2. Información microbiológica coronavirus
2.1 Características generales de los coronavirus
Los coronavirus son miembros de la subfamilia Orthocoronavirinae dentro de la familia
Coronaviridae (orden Nidovirales) (11). Esta subfamilia comprende cuatro géneros:
Alphacoronavirus, Betacoronavirus, Gammacoronavirus y Deltacoronavirus de acuerdo a su
estructura genética. Los alfacoronavirus y betacoronavirus infectan solo a mamíferos y
normalmente son responsables de infecciones respiratorias en humanos y gastroenteritis en
animales. Hasta la aparición del SARS-CoV-2, se habían descrito seis coronavirus en seres
humanos (HCoV-NL63, HCoV-229E, HCoV-OC43 y HKU1) que son responsables de un número
importante de las infecciones leves del tracto respiratorio superior en personas adultas
inmunocompetentes, pero que pueden causar cuadros más graves en niños y ancianos con
estacionalidad típicamente invernal (96–98). El SARS-CoV y MERS-CoV, ambos patógenos
emergentes a partir de un reservorio animal, son responsables de infecciones respiratorias graves
de corte epidémico con gran repercusión internacional debido a su morbilidad y mortalidad. El
Información científica-técnica. Enfermedad por coronavirus, COVID-19 28 de agosto de 2020
coronavirus SARS-CoV-2 supone el séptimo coronavirus aislado y caracterizado capaz de
provocar infecciones en humanos.
Estructuralmente los coronavirus son virus esféricos de 100-160 nm de diámetro, con envuelta y
que contienen ARN monocatenario (ssRNA) de polaridad positiva de entre 26 y 32 kilobases de
longitud. El genoma del virus SARS-CoV-2 codifica 4 proteínas estructurales: la proteína S (spike
protein), la proteína E (envelope), la proteína M (membrane) y la proteína N (nucleocapsid). La
proteína N está en el interior del virión asociada al RNA viral, y las otras cuatro proteínas están
asociadas a la envuelta viral. La proteína S se ensambla en homotrímeros, y forma estructuras que
sobresalen de la envuelta del virus. La proteína S contienen el dominio de unión al receptor
celular y por lo tanto es la proteína determinante del tropismo del virus y además es la proteína
que tiene la actividad de fusión de la membrana viral con la celular y de esta manera permite
liberar el genoma viral en el interior de la célula que va a infectar (99,100).
2.2. Características de SARS-CoV-2
Aún no está claro su origen, pero los estudios filogenéticos revisados hasta la fecha de este
informe apuntan a que muy probablemente el virus provenga de murciélagos y que de allí haya
pasado al ser humano a través de mutaciones o recombinaciones sufridas en un hospedador
intermediario, probablemente algún animal vivo del mercado de Wuhan (donde aparte de
marisco se vendían otros animales vivos). Se planteó que este animal pudiera ser el pangolín sin
que se haya llegado a una conclusión definitiva (5,101).
El virus causante de los primeros 9 casos de neumonía descritos de ciudadanos de Wuham (China)
se aisló de estos pacientes y se secuenció (38). En total, se pudo obtener la secuencia genómica
completa de 7 de estas muestras, más dos secuencias parciales de las otras dos muestras. Los
genomas completos secuenciados de estos eran prácticamente idénticos entre sí con un
porcentaje de homología del 99%, lo que apoya la idea de que es un virus de muy reciente
introducción en la población humana. Tras realizar el análisis filogenético de estas secuencias, se
observó una alta homología con virus del género Betacoronavirus, concretamente un 88% de
identidad con dos coronavirus aislados de murciélagos en 2018. Estas secuencias mostraron, sin
embargo, una homología de secuencia menor con el virus SARS (79%) y el virus MERS (50%). Esta
diferencia con el SARS-CoV se consideró suficiente como para clasificar a este patógeno designado
como SARS-CoV-2 como un nuevo miembro del género Betacoronavirus. Una diferencia notable
es que la proteína S del nuevo coronavirus es más larga que sus homologas de murciélago, pero
también que las proteínas S del SARS-CoV y MERS-CoV. El SARS-CoV penetra en la célula
empleando como receptor a la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE-2). Aunque la
estructura de la glicoproteína de la envoltura del SARS-CoV-2 es ligeramente diferente de la del
SARS-CoV, se ha demostrado in vitro que el ACE-2 sigue siendo un receptor válido para el SARSCoV-2 (103).
