Pavon-Ferat. Covid-19. 1ed

LENIN PAVÓN ROMERO EDUARDO FERAT OSOR IO

COVID 19 Virología, inmunología, clínica y aproximación diagnóstica y terapéutica SAMPLE SAM SAM SAM

Virología, inmunología, clínica y aproximación COVID-19

SAMPLE

Virología, inmunología, clínica y aproximación COVID-19

Dr . L en i n Pa vón R o m er o Jefe del laboratorio de psicoinmunología del Instituto Nacional de Psiquiatría “Ramón de la Fuente Muñiz”; SNI III; Investigador en Ciencias Médicas “E” de los Institutos Nacionales de Salud.

Dr . E d u a r d o F e r a t O s o r i o Jefe de la división de investigación del Hospital de Especialidades Centro Médico Nacional Siglo XXI, Instituto Mexicano del Seguro Social, SNI I, Miembro de la Academia Nacional de Medicina. Dr . E d u a r d o F e r a t O s o r i o Dr . E d u a r d o F e r a t O s o r i o

E d i tor M . en M . en M . en

asoc

i ad o :

C . J osé C . J osé C . J osé

L u i s M a l d o n a d o G a r c í a L u i s M a l d o n a d o G a r c í a L u i s M a l d o n a d o G a r c í a

Laboratorio de Psicoinmunología, Instituto Nacional de Psiquiatría “Ramón de la Fuente Muñiz” Coordinaciones de Enseñanza y Evaluación de wInmunología,

Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina, UNAM

SAMPLE

Av. Carrilet, 3, 9.ª planta – E dificio D -Ci utat de la Justicia 08902 L’Hospitalet de Llobregat. Barcelona (España)

Tel.: 93 344 47 18 Fax: 93 344 47 16 Correo electrónico: consultas@wolterskluwer.com

Dirección editorial : Carlos Mendoza Editora de desarrollo : Cristina Segura Flores Gerente de mercadotecnia : Simon Kears Cuidado de la edición : Olga A. Sánchez Navarrete Ilustraciones : Jesús Mendoza M. Diseño de portada : Jesús Mendoza M. Diseño de maqueta : Punto 5 Diseño de interiores : Carácter Tipográfico/Eric Aguirre Gómez • Aarón León G. Impresión : C&C Offset-China Impreso en China Se han adoptado las medidas oportunas para co nfir mar l a exactitud de l a información presentada y describir la práctica más aceptada. No obstante, los autores, los redactores y el editor no son respon- sables de los errores u omisiones del texto ni de las consecuencias que se deriven de la aplicación de la información que incluye, y no dan ninguna garantía, explícita o implícita, sobre la actualidad, integridad o exactitud del contenido de la publicación. Esta publicación contiene información general relacionada con tratamientos y asistencia médica que no debería utilizarse en pacientes individuales sin antes contar con el consejo de un profesional médico, ya que los tratamientos clínicos que se describen no pueden considerarse recomendaciones absolutas y universales. El editor ha hecho todo lo posible para co nfir mar y r espetar l a procedencia del material que s e reproduce en este libro y su copyright. En caso de error u omisión, se enmendará en cuanto sea posible. Algunos fármacos y productos sanitarios que se presentan en esta publicación sólo tienen la aprobación de la Food and Drug Administration (FDA) para un uso limitado al ámbito experimental. Compete al profesional sanitario averiguar la situación de cada fármaco o producto sanitario que pretenda utilizar en su práctica clínica, por lo que aconsejamos la consulta con las autoridades sanitarias competentes. Derecho a la propiedad intelectual (C. P. Art. 270) Se considera delito reproducir, plagiar, distribuir o comunicar públicamente, en todo o en parte, con ánimo de lucro y en perjuicio de terceros, una obra literaria, artística o cient ífic a, o su t ransfor- mación, interpretación o ejecución artística fi jada en cualquier tipo de soporte o comunicada a través de cualquier medio, sin la autorización de los titulares de los correspondientes derechos de propiedad intelectual o de sus cesionarios. Reservados todos los derechos. Copyright de la edición en español © 2021 Wolters Kluwer ISBN edición en español: 978-84-18257-26-1 Depósito legal: Copyright © 2021 Wolters Kluwer. Two Commerce Square 2001 Market Street Philadelphia, PA 19103 USA SAMPLE e

Pr ól og o

Después de la Segunda Guerra Mundial se generalizó la noción de que una pandemia era un concepto relegado al estudio de la historia de la medicina. Factores como el advenimiento y el uso extensivo de antibióticos cada vez más potentes y efic aces en limitar enfermeda- des transmisibles o la mejora continua en la calidad de los servicios de salud, o bien, otros factores, como la celeridad con la que la in- vestigación médica se traduce en aplicaciones prácticas disponibles para la población general, el desarrollo de procesos biotecnológicos industriales y la adopción creciente de nuevos y mejores enfoques terapéuticos, como las inmunoterapias, habían contribuido a asimi- lar el carácter anecdótico de las enfermedades infecciosas de afecta- ción y alcance mundial. A pesar de que hubo evidencia contundente sobre el riesgo inmi- nente de brotes epidémicos por coronavirus, el control, hasta cierto punto exitoso, de las epidemias síndrome de dific ultad respiratoria grave (SARS, severe acute respiratory syndrome ) y síndrome respira- torio del medio oriente (MERS, Middle East respiratory syndrome ), promovió una sensación de co nfi anza generalizada. Desafortuna- damente, el mundo y sus habitantes fuimos tomados por sorpre- sa cuando un nuevo brote epidémico, ahora causado por SARS- CoV-2, un coronavirus que pasó desde los murciélagos, pangolines y civetas al ser humano, surgió en China a fin ales de 2019. El mundo contemporáneo, globalizado y con ultra eficien tes medios de transporte, aunados a la existencia de portadores asintomáticos del virus contribuyeron a la dispersión global de la infección en tiempo récord. La carencia de un tratamiento farmacológico que impidiera la progresión de la enfermedad y de una vacuna que la previniera, obligó a las autoridades de los países del mundo y a sus poblaciones, a enfrentarse a una crisis de salud global que, con probabilidad, per- sistirá durante algún tiempo, trastocará la vida como la conocemos hasta ahora, y cuyos efectos devastadores hacen cada vez más evi- dentes. Sin embargo, gracias a la incansable y humanitaria labor del personal dedicado a la atención de la salud y a la de los investigado- res, se ha generado y difundido una gran cantidad de valiosa infor- mación que día con día sirve como base para comprender y, a la vez, ampliar el conocimiento sobre la naturaleza del agente infeccioso y de su fi siopatología, y también para construir una base sólida sobre la cual se promueve el desarrollo de fármacos y vacunas. SAMPLE

