inata, Mecanismo molecular, PRR.
Introdução
Uma nova doença de coronavírus, COVID-19, criou uma pandemia global em 2020, representando um enorme desafio para os sistemas de saúde e comunidades afetadas. A COVID-19 é causada pelo coronavírus da síndrome respiratória aguda grave-2 (SARS-CoV-2) que se manifesta como bronquite, pneumonia ou doença respiratória grave. A patogenicidade do vírus está intimamente relacionada com o estado imunológico do hospedeiro. A imunidade do corpo, incluindo imunidade inata e imunidade específica adquirida, é a chave para resistir à invasão do vírus. A imunidade inata é a primeira defesa do corpo contra os vírus, e também é a base para a imunidade específica do corpo [1].
A resposta imune durante a infecção por SARS-CoV-2 passa por duas fases principais: uma fase protetora baseada na defesa imunológica, enquanto a segunda é caracterizada por extensa inflamação. Alguns pacientes infectados com SARS-CoV-2-ficam gravemente doentes porque o vírus suprime a resposta imune do hospedeiro no primeiro estágio e produz uma tempestade inflamatória no segundo. Portanto, a abordagem básica no manejo do tratamento é aumentar a imunidade no primeiro estágio e suprimi-la no segundo estágio. Esta revisão se concentra principalmente em como o SARS-CoV-2 inibe a imunidade inata do hospedeiro e retarda o início da imunidade adaptativa durante o primeiro estágio após a infecção do hospedeiro.
adesão viral
Como qualquer vírus, o ciclo de vida do SARS-CoV-2 é dividido em três estágios; entrada (anexo, fusão, desrevestimento), replicação do genoma (replicação e tradução de proteínas) e saída (montagem, maturação e liberação) [2]. O primeiro passo para um vírus invadir um hospedeiro é a adesão viral. A infecção viral depende da entrada na célula, usando mecanismos do hospedeiro para replicar cópias do vírus, que o hospedeiro então libera. A entrada dos vírus nas células hospedeiras é mediada principalmente pela proteína S, que faz com que os vírus se liguem aos receptores das células hospedeiras, promove a fusão entre o hospedeiro e a membrana do vírus e permite a entrada bem-sucedida dos vírus nas células hospedeiras [3, 4]. Vários receptores estão envolvidos na adesão e invasão do SARS-CoV-2 no corpo humano, e a enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) é um receptor reconhecido. Outros possíveis locais de interação, como o motivo arginina-glicina-aspártica (RGD) e DPP4, também estão sendo estudados extensivamente. Além da ACE2, a infecção por SARS-CoV-2 requer dezenas de fatores do hospedeiro, como motivo arginina-glicina-aspártica (RGD) e DPP4, que também estão sendo estudados extensivamente. SARSCoV-2 usa endocitose mediada por clatrina para obter acesso às células também é um aspecto fundamental da infecciosidade do vírus. As triagens CRISPR do genoma inteiro identificaram que os reguladores de tráfego endocítico, como SNX27 e retromer, são necessários para a infecção por SARS-CoV-2[5].
ACE2
Atualmente, o ACE2 é reconhecido como o receptor SARS-CoV-2, que desempenha um papel importante na adesão e invasão do vírus. A estrutura cristalina tridimensional do SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain (RBD) complexada com seu receptor, ACE2 humano, também foi resolvida [6]. O ACE2 é expresso em toda a vasculatura do corpo, permitindo o acesso do SARS-CoV-2 a vários sistemas de órgãos [7, 8]. Existem duas formas de ACE2, ACE2 de membrana completa (mACE2) e uma forma solúvel sACE2 [9]. Te mACE2 é o local do receptor para a proteína spike (S) de SARS-CoV-2 e pode causar aumento de AngII e ativação adicional do eixo AngII/AT1R, piorando a inflamação. Quanto à forma solúvel, estudos mostraram que um nível elevado de sACE2 se correlaciona com a gravidade da doença, possivelmente devido a um aumento de AngII [10, 11]. Também existem estudos que mostram que o nível elevado de sACE2 pode ser evidência do aumento da expressão de mACE2 e também pode aumentar a atividade de ADAM17, aumentando assim a suscetibilidade de SARS-CoV-2 [12]. No entanto, alguns pesquisadores sugeriram que níveis elevados de sACE2 podem ter um efeito protetor porque inibem o SARS-CoV-2 de se ligar ao mACE [9]. A proteína S no envelope SARS-CoV-2 é composta pelas subunidades S1 e S2, e a interação proteína/receptor S1 é um determinante chave da infecção de espécies hospedeiras por SARSCoV-2 [13].