Además, dos estudios por crioelectro-microscopia electrónica han determinado la
estructura de la proteína S unida a la proteína ACE-2 (104,105). Se han determinado las
estructuras tridimensionales de dos proteínas del virus: la RNA polimerasa del virus (106) y la
proteasa principal del virus (denominada Mpro o 3CLpro) (107). El conocimiento de la
conformación tridimensional de proteínas virales es muy útil para el desarrollo de antivirales. Esto
Información científica-técnica. Enfermedad por coronavirus, COVID-19 28 de agosto de 2020
se realiza con la ayuda de programas informáticos que permiten el diseño de moléculas que
encajen en sitios vitales de las proteínas y por tanto impidan que realicen su función.
2.3. Variantes y filogenia
Pese a que existe una gran homología entre los genomas completos de SARS-CoV-2, se han
detectado varias mutaciones respecto a la considerada secuencia de referencia. La identificación
con una mayor frecuencia de determinadas homoplasias (mutaciones repetidas surgidas de
manera independiente) podría considerarse un indicio de que el virus se encuentra en fase de
adaptación a un nuevo huésped (108). En este sentido, la mutación que más ha centrado la
atención de los investigadores es la mutación D614G en la proteína S que ha sido relacionada con
una mayor capacidad de transmisión (109–114). Consecuentemente con esta ventaja adaptativa,
esta variante se ha impuesto a las cepas que no presentan esta mutación a nivel global (Figura 10)
Figura 10. La transición global de la forma D614 original a la variante G614. Promedio de
recuentos semanales de secuencias muestreadas que exhiben las variantes D614 (naranja) y G614
(azul) en diferentes continentes entre el 12 de enero y el 12 de mayo de 2020.
Fuente: Korber et al (109).
La posible relación entre esta y otras mutaciones con la severidad no está claramente establecida.
Algunos estudios han relacionado la mutación D614G con una mayor letalidad (115,116), mientras
que otros no han encontrado diferencias (109).
Dado que afecta al RBD (dominio de unión al receptor) de la proteína S, principal objetivo de las
posibles vacunas en desarrollo, cabría la posibilidad de que esta mutación tuviera algún impacto
sobre la efectividad de las vacunas. En este sentido, un estudio que analiza la capacidad in vitro de
neutralización de sueros humanos, de primates no humanos y de ratones inmunizados con una
vacuna mRNA frente a pseudovirus que presentaban bien la variante 614D o la variante 614G
demostró que los pseudovirus con la variante 614 G eran moderadamente más sensibles a la
neutralización (117). También se han publicado algunos ensayos en los que se enfrentó la variante
Información científica-técnica. Enfermedad por coronavirus, COVID-19 28 de agosto de 2020
614G a sueros humanos obtenidos de pacientes convalecientes: uno de ellos, que analizó cuatro
sueros monoclonales frente al dominio RBD, no apreció ninguna disminución en la sensibilidad del
virus mientras que otros ensayos encontraron una disminución en la capacidad de neutralización
en un 7% de los sueros estudiados (41 en uno de los estudios y 70 en el otro) (111,118).
Otro grupo de mutaciones destacadas son las delecciones que afectan a la región ORF 8. Entre
ellas, la mejor estudiada ha sido la variante 382, detectada en un brote en Singapur en enero y
febrero de 2020. Una delección en esta misma región en SARS-CoV (responsable de la epidemia
de SARS de 2002-2003) se relacionó con una menor capacidad de replicación y se propuso la
hipótesis, no demostrada, de que implicara una atenuación de la severidad. Recientemente, un
estudio confirmó una sintomatología más leve y una menor liberación de mediadores
proinflamatorios en pacientes infectados con la variante 382 (119).