vii

Esta obra, estructurada en nueve secciones, presenta una guía resumida que abarca los avances y descubrimientos más recientes del virus y la enfer- medad que produce; la fi siopatología y las características de su infección y enfermedad clínica; los métodos y la tecnología disponible para su ident ifi - cación y diagnóstico; las medidas de prevención para el personal de salud; y sobre los visos del futuro que la evidencia cient ífic a provee. Los capítulos que conforman la primera sección abordan las característi- cas del virus SARS-CoV-2, su estructura, replicación y las generalidades de la génesis de su infección. Esta sección incluye además un apartado dedicado a la infección en otras especies, y sobre cómo en estas puede desarrollarse incluso sin manifestaciones clínicas aparentes. La siguiente sección aborda la salud pública en torno a la pandemia, las medidas encaminada a su conten- ción y mitigación y sobre los fundamentos bioestadísticos fundamentales. La tercera sección aborda la fi siopatología de la infección, los medios de trans- misión y la respuesta inmunológica, humoral y celular, del hospedero, así como la respuesta local en órganos y sistemas de choque. La quinta sección aborda las diferentes manifestaciones clínicas, sistémicas y regionales, y las complicaciones potenciales. La siguiente sección aborda las técnicas disponi- bles para la ident ific ación y el diagnóstico de la infección y de la enfermedad. La sección siete aborda las opciones terapéuticas que la evidencia cient ífic a y las recomendaciones más actuales nos ofrecen. Finalmente, las últimas dos secciones tratan sobre los métodos de prevención; por un lado, medidas de prevención general, como el uso de mascarillas, el distanciamiento social y el uso correcto del equipo de protección personal por el personal de salud y la población general, y por otro, la prevención espe cífic a mediante la vacu- nación universal. La misión de esta obra es brindar a los profesionales de la salud, actuales y futuros, una herramienta actualizada y sintética con recursos diagnósticos, terapéuticos y preventivos s uficien tes para que ejerzan su actividad profesio- nal con el mejor criterio clínico, y que les permita tomar decisiones clínicas óptimas para los pacientes a su cuidado y para ellos mismos. Asimismo, esta obra sintetiza el destacable y valeroso trabajo de investigadores y profesiona- les de la salud, quienes realizan una labor heroica y procuran, hasta donde les ha sido posible, recuperar la salud de sus pacientes. La obra se ha diseñado y creado a partir de la experiencia de líderes en las diferentes disciplinas, clínicas y de investigación, que rodean al agente infeccioso y a la atención clínica; además, se ha incorporado la evidencia clí- nica internacional más reciente y disponible. Sin embargo, resulta ineludible anticipar que el conocimiento vertido en esta obra sufrirá cambios a medida que se difunda más y mejor evidencia. Lenin Pavón y Eduardo Ferat viii SAMPLE

Con

ten

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I .

I N TR ODU

CCI

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I I .

V i r ol og í a 1. Coronavirus 2. Zoonosis e inmunología de murciélagos

I I I .

E p i d em i ol og í a y sal u d p ú b l i c a 3. Epidemiología y salud pública

I V .

Fi si op atol og í a 4. Citocinas 5. Sistema del complemento y coagulopatía 6. Anticuerpos y su función 7. Hematopoyesis emergente en la resolución temprana de enf ermedades virales pro infl amatorias 8. Inmunidad celular. Memoria y agotamiento de linfocitos T 9. Mecanism os fi siopatológicos 10. Efecto de enfermedades concomitantes

V .

M an i festac i on es c l í n i c as 11. Alteraciones del olfato y gusto 12. Asma rinitis y EPOC 13. Embarazo 14. Lactancia y trasmisión vertical M an i festac i on es c l í n i c as M an i festac i on es c l í n i c as

15. Manifestaciones extrarrespiratorias - coagulopatía 16. Manifestaciones extrarrespiratorias - dermatología 17. Manifestaciones extrarrespiratorias – trastornos mentales 18. Manifestaciones extrarrespiratorias – lesión renal 19. Manifestaciones extrarrespiratorias - neurología 20. Pediatría 21. Pediatría (MIS-C) c o 22. Triage respiratorio 23. Pruebas moleculares para la detección de SARS-CoV-2 24. Análisis citómico SAMPLE V I . Di ag n ósti

10

V I I . T r atam

i en to 25. Tramiento espe cífico - le ve y moderado 26. Tratamiento espe cífico es tado crítico 27. Tratamientos farmacológico e inmunoterapéuticos 28. Soporte ventilatorio

V I I I . V ac u n as

29. Vacunas

I X.

Pr even p ar a el p er s on al d e sal u d 30. Equipo de protección personal c i ón

SAMPLE

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5. Sistema del

complemento y coagulopatía

José Luis Maldonado García • Alexa Lizbeth Franco Álvarez • Jorge Fernando Miño-Bernal

Introducción El sistema del complemento es un conjunto de más de 30 proteínas que cir- culan por la sangre y líquidos tisulares. Su estado normal es inactivo; sin embargo, tras el reconocimiento de componentes moleculares, provenientes de patógenos, componentes intracitoplasmáticos y complejos inmunes, entre otros, se activan de modo secuencial a través de una cascada enzimática. El complemento posee tres vías de activación: clásica, alternativa y de las lec- tinas. Sin importar la vía de activación se generan dos enzimas: C3 conver- tasa y C5 convertasa, las cuales generan productos con efecto biológico que favorecen la infl amación o fagocitosis. Por último, estas vías convergen en la vía lítica, que es capaz de dañar las membranas plasmáticas de las células y de algunas bacterias. Sin embargo, ésta no es su única función; también promueve la liberación de ana fi lotoxinas que tienen actividad quimiotáctica sobre macrófagos, neutró fi los y mastocitos, los cuales amp lific an la respuesta infl amatoria a través de la liberación de citocinas o del contenido de gránu- los preformados. En su proceso de activación se generan opsoninas, como las moléculas C3b, que favorecen la fagocitosis y promueven la depuración. Por otra parte, el sistema del complemento también se encarga de regular la activación de la cascada de las cininas y de la coagulación. La interacción entre los sistemas de cininas y del complemento con la cascada de la coagulación está implicada en la fi siopatología de las coagulo- patías secundarias a la respuesta infl amatoria, como en el caso de sepsis o la coagulopatía por consumo. Por otra parte, la asociación de estos mecanis- mos con daño tisular podría explicar los hallazgos descritos en estudios post mortem de pacientes que han fallecido por COVID-19 donde la trombosis microvascular es evidente. SAMPLE

