1.1 Contexto Histórico do SARS-CoV-2
As grandes pandemias desafiaram a existência humana em diversos momentos ao longo da história, a partir do momento em que patógenos de animais evoluíram e se tornaram agentes infecciosos humanos, várias doenças pandêmicas com alto potencial de transmissão já foram descritas em populações no mundo inteiro (1).
As doenças respiratórias representam um grande impacto para a saúde pública e podem ser causadas por uma variedade de microrganismos (2). No entanto, em termos de capacidade de disseminação, as maiores taxas são normalmente associadas ao Sarampo, Vírus Sincicial Respiratório (RSV), Influenza A ou B e aos Coronavírus (CoVs), responsáveis por várias epidemias e pandemias ao longo do tempo (3).
Os Coronavírus humanos (HCoVs), caracterizados pela primeira vez na década de 1960, são patógenos importantes, causadores de infecção respiratória, entéricas ou sistêmicas em humanos e animais (4). O primeiro HCoV foi descoberto em 1965 por Tyrrell e Bynoe, nomeado de B814, o vírus foi encontrado em culturas de órgãos traqueais embrionários humanos obtidas a partir do trato respiratório de um adulto com um resfriado comum (5). No final da década de 1960, foram observados por microscopia eletrônica que várias cepas de vírus humanos e animais eram morfologicamente parecidos. Esse novo grupo de vírus foi denominado coronavírus pois apresentava projeções em forma de coroa a partir da sua superfície, e mais tarde foi oficialmente aceito como um novo gênero de vírus (6).
A partir disso, estudos epidemiológicos revelaram que os coronavírus eram responsáveis por várias doenças respiratórias, podendo causar pneumonia e bronquite em jovens e adultos (7). Novos estudos também descreveram os coronavírus como causadores de doenças complexas e variadas em diversas espécies de animais como: ratos, camundongos, galinhas, perus, bezerros, cães, gatos, coelhos e porcos (4).
Até o momento foram identificados sete HCoVs, quatro espécies (229E, OC43, NL63 e HKU1) possuem virulência relativamente baixa, são comumente encontradas pelo mundo e responsáveis por causarem resfriados leves (8, 9). Outras três espécies, o coronavírus da síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV), coronavírus da
síndrome respiratória do Oriente Médio (MERS-CoV) e o coronavírus da síndrome respiratória aguda grave 2 (SARS-CoV-2), têm patogenicidade e origem diferentes e maiores taxas de mortalidade em populações humanas (10).
Diante da atual pandemia associada ao coronavírus que o mundo enfrenta hoje, é importante lembrar que historicamente os humanos já enfrentaram duas epidemias associadas a eles, a primeira, uma nova síndrome respiratória aguda grave (SRAG) que surgiu em 2002-2003 no sul da China apresentando uma letalidade de 9,6%, e a segunda, a síndrome respiratória coronavírus do Oriente Médio (MERS-CoV) em 2012 que se limitou à alguns países, incluindo Arábia Saudita, Emirados Árabes Unidos e Coréia e apresentou uma letalidade de 34,4% (11).
O impacto sanitário e econômico e da doença coronavírus 19 (COVID-19) é evidente em todo o mundo. Detectado pela primeira vez em Wuhan (Hubei, China), em dezembro de 2019, foi rapidamente determinado como sendo causado por um novo coronavírus e nomeado Coronavírus do tipo 2 associado a síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV-2) em 11 de fevereiro de 2020, pela Organização Mundial da Saúde (OMS) (12, 13).
A pandemia de COVID-19 se disseminou por vários países, atingindo rapidamente um milhão de casos confirmados em abril de 2020 (14). Devido à rápida transmissão de pessoa a pessoa, o fornecimento de testes de diagnóstico molecular e estudos clínicos de novas vacinas foram fundamentais para tentar evitar a propagação do vírus (15). Apesar dos esforços globalmente realizados, não se pôde evitar que os hábitos sociais, culturais e as relações interpessoais fossem afetados pela pandemia em todo o mundo (16).
1.2 Caracterização do SARS-CoV-2
O SARS-CoV-2 pertence à família Coronaviridae, que pertence à ordem Nidovirales e ao gênero Betacoronavirus (17). Seu genoma (27–32 kb) é um RNA de fita simples de sentido positivo (+ ssRNA) que é maior do que qualquer outro vírus de RNA, cada transcrição viral tem uma estrutura de capa 5 'e uma cauda poli (A) 3' e a partir do RNA genômico (gRNA), nove RNAs subgenômicos principais são produzidos (18) (Figura 1).