Otro motivo de preocupación relacionado con las mutaciones es la falta de alineación de los
cebadores diseñados para la realización de PCR con la secuencia de algunas de las nuevas
variantes lo que supondría una pérdida de sensibilidad de la técnica. En este sentido se han
comunicado pequeños grados de variabilidad en la mayoría de las regiones reconocidas por los
cebadores incluidos en el listado de la OMS. Aunque se considera que la mayoría de las
mutaciones detectadas no tienen un impacto relevante, determinados cebadores se han visto
afectados por una mayor frecuencia de falta de emparejamiento subrayando la importancia de la
vigilancia de la variabilidad y la conveniencia del uso de más de una diana en los ensayos
diagnósticos (120,121).
La iniciativa GISAID, que promueve el rápido intercambio de información respecto a los virus
influenza y el coronavirus causante de la COVID, alberga en su plataforma más de 83000
secuencias de SARS-CoV-2 en estos momentos (108) Las distintas variantes del genoma del virus
pueden clasificarse filogenéticamente en diferentes clados, que son grupos de variantes que
comparten un antepasado común. Existen varias nomenclaturas para designar a los posibles
clados. La propuesta por GISAID reconoce 6 clados en los que es posible clasificar el 95% de las
secuencias almacenadas en su plataforma (108). Cada uno de ellos es nombrado con una letra
representativa de alguna de las mutaciones que definen el clado:
S: C8782T,T28144C incluye NS8-L84S
L: C241,C3037,A23403,C8782,G11083,G25563,G26144,T28144,G28882 (WIV04-secuencia de referencia)
V: G11083T,G26144T NSP6-L37F + NS3-G251V
G: C241T,C3037T,A23403G incluye S-D614G
GH: C241T,C3037T,A23403G,G25563T incluye S-D614G + NS3-Q57H
GR: C241T,C3037T,A23403G,G28882A incluye S-D614G + N-G204R
Estos clados se corresponden aproximadamente con los definidos por Hodcroft et al. (122)
siguiendo una nomenclatura de tipo año-letra según el siguiente esquema: S-19B, L y V-19A, G20A, GH-20C, GR-20B. La distribución geográfica en las primeras fases de la pandemia mostraba
una mezcla más homogénea de los diferentes clados y se correspondía en buena medida con la
secuencia temporal de aparición de las nuevas variantes a lo largo de la expansión del virus. Los
Información científica-técnica. Enfermedad por coronavirus, COVID-19 28 de agosto de 2020
clados 19A y 19B surgieron en Wuhan y dominaron al principio del brote. El clado 20A deriva del
19A y dominó la expansión en Europa en el mes de marzo. Los clados 20B y 20C son subclados
derivados de 20A. A medida que los diferentes países fueron implementando restricciones a los
viajes internacionales se fue afianzando la distribución geográfica de algunas variantes reflejando
una mayor relevancia de la transmisión local. En los últimos meses en España predomina el clado
20 A (incluye la mutación S-D614G)
2.4. Fisiopatología covid
2.4.1 Interacción con el sistema renina-angiotensina-aldosterona
El SARS-CoV-2 penetra en la célula empleando como receptor a la enzima convertidora de
angiotensina 2 (ACE-2 por sus siglas en inglés), una exopeptidasa de membarana presente
fundamentalemtne en el riñón, los pulmones y el corazón (123). La función de la ACE2 es la
trasformación de la Angiotensina I en Angiotensina 1-9 y de la Angiotensina II en Angiotensina 1-
7. Estos productos finales tienen efectos vasodilatadores, antifibrosis, antiinflamatorios y
favorecen la natriuresis. Son todos efectos, por tanto, que reducen la tensión arterial,
contrarregulando la acción de la Angiotensina II. La ACE2 se ha relacionado con la protección
frente a la hipertensión, la arteriosclerosis y otros procesos vasculares y pulmonares. En modelos
animales se ha visto que la ausencia de ACE2 da lugar a un mayor daño pulmonar en el SDRA y la
sobrexpresión del ACE2 protege frente al mismo (124–127). Por el contrario, la enzima
convertidora de la Angiotensina (ACE), que transforma la Angiotensina I en Angiotensina II,
favorece la generación de péptidos secundarios con efecto vasoconstrictor, proinflamatorio y de
retención de sodio, que se relacionan con la fisiopatología de la hipertensión arterial (128).