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COVID-19. Virología, inmunología, clínica y aproximación diagnóstica y terapéutica

Sistema del complemento El sistema del complemento es un mecanismo efector de la respuesta inmu- nológica que se conforma por una red de proteínas altamente reguladas que se activan de forma sistemática y que cumplen con tres funciones esenciales en el huésped: protección, infl amación y homeostasis. El sistema se activa por las vías clásica, alternativa y de las lectinas, las cuales, a su vez, dependen de diferentes factores: • Vía clásica: depende del reconocimiento de anticuerpos. • Vía alternativa: se activa por escisión espontánea de C3. • Vía de las lectinas: se activa tras el reconocimiento de glúcidos en la membrana plasmática. La activación se produce después del reconocimiento de señales de daño provenientes de microorganismos o de estrés celular, los cuales generan un cambio conformacional en los complejos moleculares involucrados en el re- conocimiento: para la vía clásica , C1 se activa al reconocer anticuerpos IgM o IgG adosados en la super ficie de células; en la vía de las lectinas , la lecti- na de unión a manosa (MBL, mannose-binding lectin ) se activa al reconocer azúcares (como la manosa) sobre la super ficie celular; en la vía alternativa , se produce una escisión espontánea y constante de C3 (activación tick-over ), la cual se puede hidrolizar o unir a una membrana celular para desencadenar los pasos subsecuentes. Sin importar la vía de activación, se activarán otras proteínas involucradas en la cascada y que se encuentran como zimógenos y que al ser escindidos generan dos fragmentos: uno de peso molecular alto (fragmento “b”) y otro de peso molecular bajo (fragmento “a”).

Posteriormente, dos enzimas con función proteolítica se generan a partir de la unión de las proteínas activadas: C3 convertasa (conformada por C4b2b para la vía clásica y la de las lectinas, y por C3bBb para la vía alternativa), la cual tiene la función de escindir a la molécula C3 y producir C3a, que es una ana fi lotoxina con funciones quimiotácticas y de amp lific ación de la res- puesta infl amatoria, y por otra parte, C3b que funge como opsonina o como sustrato para formar la siguiente enzima proteolítica; la segunda enzima que se genera es la C5 convertasa (conformada por C4b2a3b para la vía clásica y la de las lectinas, y por C3bBb3b para la vía alternativa). De esta forma se genera una vía lítica común a partir de la escisión de la molécula C5 en C5a, una ana fi lotoxina, y C5b la cual se une a las moléculas C6, C7 y C8 para pro- mover la homodimerización de C9 y generar el complejo C5b6789 (C5b-9) o complejo de ataque a membrana (MAC, membrane attack complex ), el cual produce un poro en la membrana o pared celular y conduce a choque os- mótico y muerte celular. C5a y su receptor (C5aR) han tomado relevancia en COVID-19 por su papel en la activación de la respuesta infl amatoria y el reclutamiento de monocitos y neutró fi los. SAMPLE

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Fisiopatología

Es posible que durante la infección por SARS-CoV-2 exista actividad de las tres vías del complemento: la vía clásica tras la formación de inmuno- complejos por anticuerpos espe cíficos contra el virus o por anticuerpos an- tiendotelio; la vía de las lectinas en el reconocimiento directo de MBL con el virus (en la infección por SARS-CoV se demostró que esta molécula es crucial para el desarrollo de síntomas graves), y la vía alternativa de manera espontánea y por la producción de C3b en las otras vías ( fig. 5-1 ). Asimismo, se plantea que existenmecanismos alternativos de activación, como la libera- ción de trampas extracelulares de neutró fi los (NET, neutrophil-extracellular traps ) o las interacciones con la cascada de la coagulación.

Sistema del complemento en COVID-19

Infecciones por coronavirus en modelos murinos Las infecciones por los coronavirus SARS-CoV y MERS-CoV producen un espectro clínico diverso, el cual abarca desde casos asintomáticos hasta el

C5b

C8 +

C7 + C7C7

+

Quimiotaxis de leucocitos Inflamación

C9

C6 C6C6

C5a Anafilatoxina

C2a C3b

C4b

C5 convertasa

C3bBbC3b

C5

C3b

B

C3a Anafilatoxina

D

P

Vía de las lectinas Figura 5-1 Vías de activación del sistema del complemento en COVID-19. En la infección por SARS-CoV-2 el sistema del complemento se puede activar a través de las vías clásica, alternativa y de las lectinas para generar las enzimas C3 convertasa y C5 convertasa, y así amplificar la respuesta inflamatoria y reclutar leucocitos. Al final, las tres convergen en la vía lítica que tiene como desenlace la formación del complejo de ataque a membrana (C5b-9). SAMPLE Vía alternativa C3 convertasa MBL C3 C1qC1rC1s C4b Tick-over C3 H 2 O D B C3 Bb C4b C2a C2 MASP-2 Bb C3b Vía clásica H 2 O

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COVID-19. Virología, inmunología, clínica y aproximación diagnóstica y terapéutica

síndrome de dific ultad respiratoria aguda (SDRA) e ins uficien cia respira- toria. El SDRA es la expresión clínica más devastadora de la neumonía por COVID-19 y se desencadena, entre otros factores, por la activación del sis- tema inmunológico. El sistema de complemento forma parte de las primeras líneas de defen- sa contra diferentes patógenos, como los virus, y la evidencia más reciente ha demostrado que la sobreactivación de los mecanismos inmunes innatos, como el sistema del complemento, la producción de citocinas, o las vías pro- coagulantes y trombogénicas, promueve un estado hiper infl amatorio que impulsa la patogénesis de la infección por coronavirus y que puede evolucio- nar hacia daño multiorgánico. El sistema del complemento participa en las enfermedades inducidas por SARS-CoV y porMERS-CoV; su activación regula una respuesta infl amatoria sistémica a través de las ana fi latoxinas C4a, C3a y C5a, que poseen funciones importantes, como el reclutamiento de leucocitos. En particular, C3a y C5a se caracterizan por promover desgranulación de mastocitos, iniciar la tormenta de citocinas , promover la permeabilidad vascular y contribuir a la lesión aguda del pulmón. Si bien la tormenta de citocinas se ha documentado in extenso , la activación de C3 también se ha señalado como otromecanismo efector inicial que exacerba la lesión en el pulmón en modelos experimentales de infección por SARS-CoV.