Since ACE2 is widely expressed in human organ tissues, including nasal and oral mucosa, vascular system, and gastrointestinal tract (GI), this allows SARS-CoV-2 to infect the human body in various ways [14, 15]. The nasal epithelium is the main route of SARS-CoV-2 infection. Studies have shown that the expression of ACE2 in the nasal epithelium of older children (10–17 years old), adolescents (18–24 years old), and adults (>25 anos) é maior do que em crianças pequenas (4 a 9 anos), o que pode ser uma das razões pelas quais crianças pequenas não são suscetíveis a esse vírus ou apresentam sintomas relativamente leves após a infecção [16]. Embora a expressão de ACE2 nos pulmões seja muito baixa, a maioria dos pacientes com infecção por SARS-CoV-2 apresenta desconforto respiratório. Considera-se que o SARS-CoV-2 causa uma série de respostas inflamatórias, como a liberação de interferons, que aumenta a expressão de ACE2 e, assim, aumenta a infecção [17, 18].
RGD
O onipresente motivo arginina-glicina-aspártico (RGD) é bem conhecido por seu papel na ligação e adesão celular. O motivo RGD é a sequência peptídica mínima necessária para a ligação de proteínas da família das integrinas, que são comumente utilizadas como receptores por muitos vírus humanos [19]. Proteínas virais com motivos RGD promovem infecção ligando-se a heterodímeros de integrina, ativando fosfatidilinositol-3 quinase (PI-3 K) ou proteína quinase ativada por mitógeno (MAPK), facilitando assim a ligação e infecção das células do vírus [20] . Estudos demonstraram que o RGD pode desempenhar um papel na adesão e invasão do SARS-CoV-2 [21, 22]. O motivo RGD pode ligar integrinas de maneira paralela ou sequencial ACE2-independente, desempenhando um papel importante na rápida disseminação do SARSCoV-2 [23]. Os íons Ca2 plus aumentarão a ligação da proteína do pico viral à célula hospedeira, o que promoverá a entrada do vírus na célula para infecção, replicação e patogênese [22].
Dipeptidil peptidase 4 (DPP4)
DPP4, também conhecido como cluster de diferenciação 26 (CD26), é o receptor do Coronavírus da Síndrome Respiratória do Oriente Médio (MERS-CoV) e foi recentemente proposto como um potencial alvo de drogas para COVID-19 [24]. Vankadari et ai. mostraram que o DPP4/CD26 humano pode interagir com o domínio S1 da glicoproteína de pico SARS-Cov-2 [25]. Eles descreveram um modelo complexo de docking entre SARS-CoV-2 spike glicoproteína e DPP4, mostrando a grande interface entre essas proteínas, que é muito semelhante a outros coronavírus que usam DPP4 como receptor funcional, como CoVHKU4 e MERS- CoV, sugerindo que, além do ACE2, outras moléculas na superfície celular podem influenciar a adesão viral.
Endocitose
A endocitose era uma maneira comum de o vírus entrar na célula hospedeira e esse processo era um aspecto fundamental da infecciosidade do vírus. No processo de infecção por SARS-CoV-2, ele usou sua proteína S para interagir com a superfície celular e, após o envolvimento com a membrana plasmática, o SARS-CoV-2 sofre endocitose rápida [26]. Bayati et ai. descobriram que, ao deletar a cadeia pesada de clatrina nas células, a endocitose mediada por clatrina foi bloqueada e a infecciosidade viral foi reduzida [26]. Esses dados demonstraram que a proteína spike SARS-CoV-2 é internalizada por endocitose mediada por clatrina.
Além da ACE2 mencionada acima, muitas outras moléculas estão envolvidas no mecanismo de endocitose do SARSCOV-2. O NRP1 também foi relatado como um receptor SARS-CoV-2 e desempenhou um papel importante nos mecanismos de endocitose associados ao CendR [27]. Dados anteriores mostraram que os receptores ACE2 eram a principal maneira de o SARS-CoV-2 atingir o pulmão e entrar no corpo. A cadeia pesada de miosina não muscular IIA (MYH9) foi identificada como um co-receptor ACE2, pode colocar-se com SARS-CoV-2 proteína S na membrana e aumentar a entrada de SARS-CoV-2 por endocitose [28 ]. Jia descobriu que o SNX27 mediava a via de endocitose do SARS-COV-2. SNX27 pode mediar a endocitose da proteína S, promover sua expressão de superfície e aumentar o efeito de transfecção do pseudovírus S [5]. A interação de regiões Fc de anticorpos na superfície do vírus com receptores Fc de células-alvo é a outra forma de endocitose. Enquanto os receptores Fc expressos foram estimulados por endocitose de partículas virais na célula [29]. Acima de tudo, o destino do SARS-CoV-2 na célula é determinado tanto pelo tipo de receptor quanto pela via de transporte intracelular.