Se ha observado que los casos graves de COVID-19 presentan niveles de Angiotensina II muy
elevados. Y el nivel de Angiotensina II se ha correlacionado con la carga viral de SARS-CoV-2 y el
daño pulmonar. Este desequilibrio del sistema renina-angiotensina-aldosterona podría estar en
relación con la inhibición de la ACE2 por parte del virus (129). Este mismo efecto ya fue observado
en el brote producido por SARS en 2003 (130,131)
2.4.2 Interacción con el sistema inmunitario
La infección por SARS-CoV-2 activa el sistema inmune innato generando una respuesta excesiva
que podría estar relacionada con una mayor lesión pulmonar y peor evolución clínica. Las
observaciones clínicas apuntan a que, cuando la repuesta inmune no es capaz de controlar
eficazmente el virus, como en personas mayores con un sistema inmune debilitado, el virus se
propagaría de forma más eficaz produciendo daño tisular pulmonar, lo que activaría a los
macrófagos y granulocitos y conduciría a la liberación masiva de citoquinas pro-inflamatorias
(132–134).
Un equipo de investigación de China ha descrito el circuito de activación de esta vía inmunitaria
partir de la activación de linfocitos T helper (Th) CD4+ y CD8+ aberrantes (con mayor expresión de
marcadores inflamatorios, comparados con controles sanos). En pacientes con neumonía por
SARS-CoV-2 ingresados en UCI comparados con los no ingresados en UCI, y con controles sanos,
observaron correlación con una mayor proporción células T CD4+ productoras de IL-6 y GM-CSF
(factor estimulante de las colonias de granulocitos-macrófagos con la gravedad de los casos de
Información científica-técnica. Enfermedad por coronavirus, COVID-19 28 de agosto de 2020
COVID-19 (135). Otros estudios han observado la presencia de niveles elevados de IL-6 y otras
citoquinas proinflamatorias en pacientes con COVID-19 grave (136–138). Esta hiperactivación sin
embargo resulta insuficiente para controlar la infección y conduce a una depleción linfocitaria
asociada a un mayor daño tisular, que es observable clínicamente en pacientes graves que
presentan linfopenia e hiperferritinemia (139). Esta hiperactivación se ha denominado síndrome
de liberación de citoquinas (CRS, por sus siglas en inglés), que estaría asociada al síndrome de
insuficiencia respiratoria aguda o Síndrome de Distrés Respiratorio del Adulto (SDRA) que se ha
descrito como la principal causa de mortalidad por COVID-19 (140,141).
Figura 11. Evolución temporal de los clados predominates en España, desde diciembre de 2019 a
junio de 2020: azul 19A, turquesa 19B, verde: 20A, amarillo 20B, naranja 20C.
Fuente: Nexstrain.org.
El CRS se produce cuando se activan grandes cantidades de leucocitos (neutrófilos, macrófagos y
mastocitos) y liberan grandes cantidades de citoquinas proinflamatorias (142). El CRS se describió
inicialmente como un efecto adverso de terapias con anticuerpos monoclonales, y es frecuente
también en las terapias con células CART (células T con receptor de antígeno quimérico)(143). Las
principales citoquinas implicadas en la patogénesis del CRS incluyen la interleuquina (IL)-6,
la IL10, el interferón (IFN), la proteína quimiotáctica de monocitos 1 (MCP-1) y el factor estimulante
de las colonias de granulocitos-macrófagos (GM-CSF); otras citoquinas como el factor de necrosis
tumoral (TNF), IL-1, IL-2, IL-2-receptor- e IL-8 también se han descrito durante el CRS. El CRS se
ha observado en otras infecciones virales como SARS, MERS o Ébola, aunque a través de la
alteración de distintas vías. En pacientes con COVID-19 su patogénesis aún no se conoce
totalmente, sin embargo se ha observado una mayor concentración plasmática de varias
citoquinas (IL-1β, IL-6, IL2, IL-2R, IL7, IL10, GSCF, IP10, MCP1 MIP1A, TNFα, etc.),
fundamentalmente en pacientes con cuadros más graves. (144).
