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May 27, 2023

Lo studio ultrastrutturale conferma la formazione di cellule sinciziali singole ed eterotipiche nei fluidi broncoalveolari di COVID

Virology Journal

Virology Journal volume 20, numero articolo: 97 (2023) Citare questo articolo

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È stato segnalato che SARS-CoV-2 induce fusioni cellulari per formare sincizi multinucleari che potrebbero facilitare la replicazione virale, la diffusione, l’evasione immunitaria e le risposte infiammatorie. In questo studio, abbiamo segnalato i tipi di cellule coinvolte nella formazione dei sincizi nelle diverse fasi della malattia COVID-19 attraverso la microscopia elettronica.

Fluidi broncoalveolari da lieve (n = 8, SpO2 > 95%, nessuna ipossia, entro 2-8 giorni dall'infezione), moderato (n = 8, SpO2 da 90% a ≤ 93% in aria ambiente, frequenza respiratoria ≥ 24/min , dispnea, entro 9-16 giorni dall'infezione) e pazienti COVID-19 gravi (n = 8, SpO2 <90%, frequenza respiratoria > 30/min, supporto di ossigeno esterno, dopo 17 giorni dall'infezione) sono stati esaminati mediante PAP ( identificazione del tipo cellulare), immunofluorescenza (per il livello di infezione virale), microscopia elettronica a scansione (SEM) e a trasmissione (TEM) per identificare i sincizi.

Studi di immunofluorescenza (anticorpi specifici per la proteina S) da ciascun sincizio indicano un livello di infezione molto elevato. Non siamo riusciti a trovare cellule sinciziali nei pazienti lievemente infetti. Tuttavia, la fusione iniziale della membrana plasmatica identica (neutrofili o pneumociti di tipo 2) ed eterotipica (neutrofili-monociti) (che indica l'inizio della fusione) è stata osservata sotto TEM in pazienti moderatamente infetti. Cellule sinciziali di grandi dimensioni (20-100 μm) completamente mature sono state trovate in pazienti con sindrome da distress respiratorio acuto grave (tipo ARDS) di origine neutrofili, monociti e macrofagi sotto SEM.

Questo studio ultrastrutturale sulle cellule sinciziali dei pazienti affetti da COVID-19 fa luce sugli stadi della malattia e sui tipi di cellule coinvolte nelle formazioni dei sincizi. La formazione di sincizi è stata indotta dapprima nei pneumociti di tipo II mediante fusione omotipica e successivamente con le cellule ematopoietiche (monociti e neutrofili) mediante fusione eterotipica nello stadio moderato (9-16 giorni) della malattia. Nella fase tardiva della malattia sono stati segnalati sincizi maturi che formavano grandi cellule giganti da 20 a 100 μm.

I sincizi sono cellule multinucleate insolitamente grandi generate dalla fusione di due o più tipi di cellule simili/diversi sotto influenzatori esterni/interni come molecole/infezione virale [1]. La membrana plasmatica di due o più cellule si fonde per formare un singolo doppio strato lipidico, determinando la fusione del citoplasma ma non del nucleo [2, 3]. Naturalmente, la formazione dei sincizi è stata mediata dalle proteine ​​fusogene ed è stata riscontrata nelle fibre muscolari, nelle barriere placentari e negli osteoclasti ossei [3,4,5]. Tuttavia, meccanicamente, è stato indotto dalla fusione cellulare mediata dal virus, dove la membrana dei virus avvolti si fonde con le membrane plasmatiche delle cellule. È stato segnalato che diversi comuni coronavirus del raffreddore, come hCoV-HKU1, hCoV-NL63 e hCoV-229E, formano sincizi in modelli di colture cellulari, ma non esiste alcuna segnalazione per la formazione di sincizi in vivo [6, 7].

La formazione di sincizi è osservata anche nelle colture cellulari e nei tessuti infettati con SARS-CoV-1, MERS-CoV o SARS-CoV-2 [8,9,10,11,12,13,14,15]. Sincizi indotti da SARS-CoV-2 sono stati segnalati nei campioni autoptici di tessuto polmonare in pazienti con COVID-19 gravemente infetti [1, 12, 14, 16,17,18,19,20]. SARS-CoV-2 ha indotto la formazione di sincizi in vitro [21,22,23,24] così come in vivo [12, 16, 20, 22], con la fusione di pneumociti e linfociti nei polmoni [12, 20 ].

La generazione e il tipo di cellule coinvolte nella fusione delle cellule sinciziali nelle diverse fasi della malattia COVID-19 sono stati riportati con parsimonia. Questo rapporto affronta queste lacune per rafforzare la comprensione della formazione di cellule sinciziali nei pazienti COVID-19 impiegando approcci basati sulla microscopia a livello ultrastrutturale utilizzando PAP (Papanicolaou), IF (immunofluorescenza), SEM (microscopia elettronica a scansione) e TEM (trasmissione Microscopia elettronica). Abbiamo segnalato la presenza di cellule sinciziali di origine singola e multipla nel BALF (fluidi di lavaggio broncoalveolare) di pazienti con ARDS simile (sindrome da distress respiratorio acuto) indotta da COVID-19.