Revisión Narrativa
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Kasmera 48(2):e48233906,
Julio-Diciembre, 2020
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2477-9628
https://doi.org/10.5281/zenodo.4268664
Envejecimiento
inflamatorio e inmunosenescencia, la posible respuesta a la severidad de la
COVID-19 en los adultos mayores. Revisión Narrativa
Inflammaging
and immunosenescence, the possible response to the severity of COVID-19 in
older people. Narrative
Review
Pedreáñez-Santana
Adriana Beatriz (Autora de correspondencia). https://orcid.org/0000-0002-3937-0469.
Universidad del Zulia. Facultad de Medicina. Escuela de Bioanálisis.
Departamento de Microbiología. Cátedra de Inmunología. Maracaibo-Zulia.
Venezuela. Dirección Postal: Cátedra de Inmunología. Escuela de Bioanálisis.
Facultad de Medicina. Calle 65 con final de Avenida 19. Edificio Multidisciplinario.
Universidad del Zulia. Maracaibo-Zulia. Venezuela. Teléfonos: +58-261-7597247,
+58-414-6136352. E-mail: apedreanez@gmail.com. : https://www.researchgate.net/profile/Adriana_Pedreanez
Mosquera-Sulbarán
Jesús Alberto.
https://orcid.org/0000-0002-1496-5511.
Universidad del Zulia. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones
Clínicas “Dr. Américo Negrette”. Maracaibo-Zulia. Venezuela. E-mail: mosquera99ve@yahoo.com
Muñoz
Castelo Nelson Enrique.
https://orcid.org/0000-0002-6873-0021.
Universidad Nacional del Chimborazo. Facultad de Ciencias de la Salud.
Riobamba-Chimborazo. Ecuador. E-mail: nemc82@gmail.com
Resumen
Palabras claves: COVID-19,
envejecimiento, inflamación, inmunosenescencia, ancianos.
Abstract
SARS-CoV-2 infection varies widely with age,
generally being more severe in older adults. In many of these patients, a
cytokine storm syndrome can be triggered, characterized by a systemic elevation
of several pro-inflammatory cytokines, which could induce acute respiratory
distress syndrome (ARDS), pneumonia, as well as multiple organ failure and
ultimately death. During aging, the immune system can experience a gradual
decline in immune function called immunosenescence, which makes it difficult to
recognize, signal, and eliminate threats. A slight chronic increase in systemic
inflammation called inflammatory aging, a phenomenon implicated in disorders
such as diabetes mellitus, Alzheimer's and atherosclerosis, has also been described.
A large body of recent data describing pathology and molecular changes in
COVID-19 patients points to immunosenescence and inflammatory aging as the main
drivers of high death rates in older patients. The objective of this review is
to summarize the experimental data and clinical observations that link
inflammaging and immunosenescence with the pathophysiology of COVID-19 in
severely infected older people.
Keywords: COVID-19, aging,
inflammation, immunosenescence, aged.
Recibido: 13-09-2020 / Aceptado: 10-10-2020 / Publicado: 13-11-2020
Como Citar: Pedreáñez-Santana AB, Mosquera-Sulbarán JA, Muñoz-Castelo NE.
Envejecimiento inflamatorio e inmunosenescencia, la posible respuesta a la
severidad de la COVID-19 en los adultos mayores. Revisión Narrativa. Kasmera.
2020;48(2):e48233906. doi: 10.5281/zenodo.4268664
Introducción
A finales de 2019, una neumonía viral de etiología
desconocida causó una epidemia en la provincia de Hubei, China (1,2).
El análisis genómico de muestras tomadas a varios pacientes, identificó un
nuevo coronavirus como el patógeno responsable, el cual poseía una identidad en
su secuencia genómica de aproximadamente 79% con SARS-CoV-1 y coincidía
estrechamente con un coronavirus de murciélago identificado previamente (2). El virus, nombrado inicialmente nuevo
coronavirus 2019 (nCoV-2019), posteriormente fue reclasificado como SARS-CoV-2 (3), El 11 de febrero de 2020, la OMS
nombró a esta nueva neumonía por coronavirus como "COVID-19"
(enfermedad por coronavirus 2019), la cual se extendió rápidamente
más allá de las fronteras de
China y fue declarada pandemia por la Organización Mundial de la Salud el 11 de
marzo de 2020 (4).
