[Role of the immune system in SARS-CoV-2 infection: immunopathology of COVID-19]

Abstract

The immune system is capable of adequately controlling SARS-CoV-2 infection in 81% of patients, whose disease is asymptomatic or who experience moderate symptoms. However, 19% of infected patients develop severe disease which can become critical or fatal. This review article intends to provide an overview of the epidemiological antecedents of β-coronaviruses, describe the mechanisms of SARS-CoV-2 infection, and summarize the rational immunological underpinnings known at present which allow for a better understanding of the immunopathology of COVID-19. The SARS-CoV-2 virus is capable of profoundly altering the behavior of molecular and cellular components of the immune system. The initial decisions of the innate immune system are responsible for a proper or improper response of the adaptive immune system and, along with comorbidities, are directly associated with disease progression.

Keywords: Adaptive immune system; COVID-19; Innate immune system; SARS-CoV-2.

Fig. 1

A. Mecanismo de infección del SARS-CoV-2. 1. El virus se une a través de la proteína S al receptor ACE-2 con ayuda de la proteasa TMRPSS2 y se introduce por endocitosis. 2. Liberación del genoma viral. 3. Translación de la proteína polimerasa viral. 4. Replicación del ARN. 5. Transcripción subgenómica y ensamblaje de la nucleocápside con el ARN genómico. 6. Translación de proteínas estructurales virales a la membrana del retículo endoplasmático y aparato de Golgi. 7. Combinación y ensamblaje de las proteínas Es, E y M con la nucleocápside. 8. Liberación del virus por exocitosis (figura realizada con BioRender). B. Estructura genómica del SARS-CoV-2.

Fig. 2

A. Fase inicial aguda en la infección por SARs-CoV-2. 1. El epitelio alveolar libera PAMP (patrones asociados a los patógenos) y DAMP (patrones asociados al daño). 2. Los macrófagos alveolares reconocen los PAMP y DAMP e inician el proceso de inflamación liberando citocinas proinflamatorias. 3 y 4. Activación del sistema del complemento y desgranulación de mastocitos. 5. Activación de macrófagos derivados de monocitos y células dendríticas productoras de citocinas inmigrantes. 6. Amplificación de la respuesta, alteración de la permeabilidad endotelial aumentando la infiltración de monocitos, células dendríticas y neutrófilos. 7. Presentación antigénica de células dendríticas a linfocitos T en los OLS (órganos linfoides secundarios) y activación de linfocitos B para la producción de anticuerpos específicos. B. Respuesta eficiente del sistema inmune. Neutralización del virus por anticuerpos específicos y apoptosis de las células alveolares infectadas mediante señalización de linfocitos Th y eliminación de estas los Tc. Las células apoptóticas son fagocitadas por macrófagos alveolares. C. Respuesta disfuncional del sistema inmune. Masiva infiltración de células del sistema inmune innato, tormenta de citocinas, profundo daño endotelial y alteración de la permeabilidad del epitelio alveolar (figura realizada con BioRender).