Fonte: (18)
Figura 1. Genoma do SARS-CoV-2
Seu gRNA possui 14 open reading frames (ORFs), ou fase de leitura aberta, responsáveis pela síntese de 4 proteínas estruturais (N, S, M e E) e 16 não estruturais (nsp1-16) (18) (Figura 2).
Fonte: (18)
Figura 2. Estrutura do SARS-CoV-2
As proteínas S (Spike) dos coronavírus são glicoproteínas de fusão de classe I que são divididas em duas partes funcionalmente distintas (S1 e S2). A subunidade S1 consiste no domínio N-terminal (NTD) e no domínio de ligação ao receptor (RBD), já a subunidade S2 contém regiões de repetição do heptal e o peptídeo de fusão (17).
A função da subunidade S1 é ligar-se ao receptor na célula hospedeira enquanto que a subunidade S2 é responsável por fundir as membranas virais com as células hospedeiras (19).
A proteína S do SARS-CoV-2 contém um RBD que se liga ao o receptor ACE2 especificamente que possui dois domínios estruturais: o núcleo e os subdomínios externos, o que torna esta proteína um importante alvo para o desenvolvimento de drogas antivirais e anticorpos neutralizantes (20).
A proteína N contém dois domínios de ligação de RNA distintos, o domínio N-terminal [NTD] e o domínio C-N-terminal [CTD] que se ligam ao genoma de RNA viral. É considerada multifuncional, pois sua função está além de envolver o gRNA. Estudos mostram que a proteína N está amplamente envolvida nos processos relacionados a aspectos do ciclo de replicação, desempenhando um papel fundamental no aumento da eficiência da transcrição e montagem dos CoVs (21, 22). Após a infecção, a proteína N entra na célula hospedeira junto com o RNA viral para facilitar sua replicação e processar a montagem e liberação da partícula viral (23, 24).
A proteína M é considerada o organizador central da montagem dos CoVs, pois interage com todas as outras proteínas estruturais importantes atuando na formação do envelope viral (22). Estudos sugerem que a proteína M facilita a montagem interagindo com a ribonucleoproteína viral (RNP) e glicoproteínas S no local de brotamento, criando uma rede de interações capaz de excluir algumas proteínas da membrana do hospedeiro do envelope viral (25).
A proteína E é abundantemente expressa dentro da célula infectada, mas apenas uma pequena porção é incorporada ao envelope do vírion. Na ausência dessa proteína os títulos virais são significativamente baixos e a maturação viral é prejudicada pela produção de progênies incompetentes de propagação (22).
As proteínas não estruturais (Nsps) produzidas pelo SARS-CoV-2 possuem diversas funções e são essenciais para o ciclo de vida viral (19). Dentre suas 16 proteínas não estruturais, acredita-se que o Nsp2-11 forneça as funções de suporte necessárias, como modular as membranas intracelulares, evasão imune do hospedeiro e fornecer cofatores para replicação, enquanto o nsp12-16 determinam o curso do ciclo de replicação, pois contém as funções enzimáticas centrais envolvidas na síntese, revisão e modificação do RNA (26).
1.3 Replicação do SARS-CoV-2
Em humanos, os coronavírus utilizam sua proteína S para entrar nas células hospedeiras e essa entrada ocorre por meio do receptor da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) presente na superfície da célula hospedeira, por meio de endocitose ou fusão de membranas (27). Com base nos conhecimentos já estabelecidos do mecanismo patogênico do SARS-CoV, após a entrada do vírus, o ACE2 é regulado negativamente e dá início a uma cascata que potencializa a
patologia pulmonar, portanto, tanto a lesão inicial quanto a mais prolongada ocorrem nos pulmões (28). (figura 3)
Fonte: Adaptado de Arya R, et al. (29)
Figura 3. O ciclo de infecção do SARS-CoV-2 dentro da célula hospedeira. A sequência de eventos, desde o reconhecimento da célula hospedeira até a liberação de um novo vírion, é representada graficamente nas etapas 1 a 12.
Além da ligação ao receptor, a clivagem proteolítica das proteínas S do coronavírus por proteases derivadas da célula hospedeira é essencial para permitir a fusão (30). Foi demonstrado que o SARS-CoV usa a serina protease de superfície celular TMPRSS2 para iniciação e entrada na célula (19).
A liberação do genoma do coronavírus no citoplasma da célula hospedeira marca o início de um programa complexo de expressão do gene viral, após a entrada na célula, o gRNA é traduzido para produzir proteínas não estruturais que irão formar o complexo de replicação-transcrição (RTC), a partir de dois quadros abertos de leitura (ORFs), ORF1a e ORF1b (18).