El SARS-CoV-2 puede transmitirse de persona a persona (5,6)
y puede persistir en aerosoles y en superficies por períodos de al menos varias
horas (7). La transmisión
ocurre principalmente a través de gotitas respiratorias y el contacto directo
con superficies contaminadas (8).
La proteína S (spike) de la envoltura del SARS-CoV-2
reconoce la enzima convertidora de angiotensina II humana (ECA-2) como un receptor
de entrada e infecta preferentemente las células epiteliales pulmonares. Se ha
descrito que el dominio de unión al receptor de la proteína S se engancha en el
receptor ECA-2, y luego la proteasa de serina TMPRSS2 del huésped escinde a la
proteína S para exponer péptidos capaces de fusionar la envoltura viral y las
membranas celulares (9).
La ECA-2 se encuentra extensamente distribuida en la
superficie de las células tipo II del epitelio alveolar (neumocitos tipo II),
También se ha detectado una alta expresión de ésta en las células del sistema
digestivo (10) y otros
órganos, como el corazón, los riñones, células endoteliales y el tejido
adiposo, lo cual es consistente con las características clínicas de la enfermedad
(11).
La mayoría de las infecciones por SARS-CoV-2 pueden ser
asintomáticas o causar síntomas leves en aproximadamente el 80% de los casos.
Los síntomas comunes de COVID-19 son fiebre, tos, cansancio y dolor muscular.
Otros síntomas que también se han observado incluyen dolor de cabeza, diarrea y
anosmia (12,13).
Sin embargo, algunos pacientes pueden progresar hacia una neumonía intersticial
y síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) en casi 10-20% de los casos,
especialmente en aquellos que tienen mayor edad y comorbilidades asociadas. La
fisiopatología de la infección por SARS-CoV-2 se caracteriza por respuestas
inflamatorias agresivas implicadas en el daño resultante a las vías
respiratorias (14). Por lo
tanto, la gravedad de la enfermedad en los pacientes se debe no solo a la
infección viral sino también a la respuesta del sistema inmunitario del
hospedador.
La infección por SARS-CoV-2 y la destrucción de las células
pulmonares desencadena una respuesta inmunitaria local, reclutando macrófagos y
monocitos que responden a la infección, liberan citocinas y preparan respuestas
inmunitarias adaptativas de células T y B. En la mayoría de los casos, este
proceso es capaz de resolver la infección. Sin embargo, en otros, se produce
una respuesta inmunitaria disfuncional, que puede causar una grave patología
pulmonar e incluso sistémica.
Se ha demostrado que la infección por SARS-CoV-2 tiene un
comportamiento distintivo entre los adultos mayores que tienden a desarrollar
cuadros severos en comparación con los niños y los adultos jóvenes. La edad de
la mayoría de los pacientes que ingresan en la unidad de cuidados intensivos
(UCI) es mayor en comparación con los pacientes que no requieren UCI (15). Los adultos mayores de 65 años
representan el 80% de las hospitalizaciones y tienen un riesgo 23 veces mayor
de muerte que los menores de 65 años (16).
La razón por la que la enfermedad es particularmente
peligrosa en las personas mayores aún no se conoce y no se comprende bien a
nivel molecular. Sin embargo, está claro que la edad por sí sola es, un factor
de riesgo de muerte por COVID-19 muy importante (17).
Es por ello que el objetivo de esta revisión es analizar el vínculo entre el
"envejecimiento inflamatorio", la “inmunosenescencia” y su posible
relación con la severidad de la infección por SARS-CoV-2 observada en los
adultos mayores.
