Estudio rastrea la ruta del Ébola hasta la superficie de la piel
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Los hallazgos sugieren que el contacto con la piel puede ser una vía para la transmisión del Ébola de persona a persona
El Ébola es una enfermedad hemorrágica mortal causada por un virus endémico en partes de África central y oriental y occidental. La mayoría de las personas son conscientes de que una ruta principal de transmisión de persona a persona es a través del contacto con fluidos corporales de una persona infectada. Pero brotes más recientes, incluida la epidemia de Ébola de 2013-2016 en África occidental, demostraron que el virus infeccioso del Ébola (EBOV) también se encuentra en la superficie de la piel de quienes han sucumbido a la infección o en etapas tardías durante la infección. Aunque la evidencia sugiere que el EBOV puede transmitirse por el contacto de la piel con una persona en las últimas etapas de la enfermedad, se sabe muy poco sobre cómo el virus sale del cuerpo y llega a la superficie de la piel.
En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Iowa Health Care y colegas del Instituto de Investigación Biomédica de Texas y la Universidad de Boston han rastreado una ruta celular que utiliza el virus para atravesar las capas interna y externa de la piel y emerger a la superficie de la piel. El estudio identifica nuevos tipos de células dentro de la piel a las que se dirige el EBOV durante la infección y señalan que las muestras de piel humana apoyan activamente la infección por EBOV. En general, los hallazgos, que fueron publicados ayer en Science Advances, sugieren que la superficie de la piel puede ser una vía de transmisión de persona a persona.
“La piel es el órgano más grande del cuerpo humano, pero lamentablemente ha sido poco estudiada en comparación con la mayoría de los demás órganos. Las interacciones del virus del Ébola con las células de la piel no se han estudiado en profundidad hasta ahora”, afirmó Wendy Maury, PhD, profesora de Microbiología e Inmunología de la Universidad de Illinois y autora principal del estudio. “Nuestro trabajo aporta pruebas de una vía mecánica que utiliza el virus del Ébola para salir del cuerpo humano. Una comprensión completa de qué células son el objetivo durante la infección viral es fundamental para el desarrollo racional de estrategias antivirales”.
Un modelo de piel humana ayuda a rastrear el escape del virus del Ébola #
El equipo de investigación, dirigido por Maury y Kelly Messingham, PhD, profesora de Investigación en Dermatología de la UI, desarrolló un nuevo enfoque para examinar qué células dentro de la piel están infectadas por el virus del Ébola. Crearon un sistema de explante de piel humana utilizando biopsias de piel de espesor completo de individuos sanos, que contenían capas de piel más profundas (dérmicas) y superficiales (epidérmicas).
Para estudiar cómo se desplaza el virus del Ébola a través de la piel, los explantos se colocaron con la parte dérmica hacia abajo en un medio de cultivo y se añadieron partículas virales al medio de cultivo para que entraran en la piel desde la parte inferior, lo que simula la salida del virus desde la sangre hasta la superficie de la piel. Los investigadores utilizaron técnicas de rastreo de virus y marcado de células para seguir el recorrido del virus a través de las capas de la piel hasta la superficie superior, identificando qué células se infectaron con el tiempo.
Estudios clínicos y realizados en animales previos habían informado que las células de la piel se infectaban con EBOV, pero no se habían identificado las células específicas a las que atacaba el virus.
En el nuevo estudio, el equipo demostró que el virus del Ébola infectó varios tipos de células diferentes en el explante de piel, incluidos macrófagos, células endoteliales, fibroblastos y queratinocitos. Si bien algunos de estos tipos de células también se infectan con el virus del Ébola en otros órganos, hasta ahora no se había considerado que los queratinocitos, que son exclusivos de la piel, respaldaran la infección por el virus del Ébola.
Propagación rápida #
Curiosamente, la replicación del virus fue más robusta en la capa epidérmica que en las capas dérmicas en términos de gramo. Además, el virus infeccioso se detectó en la superficie epidérmica en tres días, lo que indica que el virus se propaga rápidamente y se desplaza a través de los explantos hacia la superficie de la piel.
Los investigadores también demostraron que los explantos de piel humana pueden servir como modelos de órganos tridimensionales complejos para estudiar la eficacia de los antivirales contra el EBOV, proporcionando un sistema modelo nuevo, muy útil y económico para pruebas terapéuticas.
Por último, el equipo también se centró en las interacciones del EBOV con dos tipos específicos de células de la piel, fibroblastos y queratinocitos, e identificó receptores específicos en estas células que permiten la captación del virus del Ébola.
“Este estudio explora el papel de la piel como una posible vía de infección por el virus del Ébola e identifica, por primera vez, varios tipos de células de la piel que son permisivas a la infección”, afirmó Messingham. “En total, estos hallazgos esclarecen un mecanismo por el cual el virus del Ébola se desplaza a la superficie de la piel y pueden explicar la transmisión de persona a persona a través del contacto con la piel”.
Además de Messingham y Maury, el equipo de estudio incluyó a la investigadora de la UI, Paige Richards, Anthony Fleck, Radhika Patel, Jonah Elliff, Samuel Connell, Tyler Crowe, Juan Munoz Gonzalez, Francoise Gourronc, Jacob Dillard y Aloysius Klingelhutz. Marija Djurkovic y Olena Shtanko del Instituto de Investigación Biomédica de Texas, y Robert Davey de la Universidad de Boston también formaron parte del equipo.