Intermediários de RNA de sentido negativo são gerados a partir do gRNA para servir como modelos para a síntese de gRNA de sentido positivo e RNAs
subgenômicos (sgRNAs) (18). Esses genomas recém-sintetizados são usados para tradução, na geração de mais nsps ou são empacotados em novos virions. Uma característica importante dos coronavírus é o processo de transcrição viral descontínuo, que produz um conjunto de RNAs subgenômicos que serão traduzidos em proteínas estruturais e acessórias (31).
As proteínas S, M e E se direcionam ao retículo endoplasmático (RE), e a proteína N se liga à fita de RNA genômico para produzir o complexo de nucleoproteína (32). O complexo de nucleoproteína e as proteínas estruturais movem-se para o compartimento intermediário onde os vírions se reúnem, amadurecem e brotam do complexo de Golgi na forma de pequenas vesículas. Essas vesículas são levadas para a membrana da célula hospedeira, onde são liberadas na região extracelular por meio de exocitose. Os vírions liberados infectam um novo conjunto de células levando à progressão da doença (29).
1.4 Epidemiologia
A COVID-19 começou a se espalhar em Wuhan, China, em meados de março de 2020, os casos COVID-19 já eram relatados globalmente em mais de 170 países (33). Em 15 de março de 2020, 153.517 casos de COVID-19 confirmados em laboratório com 5.735 mortes foram relatados de acordo com a OMS (34). Nos estágios iniciais da propagação global da COVID-19, os casos identificados fora da China eram em sua maioria viajantes infectados na China e que viajavam para outros países. Os primeiros países que relataram casos COVID-19 associados a viagens foram Cingapura, Japão, República da Coréia, Malásia, Vietnã, Austrália, Estados Unidos da América, Alemanha etc. (35).
Atualmente a doença atingiu mais de 487 milhões de casos em todo o mundo e mais de 6,4 milhões de mortes relacionadas até 31 de março de 2022, de acordo com a OMS (36). No Brasil, o primeiro caso COVID-19 foi notificado em 26 de fevereiro na cidade de São Paulo. O Brasil é o terceiro país mais afetado em número de casos absolutos com mais de 29,9 milhões de casos confirmados e o segundo em números de mortes, com cerca de 660 mil mortes (36). A primeira onda da pandemia de COVID-19 no Brasil ocorreu de março a outubro de 2020, com a segunda onda iniciada em novembro de 2020 (12) (figura 4).
Fonte: (37)
Figura 4. Novos casos COVID-19 confirmados diariamente
Após a primeira onda epidêmica houve uma certa contenção da pandemia causada pelo SARS-CoV-2 em vários continentes. No entanto, alguns países europeus e asiáticos tiveram um ressurgimento da COVID-19 consistente com uma grande parte da população que ainda estava suscetível ao vírus (38). No Brasil o aumento abrupto no número de internações hospitalares COVID-19 em Manaus durante janeiro de 2021 acompanhado do surgimento da nova variante de interesse (Gama) deu início a segunda onda epidêmica (39).
O surgimento de novas variantes de SARS-CoV-2 geralmente está atrelado a um aumento dos casos de COVID-19 na população, além da Gama, outras duas variantes de preocupação surgiram e rapidamente se disseminaram no mundo (40).
A variante B.1 617.2 (Delta) foi descoberta na Índia e se expandiu rapidamente por todo o mundo. No Brasil, a variante delta foi detectada pela primeira vez em junho de 2021 na cidade do Rio de Janeiro e se tornou predominante no estado de São Paulo a partir de agosto de 2021, causando um impacto no aumento do número de casos em São Paulo (41, 42).
Recentemente, uma nova variante de preocupação do SARS-CoV-2 foi relatada na África do Sul em 26 de novembro de 2021 e foi denominada de B.1.1.529 (Ômicron) (43).
No Brasil o surgimento da variante Omicron tem sido acompanhada de um aumento progressivo na transmissão e de casos positivos para COVID-19 (44).
Comparando a Ômicron com as demais variantes de SARS-CoV-2 (Gama e Delta) observa-se que essa variante alcançou 100% dos casos positivos em um menor intervalo de tempo, substituindo rapidamente a variante Delta em todo o Brasil (44).
Atualmente o boletim epidemiológico especial de número 105 refere que durante a semana epidemiológica (SE) 11 (13/03 a 19/03/22) observou-se uma redução de 16% de novos casos de COVID-19 na região sudeste em relação a SE 10.
No Estado de São Paulo também nota-se uma redução no número de casos novos (-19%) e nos novos óbitos registrados (-30%) em relação a SE 10 (45).