Inmunosenescencia y
envejecimiento inflamatorio en pacientes con SARS-COV-2
Al principio del brote de
SARS-CoV-2, se observó que los adultos mayores representaban un número
desproporcionado de casos graves y muertes (15),
esto ha sido corroborado por una serie de estudios epidemiológicos y observacionales
(18-24).
La edad avanzada ahora se considera uno de los principales factores de riesgo
para las complicaciones de COVID-19. Es bien conocido que en los adultos
mayores existen disregulaciones de las respuestas inmunitarias, y éstas han
sido ampliamente revisadas (25-27). Se ha especulado que la
inmunosenescencia un término utilizado para describir los cambios y
alteraciones que sufre el sistema inmunitario relacionados con la edad (18), es un determinante clave de los
resultados en la infección por SARS-CoV-2.
Con la edad avanzada, hay
cambios en múltiples sistemas biológicos (28),
incluido el sistema inmunitario. Se han observado alteraciones en las células
inmunitarias innatas y adaptativas en los ancianos (29,30). Los efectos de la edad sobre la
respuesta inmunitaria innata incluyen disminución del reconocimiento de
patógenos, quimiotáxis y fagocitosis, y en la inmunidad adaptativa, disminución
de la cantidad de linfocitos T vírgenes y citotoxicidad reducida, así como la
calidad y cantidad de anticuerpos (29).
En general, estos defectos inmunitarios, denominados colectivamente
inmunosenescencia, hacen que el hospedador sea menos capaz de resistir lesiones
o infecciones en relación con los individuos jóvenes.
En este contexto, Zhang y
colaboradores han informado, que la cantidad de linfocitos T, incluidos los
subtipos CD4+ y CD8+, es mucho menor de lo esperado en pacientes con COVID-19
grave (31). El número de
células T reguladoras también es muy bajo. De hecho, se ha descrito que la
linfopenia grave es un signo muy temprano de la enfermedad, que precede a
problemas pulmonares y tiende a normalizarse a medida que el paciente mejora (31).
Entre las características
distintivas del envejecimiento del sistema inmunitario se encuentra la
persistencia de un estado pro-inflamatorio. Debido a esta asociación entre la
edad avanzada y la inflamación, Claudio Franceschi acuñó el término
"envejecimiento inflamatorio" en el año 2000, para describir un
estado inflamatorio constante y de bajo grado caracterizado por la producción
de mediadores inflamatorios por encima de la concentración basal (32). Los niveles elevados de factores
pro-inflamatorios en los ancianos pueden tener consecuencias locales y
sistémicas, ninguna de las cuales es beneficiosa para el hospedador. Algunos
consideran que este aumento en los niveles circulantes de citocinas
pro-inflamatorias y otros factores, es un elemento determinante en el
desarrollo y mantenimiento de la inmunosenescencia (32,33) y contribuye al desarrollo de
enfermedades crónicas del pulmón y otros órganos (34,35).
En los ancianos, las células
inmunitarias innatas se encuentran en un estado de activación sostenida. El
aumento de la actividad pro-inflamatoria por parte de estas células,
especialmente monocitos/macrófagos, es un estado de alerta e hiperreactividad
constante. Paradójicamente en la edad avanzada, mientras que algunas funciones
inmunitarias disminuyen, otras aumentan (32,34,36).
Cuando SARS-CoV-2 infecta las
células alveolares en los adultos mayores, en muchos casos las respuestas
inmunitarias pro-inflamatorias se vuelven activas, vigorosas e incontrolables.
Adicionalmente, las respuestas anti-inflamatorias deterioradas en estos
pacientes, pueden correlacionarse con una mayor actividad pro-inflamatoria (37). Por lo tanto, se ha sugerido, que
algunos adultos mayores con infección grave por COVID-19 no pueden “apagar” su
respuesta pro-inflamatoria. Estos pacientes rápidamente pueden entrar en un
estado de shock que implica hiperactivación del sistema inmunitario e
hipercoagulación en vasos sanguíneos pequeños (38,39). Esta cascada de señalización
inflamatoria rápida e incontrolada ocurre típicamente en las últimas etapas de
la infección y es conocida como una "tormenta de citocinas", esto
exacerba la disnea, la hipoxia y desencadena una intensa reacción inflamatoria
en los principales tejidos como los pulmones, los riñones, el corazón, el
hígado y el cerebro (40).