En un estudio con ratones C57BL/6J y ratones deficien tes de C3 se analizó la activación del complemento tras la infección por SARS-CoV MA15. Los ratones deficien tes de C3 mostraron menor cantidad de neutró fi los y de mo- nocitos, así como menor concentración de citocinas (IL-1, TNF-α, IL-5, IL-6 y factor estimulante de colonias de granulocitos [G-CSF, granulocyte-colony stimulating factor ]) y quimiocinas (CXCL1, CCL5) tanto en pulmones como en suero. Con la ausencia de la activación del complemento hubo mejoría en la función respiratoria a pesar de la carga viral equivalente en el pulmón; por otro lado, se demostró menor pérdida de peso y lesión pulmonar, dis- minución en el infi ltrado infl amatorio y en la liberación de citocinas, lo cual reduce la gravedad de la infección por SARS-CoV MA15 ( figura 5-2A ). En otro modelo murino de infección por MERS-CoV con ratones trans- génicos hDPP4 (dipeptidil peptidasa-4 humana, receptor de este coronavi- rus) se encontró mayor concentración de C5a y de C5b-9 en suero y tejido pulmonar; en ellos se bloqueó C5a y C5aR con anticuerpos espe cíficos mu- rinos y se observó disminución del daño pulmonar, de la concentración de citocinas pro infl amatorias y de la replicación viral. Lo anterior indica que la respuesta inmune desregulada en el hospedero contribuye a la activación excesiva del complemento. Por otro lado, el bloqueo del eje C5a-C5aR re- dujo el daño tisular en la infección por MERS-CoV, lo cual se expresó por SAMPLE

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Fisiopatología

A

C5a

C5b

C5

C3

C6

C8

C7

C9

Citocinas

SARS-CoV

C6 + + + C7 C8

C9

Carga viral

B

C5a

C5b

C5

C3

C6

C8

C7

C9

Citocinas

Mers-Cov

C6 + + + C7 C8

C9

Replicación viral

la reducción de la apoptosis y por la regeneración de linfocitos T en el bazo ( figura 5-2B ). La ausencia genética de C3 y el bloqueo de efectores del complemento, como C5a/C5aR, han demostrado ser un blanco terapéutico potencial al ser capaces de contener el daño colateral de la propagación viral, sobre todo a través de la inhibición de monocitos en modelos murinos. Por lo tanto, el bloqueo de C3 podría ser otro blanco terapéutico con el cual, al inhibir la cascada del complemento y contener la respuesta infl amatoria sistémica, se podría reducir el daño tisular en pacientes con COVID-19. En SARS-CoV la activación de C3 se ha relacionado con una respuesta pro infl amatoria sistémica; a partir de ésta se desarrolló una nueva genera- ción de inhibidores peptídicos cíclicos de C3 de pequeño tamaño espe cíficos para humanos, altamente selectivos y potentes, denominados compstatinas Cp40/AMY-101. En aplicaciones clínicas han demostrado seguridad y tole- rancia en pacientes con COVID-19, por lo cual AMY-101 podría emplearse como esquema terapéutico complementario para contrarrestar las complica- ciones generadas durante la infección por SARS-CoV-2. En tratamientos experimentales de pacientes con COVID-19 se ha blo- queado a C5a y a C5aR con anticuerpos monoclonales y se ha logrado mejo- ra sig nific ativa de parámetros vitales y de evolución clínica del paciente. Sin Figura 5-2 Estudio del sistema de complemento en modelos murinos de in- fección por coronavirus. A. En ratones knock-out de C3 se observó que al no activarse la vía común del complemento, disminuyó la gravedad de los síntomas causados por la infección por SARS-CoV MA15 con concentraciones menores de citocinas proinflamatorias y sin menoscabo de la carga viral. B. En otro modelo murino de infección por MERS-CoV se encontró mayor concentración de C5a y C5b-9 en suero y tejido pulmonar. Al bloquear C5a con un anticuerpo murino, disminuyó el daño pulmonar, la producción de citocinas proinflamatorias y la replicación viral. SAMPLE

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COVID-19. Virología, inmunología, clínica y aproximación diagnóstica y terapéutica

embargo, aún resta diseñar protocolos clínicos estructurados para evaluar su efic acia y seguridad. Alteraciones del sistema del complemento en COVID-19 En una serie de cinco necropsias de pacientes que fallecieron por COVID-19 grave se hallaron depósitos de MBL, de serínproteasa asociada con MLB-2 (MASP, mannose associated serine proteases ), de C4d y del complejo C5b-9 en tejido pulmonar, lo cual sugiere activación localizada del sistema del com- plemento por la vía de las lectinas y probable participación en el desarrollo de las complicaciones observadas en pacientes con COVID-19. Además, en los estudios histopatológicos post mortem de las lesiones purpúricas de tres pacientes se observaron depósitos de C4d y del complejo C5b-9 en los va- sos sanguíneos y trombosis arterial en dermis, lo cual indica una relación entre las alteraciones del sistema del complemento y la microtrombosis de COVID-19. Por otro lado, se realizó una comparación entre la concentración de C5a y de C5b-9 soluble (sC5b-9) en voluntarios sanos y en pacientes con COVID-19 moderado y grave; los valores fueron mayores en aquellos pa- cientes con COVID-19 grave, lo cual sugiere que el aumento de C5a y sC5b-9 podría contribuir a la quimiotaxis de leucocitos en pulmón y a promover la destrucción tisular y el deterioro clínico. Los hallazgos anteriores sugieren que la sobreactivación del sistema del complemento podría favorecer el daño endotelial y pulmonar en pacientes con COVID-19.