Supressão da imunidade inata
Após a infecção viral, o sistema imunológico inato dos mamíferos age rapidamente para detectar e bloquear a infecção viral em todos os estágios do ciclo de vida viral. A imunidade inata humana desempenha um papel fundamental na manutenção da saúde, protegendo-a do coronavírus. Seu nível é considerado uma solução alternativa antes da introdução de medicamentos e vacinas eficazes [30]. Shi et ai. propuseram duas fases durante as respostas imunes induzidas pela infecção por SARS-CoV-2 [31]. A primeira fase protetora baseada na defesa imunológica da infecção por SARSCoV-2, intimamente associada às respostas imunes inatas, é muito importante. Partindo da evidência de que as células imunes inatas e as citocinas pró-inflamatórias foram os principais atores na resposta imune inata, crítica para o resultado final da infecção por COVID-19. As células imunes inatas podem reconhecer o vírus e desencadear uma resposta inata local à eliminação viral.
Células dendríticas, macrófagos, neutrófilos e células NK são a primeira linha de defesa a iniciar uma resposta imune e afetar seu tipo e intensidade. A frequência de monócitos, macrófagos e neutrófilos foi maior no BALF dos grupos de infecção por SARS-CoV-2. Em comparação com casos leves, a porcentagem de macrófagos e neutrófilos foi maior, e células mDC, pDC, T e NK foram menores em pacientes graves [32]. A inibição da SARS nas células imunes inatas é mostrada principalmente nos seguintes aspectos.
NKG2A e apoptose de células NK
Estudos confirmaram que as células linfóides inatas (ILCs) eram menores em pacientes adultos com COVID-19 internados, especialmente em casos graves, e a abundância de ILC era inversamente proporcional à probabilidade e duração da hospitalização e à gravidade da inflamação [33, 34] . Cao et al. demonstrou que o número total de células NK diminuiu significativamente em casos graves de COVID-19 em comparação com os não graves [35]. O membro A do grupo 2 CD94/NK (NKG2A) é um receptor inibitório heterodimérico expresso por células NK [36]. Ele pode se ligar a moléculas HLA não clássicas de classe I (HLA-E) e inibir a toxicidade das células NK e a secreção de citocinas por meio de duas moléculas inibidoras do receptor imune inibitório da tirosina [37]. Estudos mostraram alta expressão de NKG2A em pacientes com COVID-19. A regulação positiva de NKG2A foi associada ao esgotamento das células NK no estágio inicial da infecção por SARSCoV-2 e, portanto, foi associada à progressão grave da doença [38]. Bortolotti co-cultivou células epiteliais pulmonares transfectadas de proteína spike com células NK e descobriu que a expressão da proteína SARS-CoV-2 spike-1 (SP1) em células epiteliais pulmonares levou à redução da degranulação das células NK.
Enquanto isso, quando SP1 é expresso em células epiteliais pulmonares, a regulação do receptor NKG2A/CD94 de inibição de células NK é aumentada. Sugere-se que o SP1 seja expresso em células epiteliais pulmonares após a infecção por SARS-CoV-2 e afete as células NK por meio da interação HLA-E/NKG2A. A depleção de células NK pode estar envolvida na patogênese imunológica da infecção por SARS-CoV-2 [39]. NKG2A tem sido amplamente estudado no câncer. O bloqueio de NKG2A no câncer pode restaurar a função NK, regulando assim o crescimento do tumor. No entanto, o SARS-CoV-2 regula positivamente o nível de NKG2A nas células NK, levando à falha da resposta imune contra patógenos virais, anulando assim a resposta imune inata do hospedeiro [40]. Portanto, espera-se que o uso de inibidores de NKG2A restaure a função imune inata do corpo na COVID-19, alcançando assim efeitos terapêuticos.
ORF8 e evasão imune
SARS-CoV-2 quadro de leitura aberta 8 (ORF8) foi uma das proteínas de coronavírus beta de evolução mais rápida. Possuía um gene hipervariável que poderia facilitar a adaptação do vírus ao hospedeiro humano [41]. A estrutura, função e variação de sequência do ORF8 podem ser essenciais para o SARS-CoV-2 como um patógeno humano mortal. Tomas G e seus colegas descobriram que o SARS-CoV-2 ORF8 tinha uma estrutura cristalina especial, por meio de um dímero ligado por dissulfeto covalente e uma interface não covalente separada de montagens únicas em grande escala, o que pode tornar o ORF8 uma proteína acessória em rápida evolução, mediadora única imunossupressão e atividades de evasão [42]. SARSCOV-2 ORF8 pode mediar a evasão imune por meio da regulação negativa do MHC-Ι [43]. O estudo mostrou que a proteína ORF8 tinha a função de prejudicar o sistema de apresentação de antígenos e em células que expressam ORF8-, as moléculas de MHC-Ι são direcionadas seletivamente para a degradação lisossômica. Isso faz com que as células T citotóxicas não sejam capazes de limpar completamente as células infectadas com SARS-COV-2.