En este contexto, los
resultados de las autopsias de sujetos de edad avanzada han revelado atrofia y
necrosis del bazo, necrosis de los ganglios linfáticos, hemorragia en el riñón,
hepatomegalia y degeneración de las neuronas en el sistema nervioso central. El
número de células inmunitarias también cambió en la infección por SARS-CoV-2 (41,42).
De hecho, en pacientes con infección grave, pero no en pacientes con infección
leve, la linfopenia es una característica común, con un número
significativamente reducido de células T CD4 +, células T CD8 +, células B y
células NK (31).
El desencadenante inicial de
la tormenta de citocinas aún no se conoce, pero probablemente implique la
detección por parte del sistema inmunitario de una gran cantidad de antígenos
virales liberados por células moribundas. Tampoco está claro por qué las
personas mayores son particularmente propensas a las tormentas de citocinas.
Como se mencionó previamente, el envejecimiento está relacionado con niveles
sistémicos elevados de citocinas pro-inflamatorias, incluidas IL-6, IL-8,
TNF-α, IL-13, IFN-γ, así como proteínas de fase aguda. Además de la
tormenta de citocinas, las partículas virales de SARS-CoV-2 también pueden
inducir directamente disfunciones en múltiples órganos debido al efecto
citopático del virus (41,43). No está claro si la tormenta de
citocinas, los efectos directos del virus o los efectos sinérgicos de ambos,
contribuyen a las múltiples fallas orgánicas en pacientes con COVID-19 grave (44).
Varios estudios han descrito,
que la mayoría de los pacientes con COVID-19 grave exhiben concentraciones
séricas marcadamente aumentadas de citocinas pro-inflamatorias, que incluyen;
IFN-α, IFN-γ, IL-1β, IL-6, IL-12, IL-17, IL-18, IL-33, TNF-α,
G-CSF, GM-CSF, IP10, MCP1, MIP1α y proteína C reactiva (PCR) (1,45,46).
En consecuencia, parece que
una mayor generación de marcadores pro-inflamatorios y el "envejecimiento
inflamatorio" tienen un papel fundamental en el proceso de tormenta de
citoquinas en casos graves de COVID-19 y mayor riesgo de mortalidad (39,47,48).
Zhou y colaboradores
describieron el curso clínico y los factores de riesgo en adultos mayores con
COVID 19 en Wuham, China. La mitad de los pacientes hospitalizados tenía una
comorbilidad: hipertensión 30%; diabetes 19%; y enfermedad coronaria 8% (23). La tasa de letalidad fue elevada
entre los pacientes con comorbilidades preexistentes: enfermedades
cardiovasculares 10,5%; diabetes 7,3%; enfermedad respiratoria crónica 6,3%;
hipertensión 6,0% y cáncer 5,6% (49).
Los pacientes infectados por SARS-CoV-2 y con diabetes tenían niveles más altos
de IL-6, IL-8 y TNFα en sangre periférica en comparación con los pacientes
sin diabetes (50). En tal
sentido, es importante destacar que las enfermedades cardiovasculares, la
hipertensión y la diabetes también son consideradas enfermedades relacionadas
con el envejecimiento y están asociados con un estado inflamatorio crónico (51).
La edad avanzada también se
asocia con un pico de carga viral más alto en la nasofaringe, lo que sugiere
que el virus podría replicarse a tasas más altas en los adultos mayores, o más
probablemente que su sistema inmunitario no es lo suficientemente eficiente
para limitar la infección (52-54). La diferencia en la expresión de la
molécula ECA-2 entre adultos jóvenes y ancianos podría contribuir a cargas
virales más altas en adultos mayores, aunque existen discrepancias al respecto.