Por último, en un informe se indicó que la proteína N del SARS-CoV-2 interactúa in vitro con los dominios CCP1 y CCP2 de MASP-2, lo cual pro- mueve su activación y más adelante la escisión de los componentes iniciales de la cascada del complemento por vía de las lectinas; además, se postuló que tras la replicación viral se libera la proteína N soluble y podría interaccionar con la proteína MASP-2, lo cual conduce a sobreactivación del complemento y sobreproducción de C3a y de C5a y, a su vez, a daño tisular exacerbado. Asimismo, en un modelo de infección en ratones, en el cual se administró tratamiento con un anticuerpo anti-MASP-2 y C1INH (inhibidor de C1), se observó menor daño tisular y disminución de la tasa de mortalidad. En ese mismo informe se hicieron estudios post mortem de pacientes fallecidos por COVID-19, en los cuales se observaron depósitos de MBL, MASP-2, C4a, C4, C3a, C3b y C5b-9 en tejido pulmonar. Por otra parte, en el mismo in- forme se comparó la concentración sérica de C5a en pacientes con síntomas graves, moderados y en voluntarios sanos, y se observó mayor concentración en pacientes con síntomas graves, por lo cual los autores sugieren el uso de bloqueador de C5a como una posible alternativa terapéutica. SAMPLE

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Fisiopatología

La evidencia sugiere que la sobreactivación del sistema del complemen- to podría estar relacionada con el desarrollo de complicaciones clínicas en pacientes que evolucionan al estadio grave de COVID-19. En los primeros estudios post mortem se observó desarrollo de trombosis microangiopática que podría estar causada por el sistema del complemento; esta evidencia, junto con los estudios realizados en modelos murinos, llevó a plantear la po- sibilidad de tomar al complemento como un blanco terapéutico alternativo a partir del bloqueo de MASP-2, C3, C5 y C5a. Sin embargo, es necesario desarrollar protocolos clínicos en los cuales se evalúe la efic acia de estos tra- tamientos. Sistema de complemento y coagulopatías En pacientes con enfermedad COVID-19 grave se ha observado activación fulminante de la cascada de coagulación, lo cual genera trombosis micro- vascular generalizada, además de consumo de factores de coagulación. Esto se r eflej a en hallazgos de laboratorio como trombocitopenia, elevación de dímero D, prolongación del tiempo de protrombina y disminución de los niveles de fi brinógeno. La trombosis no solo se observó en pulmones, tam- bién en corazón, hígado y riñones. Asimismo, la evidencia demuestra que la microangiopatía trombótica (MAT) difusa asociada con la infección por SARS-CoV-2 puede progresar a vasculitis proliferativa con trombosis en ar- teriolas, arterias y venas de mediano y gran calibre, la cual puede evolucionar a coagulación intravascular diseminada (CID). Diversos factores contribu- yen a la activación de la coagulación, entre ellos daño endotelial, citocinas pro infl amatorias, productos liberados por leucocitos y la sobreactivación del sistema del complemento. Todos estos cambios patológicos contribuyen al deterioro respiratorio y al daño multiorgánico que repercute en la morbi- mortalidad de COVID-19. Mecanismos de daño endotelial en COVID-19 La lesión endotelial es un sello distintivo de COVID-19 evidenciado en es- tudios post mortem . El endotelio vascular es un órgano que regula de forma autocrina, paracrina y endocrina diversas funciones homeostáticas, entre ellas: el tono y la permeabilidad vascular; el balance entre factores protrom- bóticos y antitrombóticos, además de que previene la agregación plaquetaria, así como la adhesión y migración de las células sanguíneas. Cuando el organismo está sometido a un estímulo infl amatorio sistémico, el sistema vascular puede responder al expresar moléculas procoagulantes y anticoagulantes de manera diferencial entre los distintos lechos vasculares. SAMPLE

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COVID-19. Virología, inmunología, clínica y aproximación diagnóstica y terapéutica

Esta heterogeneidad funcional podría explicar la disminución o el aumento en la síntesis de proteínas hemostáticas que pueden dar lugar a un estado trombótico que se ma nifies ta a nivel arterial, venoso o microvascular. La lesión endotelial es un determinante de la disfunción microvascular por desplazamiento del equilibrio vascular y posterior isquemia de órganos, infl amación con edema tisular asociado y estado protrombótico. Los mecanismos de daño incluyen lesión endotelial directa por el virus a través de su receptor, la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2, an- giotensin converting enzyme 2 ), la cual se expresa en tejidos vasculares, epite- lio alveolar y pericitos cardiacos y que produce infl amación endotelial, daño alveolar, miocarditis, placas coronarias desestabilizadas, respuesta infl ama- toria sistémica e hipoxia. En estudios histopatológicos, el daño alveolar difuso (DAD) es característi- co del SDRA y se ident ific a por la formación demembrana hialina en los alveo- los durante la etapa aguda, y por ensanchamiento intersticial debido a edema y proliferación de fi broblastos; por otra parte, el DAD se desencadena ante todo por lesión endotelial, aumento en la liberación de citocinas y quimiocinas, re- clutamiento de leucocitos y por activación de la coagulación y la trombosis. En modelos de infección por coronavirus se ha demostrado sobreacti- vación endotelial debido a un aumento de citocinas pro infl amatorias y qui- miocinas, incluidas IL-1β, IL-6, TNF-α, G-CSF, proteína quimioatrayente 1 (MCP-1) y proteína 10 inducida por IFN-γ (IP-10); expresión de moléculas de adhesión (selectinas E y P) y de factor tisular de super ficie endotelial (ETF, endothelial tissue factor ). La concentración de algunas de estas moléculas se elevó de modo sig nific ativo en pacientes con COVID-19, y se han asociado con la generación de micropartículas portadoras de factor tisular que desen- cadena un estado protrombótico relacionado con daño microvascular gene- ralizado y trombosis que pueden afectar a vasos de mayor calibre. La infl amación exacerbada genera estrés oxidativo en las células del pa- rénquima pulmonar y del endotelio, lo cual reduce el consumo de oxígeno, genera infl amación endotelial, eventos trombóticos y CID. El reclutamiento de leucocitos, por quimiotaxis del endotelio o por ana fi lotoxinas, causa dis- función endotelial generalizada y apoptosis. Los productos de la vía terminal (C5a y C5b-9) que se generan tras la activación de las vías del complemento en células infectadas y dañadas por SARS-CoV-2 son mediadores clave de disfunción endotelial, además de pro- motores de infl amación mediante el reclutamiento y la activación de neutró- fi los y macrófagos. Por un lado, C5a interactúa con C5aR en células endo- teliales y causa alteraciones como la regulación positiva del factor tisular y la inhibición de trombomodulina, que activa la coagulación y exocitosis de P-selectina y de multímeros del factor vonWillebrand, lo cual favorece la ad- SAMPLE