La investigación fue financiada en parte por subvenciones del National Institute of Allergy and Infectious Diseases (Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas) de Estados Unidos.
- El paper Multiple cell types support productive infection and dynamic translocation of infectious Ebola virus to the surface of human skin, an experimental study on human tissue samples was published in Science Advances. Authors: Kelly N. Messingham, Paige T. Richards, Anthony Fleck, Radhika A. Patel, Marija Djurkovic, Jonah Elliff, Samuel Connell, Tyler P. Crowe, Juan Munoz Gonzalez, Francoise Gourronc, Jacob A. Dillard, Robert A. Davey, Aloysius Klingelhutz, Olena Shtanko & Wendy Maury.
English version #
University of Iowa study traces Ebola’s route to the skin surface #
Findings suggest skin contact may be one avenue for person-to-person transmission
Ebola is a deadly hemorrhagic disease caused by a virus that is endemic in parts of East-Central and West Africa. Most people are aware that a primary route for person-to-person transmission is through contact with bodily fluids from an infected person. But more recent outbreaks, including the 2013-2016 Ebola epidemic in West Africa, demonstrated that infectious Ebola virus (EBOV) is also found on the skin’s surface of those who have succumbed to infection or at late times during infection. Although evidence suggests that EBOV can be passed on from skin contact with a person in the later stages of the disease, very little is known about how the virus makes its way out of the body and onto the skin’s surface.
In a new study, researchers at University of Iowa Health Care and colleagues at Texas Biomedical Research Institute and Boston University, have traced a cellular route the virus uses to traverse the inner and outer layers of skin and emerge onto the skin’s surface. The study identifies new cell types within the skin that are targeted by EBOV during infection and shows that human skin specimens actively support EBOV infection. Overall, the findings, which were published Jan. 1 in Science Advances, suggest that the skin’s surface may be one route of person-to-person transmission.
“The skin is the largest organ in the human body yet is woefully understudied compared to most other organs. Interactions of EBOV with skin cells have not previously been extensively examined,” says Wendy Maury, PhD, UI professor of Microbiology and Immunology, and senior author of the study. “Our work provides evidence for one mechanistic avenue that EBOV uses to exit from the human body. A comprehensive understanding of which cells are targeted during virus infection is critical for rational development of antiviral approaches.”
Human skin model helps trace EBOV escape #
The research team, led by Maury and Kelly Messingham, PhD, UI research professor of Dermatology, developed a new approach to examine which cells within the skin are infected by Ebola virus.They created a human skin explant system using full-thickness skin biopsies from healthy individuals, which contained both deeper (dermal), and surface (epidermal) layers of skin.
To study how Ebola virus moves through skin, the explants were placed dermal side down in culture media and virus particles were added to the media so that they entered the skin from the underside, modeling virus egress from the blood to the surface of the skin. The researchers used virus-tracing and cell-tagging techniques to follow the journey of the virus through the skin layers to the upper surface of the skin, identifying which cells were infected over time.
Previous clinical and animal studies had reported that cells within the skin become infected with EBOV, but the specific cells targeted by the virus had not been identified.
In the new study, the team showed that EBOV infected several different cell types in the skin explant, including macrophages, endothelial cells, fibroblasts, and keratinocytes. While some of these cell types are also found to be infected by EBOV in other organs, keratinocytes, that are unique to the skin, had not been previously appreciated to support EBOV infection.
Interestingly, virus replication was more robust in the epidermal layer than the dermal layers on a per gram basis. Additionally, the infectious virus was detected on the epidermal surface within three days, indicating that the virus rapidly spreads and moves through the explants to the skin’s surface.
The researchers also showed that human skin explants can serve as complex, three- dimensional organ models for studying the efficacy of antivirals against EBOV, providing a new, highly useful, and inexpensive model system for therapeutic testing.
Finally, the team also focused on the interactions of EBOV with two specific skin cell types, fibroblasts and keratinocytes, and identified specific receptors on these cells that allow uptake of Ebola virus.
“This study explores the role of the skin as a potential route of Ebola virus infection and identifies, for the first time, several cell types in the skin that are permissive to infection,” says Messingham. “In total, these findings elucidate a mechanism by which EBOV traffics to the skin’s surface and may explain person-to-person transmission via skin contact.”
In addition to Messingham and Maury, the study team included UI researcher Paige Richards, Anthony Fleck, Radhika Patel, Jonah Elliff, Samuel Connell, Tyler Crowe, Juan Munoz Gonzalez, Francoise Gourronc, Jacob Dillard, and Aloysius Klingelhutz, Marija Djurkovic and Olena Shtanko at Texas Biomedical Research Institute, and Robert Davey at Boston University were also part of the team.
The research was funded in part by grants from the National Institute of Allergy and Infectious Diseases.
- El paper Multiple cell types support productive infection and dynamic translocation of infectious Ebola virus to the surface of human skin, an experimental study on human tissue samples was published in Science Advances. Authors: Kelly N. Messingham, Paige T. Richards, Anthony Fleck, Radhika A. Patel, Marija Djurkovic, Jonah Elliff, Samuel Connell, Tyler P. Crowe, Juan Munoz Gonzalez, Francoise Gourronc, Jacob A. Dillard, Robert A. Davey, Aloysius Klingelhutz, Olena Shtanko & Wendy Maury.