Mientras que un estudio sugiere que la expresión de ECA-2 en el pulmón aumenta
con la edad (52), otro
indica que no Existe diferencia significativa en la expresión de esta proteína
entre adultos jóvenes y mayores (55).
Uno de cada dos casos fatales
de COVID-19 experimenta una tormenta de citocinas, el 82% de los cuales tiene
más de 60 años (56). Aunque
puede haber muchos desencadenantes simultáneos de la tormenta, las evidencias
indican que la inflamación es un factor importante (57,58). Por ejemplo, en los roedores, la
inflamación aumenta el riesgo de síndrome de tormenta de citocinas (59) y, en humanos, la edad se
correlaciona con niveles circulantes basales más altos de citocinas
pro-inflamatorias (60,61).
Un elemento central que
podría ayudar a explicar la predisposición a las tormentas de citocinas es el
inflamasoma NLRP3. Durante el envejecimiento, hay un aumento constante de la
abundancia y la actividad de NLRP3 en las células inmunitarias, incluidos los
macrófagos alveolares los cuales, tras la estimulación crónica, contribuyen a
la fibrosis pulmonar (62).
En las personas mayores,
NLRP3 puede estar preparado para la hiperactivación por los antígenos del
SARS-CoV-2. La actividad de NLRP3 está bajo el control directo de la sirtuína 2
(SIRT2), un miembro de la familia de las desacetilasas de las sirtuínas dependientes
de NAD+ (SIRT1-7) (63).
Durante el envejecimiento, los niveles de NAD+ disminuyen, lo que reduce la
actividad de las sirtuínas (64).
Los ratones viejos, especialmente los deficientes en SIRT2, tienen una
tolerancia disminuida a la glucosa y una mayor resistencia a la insulina y al
desarrollo de un estado pro-inflamatorio (65).
En los ancianos, esta disminución, podría ser exacerbada por SARS-CoV-2 y
promover la hiperactivación de NLRP3 desencadenando tormentas de citocinas en
pacientes con COVID-19 (66).
Existen múltiples teorías
sobre el origen y la perpetuación de la inflamación por envejecimiento. Algunos
investigadores sugieren que el aumento del estrés oxidativo, el daño del ADN y
el daño mitocondrial, inducen cambios celulares detectados por células
inmunitarias, estas alteraciones denominadas como patrones de reconocimiento de
daño celular o DAMPs, estimulan a los leucocitos y a otras células a secretar citocinas
pro- inflamatorias (67).
Por otra parte, se ha
descrito que las células senescentes tienen un fenotipo secretor asociado a la
senescencia (FSAS) y secretan altos niveles de mediadores inflamatorios como
IL-6, IL-1β, TNFα y otras moléculas (IL-18, IL-8, CCL2, CCL11),
factores de crecimiento y proteasas (34,67,68).
El FSAS es una característica de las células senescentes con crecimiento
celular detenido y resistencia a la apoptosis. A nivel cromosómico, una de las
principales causas de agotamiento inmunitario es el acortamiento de los
telómeros en las células T CD8+ de memoria específicas, esto induce la
senescencia celular y promueve un estado de detención del ciclo celular e
hiperinflamación que evita la expansión clonal tras la reinfección (69). También puede ser expresada por
células T CD4+ senescentes, lo que permite asociar la inflamación con la
inmunosenescencia (70,71).
Una teoría complementaria y más reciente sobre el inicio del envejecimiento inflamatorio está emergiendo y ganando apoyo en la literatura. Esta teoría gira en torno a los cambios en la permeabilidad intestinal que permite que las bacterias y los productos bacterianos (por ejemplo, endotoxinas y peptidoglucano) se trasladen al sistema linfático y finalmente al torrente sanguíneo donde pueden desencadenar una inflamación sistémica sostenida y de baja intensidad en los ancianos. Los cambios en el intestino envejecido incluyen: disbiosis de la microbiota intestinal en modelos animales de envejecimiento y en humanos de edad avanzada (72-75) y la disminución de la integridad de la barrera de las células epiteliales intestinales tanto en ratones como en humanos (76-78) (Figura 1).
