Publicado en línea en la revista 'Cell', el nuevo estudio ha descubierto que la infección reduce indirectamente la acción de los receptores olfativos (OR), proteínas situadas en la superficie de las células nerviosas de la nariz que detectan las moléculas asociadas a los olores.
Dirigido por investigadores de la Facultad de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York y de la Universidad de Columbia, en Estados Unidos, el nuevo estudio también puede arrojar luz sobre los efectos del COVID-19 en otros tipos de células cerebrales y sobre otros efectos neurológicos persistentes del COVID-19 como la "niebla cerebral", los dolores de cabeza y la depresión.
Una respuesta del sistema inmunitario
Los experimentos demostraron que la presencia del virus cerca de las células nerviosas (neuronas) en el tejido olfativo provocó una oleada de células inmunitarias, microglía y células T, que detectan y contrarrestan la infección. Estas células liberan unas proteínas denominadas citoquinas que modifican la actividad genética de las células nerviosas olfativas, aunque el virus no pueda infectarlas, dicen los autores del estudio. Mientras que la actividad de las células inmunitarias se disiparía rápidamente en otros escenarios, en el cerebro, según la teoría del equipo, la señalización inmunitaria persiste de forma que reduce la actividad de los genes necesarios para la construcción de los receptores olfativos.
"Nuestros hallazgos proporcionan la primera explicación mecanística de la pérdida de olfato en COVID-19 y de cómo esto puede subyacer a la larga biología de COVID-19 --resalta el coautor Benjamin tenOever, profesor del Departamento de Microbiología de NYU Langone Health--. El trabajo, sumado a otro estudio del grupo de tenOever, también sugiere cómo el virus pandémico, que infecta a menos del 1 % de las células del cuerpo humano, puede causar daños tan graves en tantos órganos".
Según los investigadores, un síntoma único de la infección por COVID-19 es la pérdida de olfato sin la congestión nasal que se observa en otras infecciones como el resfriado común. En la mayoría de los casos, la pérdida de olfato dura sólo unas semanas, pero en más del 12% de los pacientes con COVID-19, la disfunción olfativa persiste en forma de reducción continua de la capacidad de oler (hiposmia) o de cambios en la forma en que la persona percibe el mismo olor (parosmia).
Para conocer mejor la pérdida de olfato inducida por el COVID-19, los autores actuales exploraron las consecuencias moleculares de la infección por SARS-CoV-2 en hámsters dorados y en tejido olfativo tomado de 23 autopsias humanas. Los hámsters representan un buen modelo, ya que son mamíferos que dependen más del sentido del olfato que los humanos y que son más susceptibles a la infección de las fosas nasales.
Los resultados del estudio se basan en el descubrimiento, realizado a lo largo de muchos años, de que el proceso que activa los genes implica complejas relaciones tridimensionales, en las que secciones de ADN se vuelven más o menos accesibles a la maquinaria de lectura de genes de la célula en función de señales clave, y en las que algunas cadenas de ADN forman bucles para formar interacciones de largo alcance que permiten la lectura estable de los genes.
Algunos genes operan en "compartimentos" de cromatina -complejos proteicos que albergan los genes- que están abiertos y activos, mientras que otros están compactados y cerrados, como parte de la "arquitectura nuclear". En el estudio, los experimentos confirmaron que la infección por el SARS-CoV-2, y la reacción inmunitaria a la misma, disminuye la capacidad de las cadenas de ADN en los cromosomas que influyen en la formación del edificio del receptor olfativo para estar abiertas y activas, y para hacer un bucle para activar la expresión génica. Tanto en el tejido neuronal olfativo de hámster como en el humano, el equipo de investigación detectó una regulación a la baja persistente y generalizada de la construcción de receptores olfativos.
Influencia en las emociones
Otros trabajos publicados por estos autores sugieren que las neuronas olfativas están conectadas a regiones cerebrales sensibles, y que las reacciones celulares inmunitarias en curso en la cavidad nasal podrían influir en las emociones, y en la capacidad de pensar con claridad (cognición), lo que concuerda con la larga COVID.
Los experimentos realizados en hámsteres y registrados a lo largo del tiempo revelaron que la regulación a la baja de los receptores de las neuronas olfativas persistía después de que los cambios a corto plazo que podrían afectar al sentido del olfato se hubieran recuperado de forma natural.
Los autores afirman que esto sugiere que la COVID-19 provoca una alteración más duradera en la regulación cromosómica de la expresión génica, lo que representa una forma de "memoria nuclear" que podría impedir el restablecimiento de la transcripción de la OR incluso después de la eliminación del SARS-CoV-2.
El olfato como alerta cerebral
"La constatación de que el sentido del olfato depende de interacciones genómicas 'frágiles' entre los cromosomas tiene importantes implicaciones", afirma tenOever. "Si la expresión del gen olfativo cesa cada vez que el sistema inmunitario responde de determinadas maneras que interrumpen los contactos intercromosómicos, entonces el sentido del olfato perdido podría actuar como el 'canario en la mina de carbón', proporcionando cualquier señal temprana de que el virus COVID-19 está dañando el tejido cerebral antes de que se presenten otros síntomas, y sugiriendo nuevas formas de tratarlo", añade.
En un siguiente paso, el equipo está estudiando si el tratamiento de hámsters con COVID largo con esteroides puede frenar las reacciones inmunitarias perjudiciales (inflamación) para proteger la arquitectura nuclear.