Em Cingapura, os pesquisadores encontraram uma variante SARS-COV-2 com 382 fragmentos de nucleotídeos ausentes no fragmento do gene ORF8 (∆382), e que os pacientes com a variante geralmente apresentavam uma doença leve e exigiam menos oxigenoterapia do que aqueles infectados com vírus do tipo selvagem, sugerindo que o ORF8 desempenhou um papel importante na patogenicidade do SARSCOV-2 [44]. ORF8 é uma proteína secretada, que os anticorpos podem tratar como o principal marcador de infecções por SARS-CoV-2 [45]. Inibir a via de sinalização antiviral foi uma maneira importante de se livrar do sistema imunológico inato do hospedeiro. ORF8 foi rastreado como a principal proteína viral que mostrou forte inibição do interferon tipo I (IFN-) e do promotor responsivo a NF-κB [45]. ORF8 também através da sinalização do IFN-I afetou a imunidade intracelular e através das proteínas quinases ativadas por mitógenos (MAPKs) impactaram as vias de crescimento [46].
Número reduzido e função prejudicada de CDs
Quando infectados com SARS-CoV-2, as DCs foram significativamente reduzidas com função prejudicada, e as proporções de DCs convencionais (cDC) para DCs plasmocitóides (pDC) foram aumentadas entre pacientes graves agudos, o que poderia explicar a redução da produção de interferon e a diminuição precoce da imunidade inata contra a infecção por SARSCoV-2 [47]. Além disso, em comparação com doadores saudáveis, CD80, CD86, CCR7 e HLA-DR foram significativamente induzidos em pDCs, cDC1 e cDC2, implicando que a maturação de DCs foi influenciada pela infecção por SARSCoV-2 [47]. Zhou et ai. demonstraram que a funcionalidade de DCs-19 derivadas de pacientes com COVID induziria a proliferação de células T CD4 e CD8 alogênicas por meio de testes in vitro. Assim, mesmo que anticorpos neutralizantes abundantes contra RBD e NP fossem detectados em pacientes com infecção por SARS-CoV-2, a resposta das células T foi notavelmente atrasada devido ao número reduzido e função prejudicada das DCs [47]. Em comparação com casos saudáveis, a expressão de IFN-, produzido principalmente por pDC, foi prejudicada em pacientes infectados por SARS-CoV-2-[48]. Outro estudo analisou as amostras de sangue periférico de pacientes infectados com SARS-CoV-2 e descobriu que os cDCs estavam significativamente esgotados naqueles diagnosticados com síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA) [49].
Um estudo anterior descobriu que as células apresentadoras de antígenos (APCs) infectadas com MERS-CoV levam à falta de sinais DC, resultando na ineficiência da resposta das células T ao vírus e promovendo células NK atendidas na apoptose [50]. MERS-CoV demonstrou infectar MoDCs, induzindo rapidamente altos níveis de expressão de IFN-, IP-10, IL-12 e RANTES. Recentemente, estudos mostraram que a infecção por SARS-CoV-2 diminuiu a expressão de ACE2 em moDCs [51]. As investigações também descobriram que os MoDCs eram permissivos à infecção por SARS-CoV-2 e à expressão de proteínas, mas não suportavam a replicação produtiva do vírus. Eles demonstraram que o SARS-CoV-2 atenuou a resposta imune em moDCs por meio da fosforilação STAT1 antagonizada. Posteriormente, Parker e colegas descreveram o repertório de peptídeos ligados ao antígeno leucocitário humano de classe II apresentados por diversas células dendríticas derivadas de monócitos HLA-DR pulsadas com proteína SARS-CoV -2 spike, na esperança de entender e provocar respostas imunes protetoras a SARS-CoV-2 [52]. Com base nesses estudos, os DCs foram considerados como tendo um papel crítico em revelar como o hospedeiro se defende contra a invasão por SARS-CoV-2. Recentemente, Han e cols. propuseram que a abordagem terapêutica baseada em células dendríticas pode ser uma estratégia potencial para infecção por SARS-CoV-2 [53].