1.5 Estudos soroepidemiológicos
No primeiro ano da pandemia de COVID-19 diversos estudos de soroprevalência foram realizados pelo mundo, estudos feitos antes do início da vacinação foram em sua maioria realizados em profissionais de saúde e pacientes voluntários (46).
Grandes estudos sorológicos de base populacional foram realizados nesse primeiro momento da pandemia, com o objetivo de analisar a prevalência de anticorpos pós infecção em grandes cidades do mundo. Na Espanha por exemplo, um grande estudo feito entre 27 de abril a 11 de maio de 2020 recrutou 61.075 participantes e revelou uma prevalência anticórpica de 4,6% por meio de imunoensaios (47). Esse tipo de inquérito foi feito no Brasil em 133 cidades sentinelas de todos os estados brasileiros. Foram incluídos 25.025 participantes na primeira coleta (14 a 21 de maio) e 31.165 na segunda (4 a 7 de junho), revelando uma soroprevalência de 1,9% e 3,1% respectivamente (48).
Outros estudos de soroprevalência realizados na cidade de São Paulo em um período anterior ao início da vacinação revelaram frequências que variaram de 6% a 32% em pessoas previamente infectadas pela COVID-19 (49-51). Em São Paulo um dos primeiros trabalhos estimou uma soroprevalência de 6% anticorpos para SARS-CoV-2 em adultos entre os 6 bairros inicialmente mais afetados pela pandemia (49).
Após esse primeiro levantamento, vem sendo realizado um estudo coordenado pelo grupo Fleury - SoroEpi MSP – que objetiva monitorar a prevalência da infecção por SARS-CoV-2 no município de São Paulo. O estudo atualmente conta com 7 fases de coleta e inclusão de participantes, sendo a fase 1 iniciada em 4 de maio de 2020 e
a fase 7 em 9 de setembro de 2021 (52). Os resultados da prevalência anticórpica na população adulta da cidade de São Paulo em cada fase pode ser observada no quadro 1.
Quadro 1 – Soroprevalência de anticorpos anti-SARS-CoV-2 na população adulta da cidade de São Paulo de acordo com o estudo SoroEpi MSP.
Fases Período de coleta Ano Soroprevalência
1 4 a 12 de maio 2020 4,7%
Durante o período de 4 de maio de 2020 a 20 de setembro de 2021, alguns fatores como; o começo de uma nova onda epidêmica de COVID-19, o início da vacinação no Brasil e o surgimento de testes sorológicos mais sensíveis, devem ser levados em consideração.
1.6 Aspectos clínicos e diagnóstico laboratorial da infecção por SARS-CoV-2 O SARS-CoV-2 infecta indivíduos de todas as faixas etárias, em geral, os idosos são mais suscetíveis a COVID-19 e têm maior probabilidade de apresentar um quadro grave da doença, isso pode ser devido a imunossenescencia e maior chance de comorbidades nessa população (53). Os primeiros estudos a relatarem as características clínicas dos pacientes infectados mostraram que muitos pacientes apresentavam doenças de base, incluindo doença cardiovascular, diabetes, hipertensão e doença pulmonar obstrutiva crônica (54, 55).
Os sinais e sintomas da COVID-19 são inespecíficos e o quadro clínico da doença pode variar de pessoa para pessoa, desde a ausência de sintomas à pneumonia grave, e morte (56). Os sintomas da COVID-19 geralmente aparecem entre 2 a 14 dias após a infecção e conforme as recomendações do Ministério da Saúde, as definições de caso suspeito são: indivíduo com quadro respiratório agudo, caracterizado por sensação febril ou febre, acompanhada de tosse ou dor de garganta ou coriza ou dispneia/desconforto respiratório ou pressão persistente no tórax ou saturação de oxigênio menor que 95% em ar ambiente ou coloração azulada dos lábios ou rosto (57).
Segundo o Ministério da Saúde os fatores de risco associados a um agravamento da COVID-19 são tabagismo, obesidade, doenças cardíacas, doenças pulmonares crônicas, imunodepressão e imunossupressão, doença renal em estágio avançado, diabetes mellitus, doenças cromossômicas que causam fragilidade imunológica, câncer, algumas doenças hematológicas e gravidez. Em pacientes imunocomprometidos, o vírus parece ser adquirido na mesma frequência que em indivíduos imunocompetentes, mas estão associados a infecções prolongadas e maior mortalidade (58).