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Fisiopatología

hesión y agregación plaquetaria. Por otro lado, el complejo C5b-9 induce ac- tivación y disfunción endotelial, lo cual favorece la expresión de factor tisular (TF) y de moléculas de adhesión, liberación de quimiocinas y de factor ac- tivador de plaquetas (PAF, platelet-activating factor ), los cuales, en conjunto, promueven infl amación y activación de la coagulación; también actúa como agonista plaquetario potente al inducir secreción de gránulos preformados y liberación de micropartículas plaquetarias procoagulantes. En suma, la disfunción endotelial podría ser el principal determinante de la alteración microvascular, lo cual genera desequilibrio en el tono vascular y produce isquemia, infl amación, edema y estado procoagulante asociado a las complicaciones observadas en pacientes con COVID-19. La tabla 5-1 descri- be los mecanismos asociados con daño tisular y la figura 5-3 esquematiza los mecanismos que favorecen el estado protrombótico en los pacientes. Sistema del complemento y coagulopatía El sistema del complemento regula de forma directa a la cascada de la coagula- ción y al sistema calicreína-cinina; de esta forma, el desequilibrio de cualquiera de estos tres componentes desencadena la activación de los tres sistemas. Como se describió antes, en necropsias de pacientes COVID-19 se obser- vó depósito de productos del sistema de complemento asociados con la MAT en la microvasculatura de órganos afectados. Se ha descrito queMASP-2 tiene capacidad para activar la cascada de la coagulación y de las cininas, y promo- ver la formación de fi brina y la activación plaquetaria. C5a, a su vez, promue- ve un estado protrombótico al regular de forma positiva la expresión de factor tisular (TF), el cual activa la cascada de la coagulación por la vía extrínseca al unirse al factor VII, y del inhibidor del activador del plasminógeno-1 (PAI-1, plasminogen activator inhibitor 1 ), el cual inhibe la fi brinólisis. Por otra parte, Tabla 5-1 Factores que promueven daño tisular en COVID-19. Diversos mecanismos desencadenan daño endotelial y poseen efecto sinérgico que contribuye a la disfunción multiorgánica que se observa en la enfermedad grave. Factores que promueven el daño tisular en COVID-19 Daño endotelial inducido por infección viral Sobreactivación del endotelio Tormenta sistémica de citocinas Activación de cascada de coagulación Activación de leucocitos Hipoxia SAMPLE Daño citolítico por linfocitos T CD8 Sobreactivación del complemento

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COVID-19. Virología, inmunología, clínica y aproximación diagnóstica y terapéutica

Factor tisular

A

E

F

G

H

Vía de contacto

Vía extrínseca

PAMP DAMP

B

C

D

Inactivación de anticuagulantes

Activación y adhesión plaquetaria

C5a+ C5aR

O 2

I

C3a C5a J

Figura 5-3 Mecanismos efectores que participan en el desarrollo de lesión endo- telial y trombosis. Diversos mecanismos efectores de la respuesta inmunológica participan en el daño endotelial, entre ellos se encuentran: A. Daño directo por linfocitos T citotóxicos (LTC), B. activación endotelial por C5a. C. Hipoxia D. Activación endotelial por citocinas proinflamatorias. E. Formación de NETs por activación de neutrófilos por citocinas, por interacción con plaquetas o por C5a, que escinden al TFPI y disminuyen los factores anticoagulantes, adicionalmente, activa la cascada de la coagulación por el sistema de contacto. F. Daño al endotelio por el MAC. G. Liberación de factor tisular por el endotelio y posterior activación de la cascada de coagulación por vía extrínseca H. Activación de monocitos por PAMP, DAMP o C5a que promueven la síntesis de factor tisular y su liberación en microvesículas. I. Liberación de factor tisular por las plaquetas y su agregación por cambios de polaridad en membrana secundaria a la activación del sistema del complemto sobre su membrana. J. Activación y adhesión plaquetaria por anafilotoxinas. MAC, Complejo de ataque de membrana; TFPI, Inhibidor de la vía del factor tisular.

el complejo C5b-9 se activa sobre las plaquetas y genera un cambio en su po- laridad, lo cual promueve su activación y agregación. Las ana fi lotoxinas pro- mueven la activación del endotelio y ejercen quimiotaxis sobre leucocitos que, una vez activados, sintetizanmás TF y PAI-1 y amp lific an la coagulopatía. Por los resultados observados en autopsias se podría sugerir que las NET podrían contribuir al desarrollo de la trombosis, ya que activan a las plaquetas y pro- mueven la activación del sistema del complemento por la vía alternativa, y generan un bucle que amp lific a la activación plaquetaria y la producción de más NET; por otro lado, a partir de estudios recientes en trasplante de células troncales hematopoyéticas se ha descrito un eje IFN-complemento que po- dría activarse en pacientes con COVID-19 grave, en el cual la activación des- controlada del sistema del complemento promueve la denominada tormenta de citocinas , entre las que se encuentra el IFN- γ que promueve la expresión de genes de proteínas del complemento como C1q, además de encontrarse con- centraciones elevadas de sC5b-9 que correlacionan con un mayor riesgo de desarrollar microangiopatía trombótica. SAMPLE