Inflamação excessiva de macrófagos e neutrófilos
Macrófagos e neutrófilos podem atuar como células imunes pró-inflamatórias, contribuindo para a inflamação excessiva, resultando em manifestações sistêmicas e disfunções de múltiplos órgãos, especialmente em pacientes graves com COVID-19 com sintomas graves. Toor et ai. também identificou que a hiperativação de macrófagos e neutrófilos levou à SDRA e até à morte subsequente em casos de COVID-19 e, por meio da plasticidade moderada dos macrófagos, ajudou a controlar e gerenciar a infecção por SARS-CoV-2 [54]. Os macrófagos produzem citocinas pró-inflamatórias após a detecção de uma ampla gama de padrões moleculares associados a patógenos (PAMPs) usando receptores de reconhecimento de padrões, como receptores semelhantes a tolls (TLRs). Shirato K relatou que a subunidade S1 da proteína SARS-CoV-2 spike induz fortemente a produção de IL-6 e IL-1 em macrófagos murinos e humanos ativando a sinalização TLR4 através do terminal c-Jun N quinase (JNK) e translocação nuclear da via y do fator nuclear-κB (NF-κB)[55]. As vias P44/42 MAPK e Akt liberam fatores pró-inflamatórios em macrófagos [56]. A infecção de SARS-CoV-2 por meio de CD147 iniciou a via JAK-STAT, induzindo ainda mais a expressão de ciclofilina A (CyPA); A CyPA ligou-se reciprocamente ao CD147 e desencadeou a via MAPK.
Consequentemente, a via MAPK regulou a expressão de citocinas e quimiocinas, o que promoveu o desenvolvimento de tempestades de citocinas [57]. Torne et al. descobriram que a ativação dos sensores de RNA citoplasmáticos RIG-I e MDA5 desencadeia uma resposta imune inata robusta quando o SARS-CoV-2 invade. Os mediadores inflamatórios produzidos durante a infecção de células epiteliais podem estimular macrófagos humanos primários para aumentar a produção de citocinas e conduzir a ativação celular [58]. Os neutrófilos de pacientes com COVID-19 agiram como um condutor de hiperinsuflação usando aumento da secreção de citocinas e degranulação celular [59]. Também foi observado que o HLA-DR foi prejudicado na superfície dos neutrófilos infectados com SARS-CoV-2 e a expressão de PD-L1 aumentou, resultando em uma diminuição na capacidade de apresentação de Ag. No entanto, uma redução da apresentação de Ag também foi observada em monócitos, e a alteração no fenótipo dos monócitos foi apresentada em diferentes estágios da doença em pacientes com COVID-19 [60, 61].
Inibe a produção de interferon
No sistema imunológico inato, as células hospedeiras abrem rapidamente múltiplas cascatas de sinal, reconhecendo padrões moleculares relacionados a patógenos (PAMPs), levando à indução transcricional de interferons tipo I e tipo III (IFNs) [62, 63]. Bastardo et al. e Zhang et ai. demonstraram que a sinalização do IFN era importante na defesa contra o SARS-CoV-2. Eles também observaram que limitar a via de sinalização do IFN leva a COVID grave-19 [64, 65]. Chen et ai. relataram que a baixa produção de IFN- foi associada a casos graves de COVID-19 [66]. Além disso, no modelo estabelecido de camundongos com infecção por SARS-Cov-2, os IFN tipo I, tipo II e tipo III não parecem ser regulados positivamente. Enquanto a sinalização de IFN tipo I é necessária para recrutar células pró-inflamatórias nos pulmões e na expressão de ISG, não para a eliminação viral. Portanto, esses resultados indicam que o interferon tipo I não pode inibir a replicação do vírus SARS-CoV-2, mas pode levar a reações patológicas importantes [67]. Recentemente, foi relatado que as vias de sinalização do MDA5 que induzem a resposta do IFN governam a resposta imune inata ao SARS-CoV-2 nas células epiteliais do pulmão [68].
Explorando ainda mais os mecanismos regulatórios da sinalização do IFNpathway subjacente à infecção por SARS-CoV-2, o STAT induzido por JAK-1/2-que transduz sinais a jusante do receptor IFN-, incluindo STAT1, foi significativamente elevado. Curiosamente, o inibidor de Janus quinase (JAKi) Ruxolitinib pode neutralizar a ativação do complemento mediada por SARS-CoV2, indicando que a via do IFN está associada à gravidade dos pacientes com COVID-19 [70]. Coletivamente, a via dificultada do IFN é o principal mecanismo da alta patogenicidade do SARS-CoV-2.
Anteriormente, os pesquisadores haviam observado que a tempestade de citocinas existia em casos graves de SARS-CoV ou MERS-CoV [71]. Recentemente, Wang et al. confirmou que a tempestade de citocinas também apareceu em pacientes graves infectados por SARSCoV-2 [72]. Células imunes como células NK, macrófagos, DC, neutrófilos, monócitos e células residentes em tecidos como células epiteliais e endoteliais contribuem para a tempestade de citocinas SARSCoV-2. Citocinas e quimiocinas altamente pró-inflamatórias, como IL-1 , IL-2, IL-6, IL-7, IL-10, TNF- , IFN- , G-CSF, CCL2, CXCL10 foram detectados em pacientes com COVID-19. Assim, a secreção excessiva de citocinas pró-inflamatórias pela infecção por SARS-CoV-2 leva a resultados graves.