Os testes para COVID-19 disponíveis comercialmente se enquadram atualmente em duas categorias principais. A primeira categoria inclui ensaios moleculares para detecção do RNA viral usando técnicas baseadas em reação em cadeia da polimerase (PCR). A segunda categoria inclui ensaios sorológicos e imunológicos que se baseiam amplamente na detecção de anticorpos produzidos por indivíduos como resultado da exposição ao vírus ou anteriormente vacinados, ou na detecção de proteínas antigênicas em indivíduos infectados (59).
Atualmente o teste padrão ouro para detecção do SARS-CoV-2 é a técnica de PCR em tempo real (qPCR) (60). Este teste geralmente apresenta alta especificidade e sensibilidade, e tempo de execução bastante reduzido, mas requer uma infraestrutura laboratorial com equipamentos e reagentes de custo elevado e pessoal treinado.
No método de qPCR, a fluorescência é medida após cada ciclo e a intensidade do sinal fluorescente reflete a quantidade de ácido nucleico naquele momento específico. Portanto, qPCR também pode fornecer resultados semiquantitativos de acordo com uma curva de calibração construída de amostras padrão diluídas em série (geralmente diluições decimais) com concentrações conhecidas (60).
Na maioria dos indivíduos com infecção sintomática por COVID-19, o RNA viral no esfregaço nasofaríngeo medido pelo limiar do ciclo (Ct) torna-se detectável já no 1° dia dos sintomas. O Ct é o número de ciclos de replicação necessários para produzir um sinal fluorescente, com valores de Ct mais baixos representando cargas de RNA viral mais altas. Um valor Ct inferior a 40 é clinicamente relatado como PCR positivo. Essa positividade começa a diminuir na semana 3 e, subsequentemente, torna-se indetectável (61).
Os testes de antígeno são eficazes na fase aguda da doença e podem detectar as proteínas virais do SARS-CoV-2 em vários tipos de amostras. Algumas das
vantagens do uso desse teste são a rápida resposta que pode ser visualizada em equipamentos pequenos e portáteis, não sendo necessário materiais e equipe altamente especializados para a aplicação dos testes. No entanto embora muito específicos, geralmente ocorre uma perda na sensibilidade quando comparado a métodos moleculares (62).
Os testes sorológicos podem ser uma ferramenta útil para auxiliar o diagnóstico em alguns casos específicos e podem ter um papel importante na identificação da exposição da população ao vírus, visto que alguns indivíduos apresentam um quadro sintomático leve ou inexistente, além de serem uma alternativa menos onerosa do que os métodos moleculares (63).
A pesquisa de anticorpos é especialmente importante para a compreensão da epidemia na comunidade, identificando aqueles indivíduos que adquiriram imunidade (64). Na fase pré-vacinal foi proposto a utilização de testes sorológicos como ferramenta para o diagnóstico da infecção prévia de COVID-19, principalmente em casos assintomáticos, contatos de indivíduos positivos e quando não era possível a realização de testes moleculares (64).
1.7 Resposta Imune do Hospedeiro após a Infecção pelo SARS-CoV-2
Após a infecção por SARS-CoV-2, tanto o sistema imune inato quanto o adaptativo do hospedeiro respondem à infecção. As respostas imunes adaptativas são específicas ao agente, porém mais lentas do que as respostas inatas (65). A resposta Imune adaptativa, composta pelas células B, T CD4 + e T CD8 + possuem papéis diferentes em diversas infecções virais. Embora mais estudos sejam necessários, compreende-se hoje que essa resposta contribui para o controle do SARS-CoV-2, seja em casos leves ou de hospitalização pela COVID-19 (66).
A resposta imune adaptativa é importante na eliminação viral e na memória imunológica de longa duração que visa proteger o hospedeiro da reinfecção por SARS-CoV-2 (67).Em uma infecção por SARS-CoV-2, o vírus é particularmente eficaz em evitar ou retardar o desencadeamento de respostas imunes inatas intracelulares, sendo assim capaz de se replicar sem nenhuma interferência até que as respostas imunes adaptativas sejam iniciadas (68).
Na maior parte dos casos de COVID-19, um atraso temporal nas respostas imunes inatas é suficiente para resultar em infecção assintomática ou doença clinicamente leve, isso acontece porque as respostas das células T e dos anticorpos
ocorrem de forma relativamente rápida e controlam a infecção (69). Estudos de pacientes com COVID-19 agudos e convalescentes observaram que as respostas de células T específicas para SARS-CoV-2 estão significativamente associadas a doenças mais leves (70-73)
Na ausência de uma resposta imune adaptativa, ou ainda se essa resposta
Na ausência de uma resposta imune adaptativa, ou ainda se essa resposta