2.4.2 Interacción con la coagulación y el sistema microvascular
La activación excesiva del sistema inmune innato que causa tormentas de citoquinas ocasiona
daño del sistema microvascular y activa el sistema de coagulación e inhibición de la fibrinólisis. La
Información científica-técnica. Enfermedad por coronavirus, COVID-19 28 de agosto de 2020
coagulación intravascular diseminada (CID) conduce a trastornos generalizados de la
microcirculación que contribuyen a la situación de fallo multiorgánico (145).
Se ha observado que los niveles de antitrombina son menores en casos de COVID-19, y los niveles
de dímero D y fibrinógeno son mayores que en población general. Además, la progresión de la
gravedad de la enfermedad va ligada a un aumento gradual del dímero D. Estos hallazgos apoyan
la teoría del desarrollo de una coagulopatía de consumo en infecciones por SARS-CoV-2, y que
cuando estas ocurren empeora el pronóstico (146).
Aunque el mecanismo no está completamente establecido, hay varias causas que pueden
contribuir a este fenómeno. La IL6 desempeña un papel importante en la red de mediadores
inflamatorios y puede causar trastornos de la coagulación a través de diversas vías, como la
estimulación hepática para la síntesis de trombopoyetina y fibrinógeno, aumento de la expresión
del factor de crecimiento endotelial vascular, expresión de los factores tisulares de los monocitos
y la activación del sistema de coagulación extrínseco. La trombina generada a su vez puede
inducir al endotelio vascular a producir más IL-6 y otras citoquinas. Las tormentas de citoquina y
los trastornos de la coagulación de este modo se retroalimentan (144,147). El principio del
tratamiento con tocilizumab sería inhibir la IL-6 para revertir el efecto de la tormenta de
citoquinas y los trastornos de la coagulación asociados (148).
Se ha observado también la alteración de las plaquetas por varias vías: daño indirecto mediante
invasión de las células madre hematopoyéticas de la médula ósea o daño directo mediante la
activación del complemento (144). Además, la inflamación producida en el pulmón junto con la
hipoxia de los casos con neumonía, causa la agregación plaquetaria y la trombosis, con un
aumento de consumo de las plaquetas. Todos estos factores contribuyen a desencadenar el
estado de hipercoagulabilidad que se observa en los casos de COVID-19 (149).
2.5. Estacionalidad
En el inicio de la epidemia, se teorizó acerca de si el SARS-CoV-2 tendría un patrón estacional al
igual que ocurre con otros virus respiratorios como la gripe o los coronavirus causantes de los
catarros comunes. Estimando el intervalo serial y calculando el número básico de reproducción
diario, en más de 100 ciudades chinas con más de 40 casos, se observó una relación lineal inversa
con la temperatura y la humedad. Por cada aumento en un grado Celsius y 1% de humedad, el R0
se redujo 0,0383 y 0,0224, respectivamente (150). Del mismo modo, investigadores de EEUU e
Irán observaron una expansión geográfica mundial desde China a otras regiones con una
distribución predominante en un corredor estrecho entre los meridianos 30-50 N´´, con patrones
climáticos similares (5-11º C y 47-79% humedad). En lugares más próximos a China, con mayor
intercambio de personas, como India, la expansión no se produjo del mismo modo, lo que apoyó
la hipótesis del patrón estacional (151). Otro grupo observó la correlación inversa de la trasmisión
del SARS-CoV-2 con la temperatura, ajustando por la capacidad de vigilancia de los países (152).
Aunque estas observaciones son importantes, también hay que tener en cuenta el resto de
factores que influyen en la transmisión en el curso de esta epidemia, como la alta susceptibilidad
a la infección de la población en su conjunto y la relajación de las medidas de distanciamiento
Información científica-técnica. Enfermedad por coronavirus, COVID-19 28 de agosto de 2020
social con la llegada del verano (153). Del mismo modo, durante los meses fríos, la temperatura
no es el único factor que influye en la mayor transmisión, sino también las actividades en espacios
cerrados con poca ventilación y el hacinamiento. Durante estos meses, las enfermedades
respiratorias, típicamente se amplifican a partir de la transmisión de los niños en los colegios, los
adultos en los centros de trabajo, celebraciones y reuniones en domicilio.