Essas descobertas indicaram que as células imunológicas fornecem informações críticas sobre o reconhecimento imunológico inato e a resposta de sinalização ao SARS-CoV-2. Em suma, essas descobertas fornecem informações críticas sobre o reconhecimento imunológico inato e a base molecular da resposta de sinalização ao SARS-CoV-2. Portanto, a imunidade inata é essencial para o controle precoce da infecção. Além disso, devemos entender melhor o mecanismo molecular de algumas proteínas virais que inibem a imunidade.
SARS-CoV-2 codifica uma ampla gama de proteínas estruturais virais e proteínas não estruturais (NSP) com diversos papéis funcionais na replicação e empacotamento viral que afetam a via de sinalização do IFN e, por sua vez, prejudicam o antiviral mediado por IFN respostas [4]. As proteínas mais importantes são NSP1, NSP8, NSP9 e NSP16, que desempenham um papel importante na inibição da transcrição, tradução e transporte de proteínas do hospedeiro.
Proteínas não estruturais1 (NSP1)
Nsp1 é codificado nas extremidades 5' de ORF1a e é a primeira proteína coronaviral produzida em células infectadas. Estudos anteriores mostraram que o Nsp1 desempenha um papel essencial na supressão da tradução do hospedeiro no SARS-CoV-1 e na indução da clivagem e decaimento do mRNA [73], levando a respostas imunes inatas intrínsecas às células inibidas, como a interrupção da sinalização do interferon [74– 77]. Jiang et ai. [78] rastreou todas as proteínas virais de SARS-CoV-2 para as interações proteína-proteína por um sistema mamífero de dois híbridos. Eles descobriram que o Nsp1 do SARS-CoV-2 tem os parceiros mais interativos entre todas as proteínas virais e provavelmente funciona como um hub para as proteínas virais. O mecanismo que o SARS-CoV-2 Nsp1 inibe a tradução permaneceu pouco compreendido até recentemente. Schubert e outros. [65] e Toms et al. [68] forneceram informações sobre como o Nsp1 se liga à subunidade 40S do ribossomo e bloqueia o canal de entrada do mRNA.
Usando microscopia crioeletrônica, os dois estudos destacam áreas de interação entre Nsp1 e o ribossomo e mostram o 5'UTR do transcrito viral. O SARS-CoV-2 Nsp1 causa inibição da tradução ao ocluir estericamente a região de entrada do canal de mRNA nas subunidades 40S livres, no complexo de pré-iniciação 43S e em ribossomos 80S vazios e sem tradução [79]. Mendez et ai. [80] descobriram que as regiões centrais do nsp1 não participam do encaixe no canal de entrada do mRNA 40S, mas estabilizam sua associação com o ribossomo e o mRNA, aumentando sua restrição da expressão do gene hospedeiro e permitindo o mRNA contendo o SARS-CoV-2 sequência líder para escapar da repressão translacional. A literatura mais recente mostra que a produção de tradução de repórteres contendo regiões virais 5' não traduzidas (UTRs) de comprimento total é significativamente aumentada, o que poderia explicar como Nsp1 inibe a tradução global enquanto ainda traduz quantidades suficientes de mRNAs virais [79]. No entanto, parece que o efeito de Nsp1 é restrito à inibição da tradução com pouco ou nenhum efeito direto na transcrição do gene da resposta imune e na estabilidade do mRNA [81].
Proteína não estrutural 8 (NSP 8) e proteína não estrutural 9 (NSP 9)
Durante a infecção de células humanas, SARS-CoV-2 NSP 8 e NSP 9 foram considerados essenciais para a replicação, ligando-se à Partícula de Reconhecimento de Sinal (SRP) e interrompendo o tráfego de proteínas [82, 83]. O SRP é um complexo universalmente conservado que se liga ao ribossomo 80S e atua para escanear cotraducionalmente o peptídeo nascente para identificar peptídeos de sinal hidrofóbicos presentes em proteínas integrais da membrana e proteínas secretadas da membrana plasmática [84]. NSP8 e NSP9 foram observados que poderia se ligar ao RNA 7SL na partícula de reconhecimento de sinal e interferir no tráfego de proteínas para a membrana celular após a infecção [85]. Consistente com isso, o estudo mostra que NSP8 e NSP9 se localizam amplamente em todo o citoplasma quando expressos em células humanas ou após infecção por SARS-CoV-2 [83, 86]. A interrupção do SRP leva a uma redução global nos níveis de puromicina na membrana celular e suprime a integração de proteínas na membrana celular em células infectadas com SARS-CoV-2.