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Fisiopatología

Se ha descrito otra vía de activación del complemento que depende de al- gunos productos de la cascada de coagulación. El factor VII o proconvertina puede escindir a las moléculas C3 y C5 para generar ana fi lotoxinas; asimis- mo, la trombina también puede escindir a C5 y amp lific ar la activación de la vía lítica del sistema del complemento. La actividad de los neutró fi los también contribuye a la coagulopatía. La activación de los receptores CR1 y CR3 promueven la liberación de NET, sobre la membrana de los neutró fi los se activa la vía alternativa del comple- mento y dichos complejos terminan acoplándose al material liberado en las NET, las cuales sirven de andamio para montar la C3 convertasa (C3Bb) y C5 convertasa (C3Bb3b). Por otra parte, proteínas de las NET, como la mie- loperoxidasa o la elastasa, tienen la capacidad de escindir a C3 y C5; estos mecanismos amp lific an la formación de ana fi lotoxinas y la respuesta infl a- matoria. De esta forma, algunos autores han propuesto inhibir las NET como potencial blanco terapéutico para COVID-19. La respuesta infl amatoria y los productos de la activación de complemen- to generan daño endotelial y activación de la cascada de la coagulación a tra- vés de la expresión del TF y la secreción del factor von Willebrand, del factor V y del ensamble del complejo activador de protrombinasa (FX/FVa), el cual favorece la formación de trombina. La evidencia sugiere que la activación del sistema del complemento, en pulmón y en otros órganos, es una condición crítica para el desarrollo de las complicaciones inducidas por SARS-CoV-2, como SDRA y microangopatía trombótica. Microangiopatía trombótica y sistema de complemento Los pacientes con CID y MAT presentan sobreactivación del sistema de complemento y comparten aspectos clínicos como trombocitopenia, ane- mia hemolítica microangiopática y trombosis microvascular. Por otra parte, trastornos hematológicos, como la hemoglobinuria paroxística nocturna o el síndrome hemolítico urémico atípico (SHUa), que se cla sific an como com- plementopatías y son causados por alteraciones en la regulación del sistema de complemento, también cursan con fenómenos trombóticos. En pacientes fallecidos por COVID-19 se describió la presencia de MAT multiorgánica difusa, la cual se defin e por la existencia de trombos en capi- lares y arteriolas. En diferentes escenarios clínicos que incluyen la activación descontrolada del complemento, como en el aHUS, que es un trastorno poco frecuente caracterizado por anemia hemolítica microangiopática, tromboci- topenia, lesión renal aguda y disfunción cardiaca, se ha empleado la terapia con eculizumab (anticuerpo monoclonal anti C5) y se observó que se puede revertir el daño al órgano blanco al inhibir la formación de los componentes fin ales del complemento que causan infl amación y favorecen la trombosis SAMPLE

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COVID-19. Virología, inmunología, clínica y aproximación diagnóstica y terapéutica

( figura 5-4 ). En algunos ensayos clínicos se ha propuesto el uso de este tra- tamiento para COVID-19 grave, con la desventaja del precio del biológico. En la infección por SARS-CoV-2 se han descrito autoanticuerpos contra el endotelio que pueden activar al complemento, además de daño endotelial directo por la misma infección. Estos elementos podrían estar involucrados en el desarrollo de MAT observada en las necropsias. Además, la evidencia sugiere que la sobreactivación del sistema del complemento es un participan- te activo del desarrollo de esta complicación. De esta forma se podría con- siderar el uso de bloqueadores del sistema del complemento como terapia complementaria para los casos graves de COVID-19, entre ellos AMY-101,

Sobreactivación del complemento en el SHUa

Microangiopatía trombótica

Disfunción orgánica

Eculizumab

Restitución orgánica

C5b C5 SAMPLE C6 C7 C8 C9 Eculizumab C5a C3

Figura 5-4 Uso de eculizumab como posible alternativa terapéutica para MAT. La microangiopatía trombótica (MAT) que se observa en el síndrome hemolítico urémico atípico (aHUS) produce disfunción renal y cardiaca; tras la administración de eculizumab se revierte la disfunción orgánica. La inhibición del complemento puede ser blanco terapéutico complementario para el tratamiento de la MAT observada en COVID-19.

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Fisiopatología

eculizumab, anticuerpos anti C5a o C5r o análogos de C1INH para prevenir el desarrollo de Z. En modelos animales se ha observado mejoría después de su uso, y en reportes clínicos se ha observado que los pacientes han evolu- cionado de manera favorable. Sin embargo, y al igual que con otras terapias dirigidas hacia el sistema del complemento, es necesario diseñar y realizar protocolos clínicos para valorar su efectividad. Por otra parte, también es ne- cesario investigar la presencia de polimor fi smos asociados con el sistema del complemento, los cuales puedan contribuir al desarrollo de complicaciones en COVID-19. Conclusiones Existe evidencia de la activación del sistema del complemento en pacientes con COVID-19 y en modelos murinos de infección por coronavirus, el cual es un importante mediador del hospedero debido a que regula la respuesta infl amatoria. Además es muy posible que sea determinante para el desarrollo de complicaciones y que se encuentre relacionado con los fenómenos trom- bóticos que se han descrito en pacientes con desenlace fatal, en los cuales se describió la presencia de MAT difusa multiorgánica, trombocitopenia, eleva- ción de dímero D, prolongación del tiempo de protrombina, disminución de la concentración de fi brinógeno, y de lesión renal y cardiaca. Según múltiples estudios, la MAT asociada con la infección puede progresar a vasculitis proli- ferativa con trombosis, la cual puede evolucionar a coagulación intravascular diseminada. El sistema del complemento está relacionado en gran medida con la cas- cada de la coagulación y su sobreactivación favorece un estado protrombóti- co. Lo anterior se debe a la acción de las ana fi lotoxinas que activan al endo- telio y reclutan leucocitos que sintetizan TF y PAI-1. Sin embargo, el sistema del complemento no es el único mediador de la trombosis; el daño endotelial posee una función determinante en el desarrollo de estas complicaciones y está propiciado por la infección del virus sobre las células endoteliales de diferentes órganos, lo cual amp lific a la respuesta infl amatoria. Asimismo, la inducción de la apoptosis podría tener un papel importante en el desarrollo de la lesión endotelial. La endotelitis podría explicar el deterioro microcirculatorio sistémico funcional y sus secuelas clínicas, a partir de lo cual se podría inferir que las terapias habrían de enfocarse a estabilizar al endotelio. Esto es aún más rele- vante en el abordaje de pacientes con disfunción endotelial existente, como la observada en las enfermedades crónico-degenerativas, las cuales, a su vez, se asocian con mayor riesgo de COVID-19 grave. SAMPLE

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COVID-19. Virología, inmunología, clínica y aproximación diagnóstica y terapéutica