Figura1. Envejecimiento inflamatorio e inmunosenescencia en adultos mayores infectados con SARS-CoV-2
Con el avance de la edad, el
sistema inmunitario parece mantener una condición de inflamación leve y
sostenida (envejecimiento inflamatorio). Esto puede ser inducido por fenómenos
como el estrés oxidativo, daño mitocondrial y la generación de DAMPs que activan
el inflamasoma NLRP3. Una estimulación antigénica constante probablemente
debido a disbiosis o a un aumento en la permeabilidad de la mucosa intestinal,
también puede contribuir al envejecimiento inflamatorio. Adicionalmente, la
regulación por moléculas antiinflamatorias no existe en algunos adultos mayores
y esta inflamación crónica se vuelve perjudicial. La respuesta inmunitaria
disminuye con el envejecimiento: producción reducida de células B y T en la
médula ósea y el timo, función disminuida de linfocitos maduros en tejidos
linfoides secundarios, función alterada de las células B y comunicación
comprometida entre la inmunidad innata y adaptativa son en conjunto una serie
de cambios relacionados con la edad que afectan al sistema inmunitario y se denominan
"inmunosenescencia". Las células senescentes tienen un fenotipo
secretor asociado a la senescencia (FSAS) y secretan altos niveles de
mediadores inflamatorios como IL-6, IL-1β, TNFα y otras moléculas.
Tanto el envejecimiento inflamatorio como la inmunosenescencia son dos
fenómenos que se promueven y refuerzan mutuamente. Por lo tanto, la estimulación
con agentes patógenos como la infección por SARS-CoV-2, puede aumentar
exageradamente la amplitud de la respuesta inmunitaria. En los adultos mayores esto puede favorecer
la inducción de la tormenta de citocinas y la muerte en casos graves y críticos
de infección por COVID-19.
Reflexiones y Perspectivas
Está
claramente establecido que la mortalidad por SARS-CoV-2 es superior en las
personas mayores y con comorbilidades asociadas. Frente a esto cabe la pregunta
¿Cuál es la
relación causa-efecto entre la edad y la letalidad de COVID-19? ¿Los pacientes
mueren por enfermedades relacionadas con la edad, complicadas por COVID-19? o, en
contraste ¿estas
enfermedades hacen que la infección por COVID-19 sea letal? Desde nuestra
perspectiva ambos escenarios tienen lugar hasta cierto punto. Tanto las
enfermedades relacionadas con la edad como la vulnerabilidad a COVID-19 son el
resultado de la misma causa subyacente.
Se ha sugerido que, durante el envejecimiento, la
inmunosenescencia y el denominado envejecimiento inflamatorio se sitúen en el
origen del desarrollo de muchas enfermedades en las personas mayores. Los
resultados de un estado pro-inflamatorio persistente, con baja y constante
producción de mediadores inflamatorios, y la inmunosenescencia se caracterizan
por una pérdida en las funciones inmunitarias adaptativas. La inmunosenescencia
y la inflamación que ocurren en algunos adultos mayores, podrían ser
condiciones predisponentes que sostienen los mecanismos por los cuales el
SARS-CoV-2 escapa a la vigilancia inmunológica y conduce a una COVID-19 grave.
Por lo tanto, surge la necesidad de encontrar tratamientos que estimulen las respuestas
inmunitarias adecuadas, controlen el estado pro-inflamatorio y ayuden a
neutralizar la infección en estos pacientes.
Conflicto de Relaciones y
Actividades
Los autores declaramos no
presentar ningún conflicto de relaciones y actividades durante la realización
del presente trabajo.
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Contribución
de los Autores
PSAB:
conceptualización e investigación.
MSJA y MCNE: redacción-revisión y edición.
©2020. Los Autores. Kasmera. Publicación del Departamento de Enfermedades
Infecciosas y Tropicales de la Facultad de Medicina. Universidad del Zulia.
Maracaibo-Venezuela. Este es un artículo de acceso abierto
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