Além disso, ao antagonizar o tráfego de membrana, o SARS-CoV-2 pode impedir que os antígenos virais sejam apresentados no MHC e permitir que as células infectadas escapem do reconhecimento e da eliminação das células T. Dessa forma, a interferência nesses processos celulares essenciais pode ajudar ainda mais o SARSCoV-2 a evitar a resposta imune do hospedeiro. Ao mesmo tempo, o estudo revela que a supressão viral de SRP mediada por NSP8/9-atuaria para suprimir a resposta de IFN após a infecção [83].
Proteínas não estruturais16 (NSP 16)
Nsp16, uma 2'-O-metiltransferase (2'-O-MTase), faz parte do complexo replicação-transcrição e desempenha um papel essencial na tradução do mRNA, replicação do vírus e escape do sistema de resposta inata da célula hospedeira. 89]. Nsp16 consegue isso imitando seu homólogo humano, CMTr1, que metila o mRNA para aumentar a eficiência da tradução e se distinguir dos outros para escapar da supressão mediada por IFIT [90]. NSP16 liga-se à sequência de reconhecimento do local de splice 5' de U1 e ao local de reconhecimento do ponto de ramificação de U2. Consistente com U1/U2, Banerjee et al. observaram que o NSP16 se localiza dentro do núcleo após a infecção por SARS-CoV-2 em células humanas e interrompe o splicing global de mRNA em células humanas infectadas por SARS-CoV-2-, e a inibição do splicing de mRNA suprime a resposta do interferon do hospedeiro à infecção viral [83]. Vários estudos mostraram que Nsp16 facilita a transferência de um grupo metil de seu cofator S-adenosilmetionina (SAM) para a hidroxila 2' do açúcar ribose do mRNA viral [91]. Essa metilação melhora a eficiência da tradução e camufla o mRNA para que não seja reconhecido pelos receptores intracelulares de reconhecimento de patógenos, como IFIT e RIG-I [90, 92]. Devido ao seu importante papel na replicação do SARS-CoV-2, o NSP16 é um dos alvos altamente viáveis para a descoberta de medicamentos [93].
Com exceção do NSP 1, NSP 8, NSP 9 e NSP 16 (Fig. 1), outros tipos de NSP desempenham um papel importante na imunidade e inflamação do corpo. Recentemente, Xu et al. [94] descobriram que NSP12 poderia promover a ativação de RIPK1 e levar a uma resposta inflamatória sistêmica, conhecida como tempestade de citocinas, que pode levar à morte. A variante NSP12 323L que carrega uma substituição de aminoácidos Pro323Leu em NSP12 mostrou uma capacidade aumentada de ativar RIPK1, sugerindo que a inibição de NSP12 pode fornecer uma opção terapêutica para o tratamento de COVID-19. Russo e cols. revelou que o macrodomínio NSP3 reverte a ADP-ribosilação dependente de PARP9/DTX3L induzida pela sinalização do interferon para neutralizar a resposta imune inata do hospedeiro [95].
Inibindo o priming imune adaptativo
Em pacientes com COVID-19, houve alguma evidência de uma correlação inversa entre a abundância de células T e a gravidade da doença. DiPiazza et al. observaram taxas de células T CD8+/CD4+ mais altas em casos leves, enquanto a tendência oposta foi encontrada em casos graves [96]. A infecção por SARS-CoV-2 pode resistir à imunidade antiviral do corpo, destruindo a função dos linfócitos citotóxicos no estágio inicial [38]. Foi relatado que a contagem de células T CD8+ diminuiu durante a infecção por COVID-19 e, em casos graves, a contagem de células T CD4+ de memória e de células T reguladoras foi significativamente reduzida [97]. As contagens de linfócitos, células T CD3 mais e células T CD8 mais foram significativamente maiores em pacientes com estágios leves e/ou apenas sintomas leves do que em pacientes com doença grave [35].
O SARS-CoV-2 restringe a apresentação do antígeno regulando negativamente as moléculas do MHC classe I e II e, portanto, inibe as respostas imunes mediadas por células T [98]. Foi revelado que as células T CD8 plus citotóxicas exibem padrões de exaustão funcional, como a expressão de NKG2A, PD-1 e TIM-3. Além disso, a degranulação de células T CD8+ foi reduzida em pacientes com COVID-19 em comparação com doadores saudáveis, resultando em produção reduzida de IL-2, IFN- e granzima B [38]. Tudo isso indica que o SARS-CoV-2 tem uma forte capacidade de suprimir a resposta imune adaptativa.