La evidencia de modelos murinos y los informes de caso sugieren que el uso de inhibidores de algunas moléculas del complemento podría fun- cionar como alternativa terapéutica efic az. La inhibición del complemento disminuye las complicaciones clínicas en modelos murinos de infección por SARS-CoV y MERS-CoV; además revierte la disfunción cardiaca y renal en laMAT asociada con aHUS, la cual se asemeja a los hallazgos patológicos ob- servados en COVID-19; por ejemplo, el bloqueo de la escisión de C3 atenuó de forma sig nific ativa el daño pulmonar en el modelo murino de infección por SARS-CoV; en los pacientes el uso de AMY-101, inhibidor de C3, pro- porciona control terapéutico al inhibir la cascada del complemento y genera mejoría clínica en los pacientes. Por otro lado, el bloqueo de la formación de MAC ha evidenciado una mejoría sustancial en la sintomatología como re- sultado del bloqueo con anticuerpos monoclonales contra C5 (eculizumab) y del eje C5a-C5aR, lo cual previene el desarrollo de los eventos vasculares que llevan a la disfunción cardiaca y renal. Es probable que los pacientes que desarrollan COVID-19 grave o fatal tengan mayor susceptibilidad a desarrollar MAT debido a una predisposi- ción genética que condiciona mayor activación del sistema del complemento. La inhibición del complemento es un nuevo blanco terapéutico para pre- venir los eventos trombóticos observados en pacientes con síntomas graves. Esta arista de la fi siopatología de COVID-19 debe ser profundizada con en- sayos clínicos enfocados en comprender la participación del complemento en el desarrollo de la enfermedad y para establecer una terapéutica enfocada en mejorar el curso clínico de los pacientes con enfermedad grave y dismi- nuir su letalidad.

Recuadro 5-1 Neutrófilos, sistema del complemento e inmunotrombosis El proceso fisiopatológico de la coagulopatía asociada con COVID-19 es denominado por algunos expertos como inmunotrombosis , que engloba a las interacciones entre los procesos de inflamación y coagulación en respuesta a una infección con la finalidad de contenerla. Cuando dichos sistemas se sobreactivan se presenta una respuesta inmunológica exacer- bada del hospedero potenciada por una excesiva actividad de la respuesta inmune innata, mecanismos de tromboinflamación desregulados y disfun- ción endotelial, los cuales derivan en fenómenos trombóticos que conllevan a daño orgánico y aumento en la mortalidad de los pacientes. SAMPLE

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Fisiopatología

Complemento

1

C3

H 2 O

Vía clásica

Vía alternativa

Vía de las lectinas

C5

AMY-101

C5b

C3

C5b C5b C5b

C6

C8 C8C8

C7

C9 C9C9

2

C5a

C3a

Inhibidores de trombina

Tromboinflamación

?

C3aR

3

Trombina

Plaqueta

4

C5aR1

PMX-53

PAR1

5

Activación

Formación de NET

Inhibidores de NET

de plaquetas

INFLAMACIÓN

PAR1

Producción de trombina

6

7

TROMBOSIS

Figura 5-1-1 Propuesta de mecanismo de inmunotrombosis en COVID-19. 1. Durante COVID-19 el sistema del complemento puede activarse por cualquiera de las tres vías, pero la más relevante es la vía de las lectinas; se ha propuesto que la vía clásica se puede activar tras el reconocimiento de anticuerpos antiendotelio. 2. Se forma el complejo soluble terminal del complemento (sC5b-9) en el cual se activa C3 y C5 convertasa para formar C3a y C5a. 3. C3a puede activar a las plaquetas a través de su receptor para liberar trombina, la cual puede escindir a C5 para formar C5a y favorecer la formación de sC5b-9. 4. C5a a través de su receptor C5aR y la trombina por el receptor PAR activan a los neu- trófilos. 5. Los neutrófilos activados expresan factor tisular (TF). 6. Los neutrófilos activados liberan NET y TF que generan inflamación. 7. Las NET generan daño y activación endotelial, con lo que se liberan más NET, acción que libera más citocinas proinflamatorias y se produce trombina que favorece la activación plaquetaria. Se han propuesto distintos blancos terapéuticos para los eventos trombóticos asociados con el COVID-19; entre ellos están la inhibición de C3 con AMY-101, el uso de inhibidores de trombina, el bloqueo de C5aR con PMX-53 o el uso de inhibidores de trampas extracelulares de neutrófilos. SAMPLE Endotelio

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COVID-19. Virología, inmunología, clínica y aproximación diagnóstica y terapéutica

Según estudios recientes, se ha observado una sobreactivación de neu- trófilos y del sistema del complemento en pacientes que desarrollan com- plicaciones por COVID-19. Se ha reportado que gran porcentaje de los pacientes con COVID-19 grave cursaron con neutrofilia y en estudios post mortem se observaron infiltrados de neutrófilos en tejido pulmonar; por otra parte, en estudios de transcriptoma se identificaron múltiples genes relacionados con la formación de trampas extracelulares de neutrófilos (NET) y de citocinas proinflamatorias. Las NET son estructuras formadas por cromatina descondensada (histonas y ADN) y proteínas granulares y citoplasmáticas que forman una estructura con forma de red. Éstas dan lugar a un tipo de muerte celular denominada NETosis, que consiste en un mecanismo de defensa contra microorganis- mo. En la literatura se ha reportado que en algunas enfermedades que cursan con inflamación, las NET participan de manera activa y promueven el aumento de la actividad del factor tisular, lo que desarrolla un estado trombótico. El sistema del complemento se ha implicado en el desarrollo de la res- puesta inflamatoria aberrante en pacientes con COVID-19 grave; por otra parte, potencia la actividad de neutrófilos/monocitos, lo que favorece su reclutamiento en pulmones en donde producen agentes protrombóticos y disminuyen los antitrombóticos.

Ritis y colaboradores proponen que la trombosis que desarrollan los pa- cientes con COVID-19 grave se ve favorecida por la gran actividad del sis- tema del complemento, el cual, a través de las anafilotoxinas, interactúa con las plaquetas y con los neutrófilos que producen NET, desarrollando así tromboinflamación, disfunción endotelial y eventos trombóticos. Por una parte, C3a se une a su receptor (C3aR) presente en plaquetas y éstas libe- ran trombina que puede activar a los receptores PAR1 en los neutrófilos; por otra parte, la trombina tiene la capacidad de escindir a C5 para generar C5a y aumentar su concentración y unirse a su receptor (C5aR) en los neutrófilos. A partir de ambos mecanismos de activación, los neutrófilos liberan factor tisular (TF) que activa a la cascada de la coagulación por la vía extrínseca y promueve la formación de NET que también contiene TF; de esta forma se genera inflamación y daño endotelial que favorece mayor producción de TF, lo que desencadena un estado trombótico, el cual se SAMPLE

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