Além da imunidade celular, o SARS-CoV-2 também inibiu a imunidade humoral. Foi relatado que a resposta das células B efetoras à infecção viral estava relacionada à gravidade da doença. Mateus e outros. observaram os dados de sequenciamento do receptor de antígeno de células B e demonstraram que a capacidade de resposta específica do SARS-CoV-2-era ampla, com a participação de anticorpos IgM, IgA e IgG. No entanto, as respostas de anticorpos séricos contra o RBD da proteína spike SARS-CoV-2 foram maiores em pacientes ambulatoriais do que em pacientes de UTI [99]. Outros estudos mostraram baixos níveis de anticorpos em pessoas que morreram de COVID-19. Os níveis de IgG anti-S e anti-RBD atingiram o pico rapidamente em pacientes com alta e mostraram boa eliminação do vírus, enquanto aqueles que morreram demoraram mais para produzir altos níveis de anticorpos [100], o que pode estar relacionado ao número de memória efetora (EM) T células. Golovkin A confirmou que os níveis de células T no sangue periférico de pacientes com COVID-19 foram reduzidos em comparação com pessoas saudáveis, enquanto não houve diferença no número absoluto ou percentual de células T em pacientes com doença moderada e grave.
No entanto, o número de células EM T foi significativamente menor em pacientes graves do que em pacientes moderados [101]. Para subdivisão adicional, os números relativos de subconjuntos de células T17- semelhantes a Tfh e produtoras de IFN diminuíram em pacientes com infecções moderadas e graves. A diferenciação celular semelhante a Tfh prejudicada em pacientes com COVID-19 pode levar à maturação de células B disfuncionais e à alteração da resposta imune humoral durante a COVID aguda-19. Tudo isso leva a uma redução significativa nas células B no paciente com COVID-19, e a redução nas células B está relacionada à gravidade da doença.
opinião dos autores
O SARS-CoV-2 ignora várias vias de ativação imune inata por meio de mecanismos distintos, conforme mostrado na Fig. 2. A imunidade inata, como a primeira linha de defesa dos humanos contra infecções virais, é muito frágil sob o ataque do novo coronavírus , permitindo que o vírus se espalhe rapidamente, cause doenças e até mesmo leve à morte. Apesar do lançamento de vacinas e novos medicamentos, a pandemia de COVID-19 ainda está em desenvolvimento. Ainda precisamos de métodos de prevenção e tratamento mais eficientes e práticos. Impedir que o vírus rompa a imunidade natural pode ser um novo ponto de partida. Portanto, revisamos a supressão da imunidade inata pelo SARS-CoV-2 para fornecer ideias para o desenvolvimento de novos medicamentos preventivos e terapêuticos. Conforme mostrado na Tabela 1, o SARS-CoV-2 invade o corpo, se replica e libera partículas virais de várias maneiras. Para cada forma de invasão e destruição do corpo, é possível desenvolver drogas específicas de anticorpos ou inibidores de pequenas moléculas. De fato, com o tempo, mais e mais medicamentos foram registrados e servidos no ambiente clínico [102–105]. Dessa perspectiva, é apenas uma questão de tempo até que os humanos controlem a nova epidemia da coroa. Além disso, esse tempo pode não ser tão longo quanto imaginado.
Agradecimentos
Agradecemos ao Dr. Nanshan Zhong, da Guangzhou Medical University, por fornecer as ideias valiosas para este manuscrito.
Contribuições dos autores
Todos os autores fizeram contribuições substanciais para a redação desta revisão, revisando-a criticamente quanto ao conteúdo intelectual importante, aprovaram a versão a ser publicada e concordaram em ser responsáveis por todos os aspectos desta revisão. Todos os autores concordaram com o conteúdo desta revisão e deram consentimento explícito para submetê-la. Todos os autores leram e aprovaram o manuscrito final.
Financiamento
Estudo apoiado pelo projeto de introdução da "equipe de especialistas médicos clínicos" de Suzhou (SZYJTD201806). Projeto Aberto do Instituto de Saúde Respiratória de Guangzhou (Fundos fornecidos pelo Grupo Evergrande da China) (2020GIRHHMS04), Fundação Médica Zhongnanshan da Província de Guangdong (ZNSA-2021005, ZNSA-2020001, ZNSA-2021017), Chave de emergência projeto do Guangzhou Laboratory (EKPG21-30-2), Projeto de Cultivo do Primeiro Hospital Afiliado da Guangzhou Medical University (ZH202105).
Disponibilidade de dados e materiais
Não aplicável.
Declarações
Aprovação ética e consentimento para participar
Não aplicável.
Consentimento para publicação
Não aplicável.
Interesses competitivos
Os autores declaram não haver conflito de interesses relacionado a esta revisão.
Recebido: 30 de dezembro de 2021 Aceito: 9 de março de 2022
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