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Estrategias terapéuticas basadas en la nanomedicina para la administración de anticoagulantes. Potencial aplicación en Covid-19

Águila Gómez, María del

Abstract

A finales del año 2019, una nueva enfermedad de carácter vírico estallaba a nivel mundial provocando una pandemia que, a día de hoy, sigue vigente. Esta enfermedad, llamada COVID-19 es una infección provocada por el SARS-COV2. Un virus de la familia coronavirus, no desconocida para la población mundial ya que, previamente surgieron otros virus SARS y MERS aunque con tasas de infección mínimas. La alta incidencia de la enfermedad COVID-19 ha llevado a la búsqueda de nuevas estrategias terapéuticas no desarrolladas anteriormente. La enfermedad provocada por el coronavirus se transmite, generalmente, por la inhalación de gotículas y partículas respiratorias muy pequeñas que contienen el virus. En función de la afectación de cada paciente, se pueden diferenciar estadíos que abarcan desde los asintomáticos hasta la muerte del paciente. En pacientes diagnosticados con COVID-19 severa, uno de los síntomas más representativos es la alteración de la cascada de coagulación, dando lugar a procesos trombóticos. El tratamiento de estos episodios puede incluir fármacos anticoagulantes para promover la disolución del trombo pero, como desventaja, dichos principios activos se caracterizan por poseer numerosos efectos secundarios. Uno de los más llamativos y graves es la probabilidad de hemorragia en otras partes del cuerpo diferentes a la zona donde se formó el trombo. Dicho inconveniente podría solventarse por el uso de una nueva ciencia emergente, la nanotecnología. Ésta, aplicada a la medicina podría ofrecer numerosas ventajas para el tratamiento con estos fármacos ya que los nanosistemas pueden ser dirigidos específicamente al coágulo, sin provocar efecto en el resto del cuerpo y, por lo tanto, evitando así las posibles hemorragias. Aunque no estén orientadas para el tratamiento de la coagulación, prueba de la utilidad de esta ciencia en la enfermedad, es el desarrollo de las vacunas para el virus (Pfizer y Moderna). Vacunas formuladas con nanopartículas lipídicas que contienen el ARNm del virus.

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TRABAJO FIN DE MÁSTER ESTRATEGIAS TERAPÉUTICAS BASADAS EN LA NANOMEDICINA PARA LA ADMINISTRACIÓN DE ANTICOAGULANTES. POTENCIAL APLICACIÓN EN COVID-19 CURSO 2020-2021 FACULTAD DE FARMACIA MARÍA DEL ÁGUILA GÓMEZ UNIVERSIDAD DE SEVILLA FACULTAD DE FARMACIA TRABAJO FIN DE MÁSTER MÁSTER UNIVERSITARIO EN ESPECIALIZACIÓN PROFESIONAL EN FARMACIA. ESPECIALIDAD INDUSTRIA FARMACÉUTICA ESTRATEGIAS TERAPÉUTICAS BASADAS EN LA NANOMEDICINA PARA LA ADMINISTRACIÓN DE ANTICOAGULANTES. POTENCIAL APLICACIÓN EN COVID-19 AUTORA: MARÍA DEL ÁGUILA GÓMEZ TUTORA: MARIA DOLORES CAYERO OTERO TIPOLOGÍA: REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA DEPARTAMENTO: FARMACIA Y TECNOLOGÍA FARMACÉUTICA Lugar y fecha de presentación: Sevilla, 12 de JULIO 2021 ÍNDICE 1. RESUMEN ....................................................................................................................... 1 2. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 2 2.1. Descripción del virus ................................................................................................. 3 2.2. Fisiopatología ............................................................................................................ 6 2.3. Estadios de la enfermedad y síntomas ........................................................................ 8 2.4. Síntomas extrapulmonares ....................................................................................... 11 2.5. Prevención ............................................................................................................... 14 3. OBJETIVOS ................................................................................................................... 14 4. METODOLOGÍA ........................................................................................................... 15 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN...................................................................................... 17 5.1. Líneas de tratamiento ............................................................................................... 17 5.1.1. Agentes antirretrovirales ....................................................................................... 19 5.1.2. Corticoides ............................................................................................................. 21 5.1.3. Antirreumáticos y antiprotozoarios ......................................................................... 22 5.1.4. Inmunomoduladores ............................................................................................... 24 5.1.5. Antihelmínticos ...................................................................................................... 27 5.1.6. Anticuerpos............................................................................................................ 27 5.1.7. Antiplaquetarios y anticoagulantes ......................................................................... 28 5.2. Coagulación y COVID-19 ....................................................................................... 29 5.3. La terapia anticoagulante para el COVID-19 ............................................................ 35 5.3.1. Heparinas ......................................................................................................... 37 5.3.2. Alteplasa .......................................................................................................... 39 5.3.3. Dornasa alfa ..................................................................................................... 41 5.4. La nanomedicina ..................................................................................................... 45 5.5. Nanomedicina y anticoagulantes .............................................................................. 48 5.5.1. Nanotransportadores de heparinas .................................................................... 49 5.5.2. Nanotransportadores de alteplasa ..................................................................... 51 5.5.3. Nanotransportadores de dornasa alfa ................................................................ 56 5.6. Las vacunas y la nanomedicina. Pfizer y Moderna ................................................... 56 6. CONCLUSIONES .......................................................................................................... 59 7. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................ 60 ÍNDICE FIGURAS Y TABLAS Figura 1. Imagen de microscopio electrónico de transmisión (TEM) de viriones del SARS-CoV-2…………………………………………………………………………….2 Figura 2. (A) Distribución de la ACE2 en algunos órganos y síntomas por la infección del COVID-19. (B) Relación entre la ACE2 y el daño cardiovascular producido por el SARS-CoV-2…………………………………………………………………………….4 Figura 3. Principales proteínas estructurales del SARS-CoV-2………...……….……...5 Figura 4. Fisiopatología del COVID-19……………………………….….….…………6 Figura 5. Papel de la ACE2 en la modulación de la presión arterial en sistema reninaangiotensina-aldosterona………………………………………………………………...7 Figura 6. Clasificación de los síntomas del COVID-19 según la OMS………...…..…10 Figura 7. Fases clave en la progresión de la enfermedad……………………..……….11 Figura 8. Manifestaciones extrapulmonares del COVID-19…………………...……...12 Figura 9. Gráfico representativo de la evolución en el número de publicaciones en Scopus con la búsqueda “covid-19 and nanoparticles”………………………….…..………...16 Figura 10. Gráfico representativo de la evolución en el número de publicaciones en Scopus con la búsqueda “nanoparticles and anticoagulants”……………...………….16 Figura 11. (A) Algoritmo propuesto del tratamiento para el COVID-19 basado en los estudios actuales. (B) Posibles estrategias de tratamiento para los síntomas progresivos de los pacientes con COVID-19………………………………………….…….….…...18 Figura 12. Posibles dianas celulares y moleculares donde actúan los fármacos utilizados para el tratamiento del COVID-19……………………………..……………….……...19 Figura 13. Mecanismos de inhibición del SARS-CoV-2 por la cloroquina, hidroxicloroquina y el remdesivir………………………………………………………23 Figura 14. Mecanismos propuestos de la transmisión del SARS-CoV-2 y su relación con la trombosis………………………………………………………………….……...…..31 Figura 15. Representación esquemática de la activación del sistema del complemento por el SARS-CoV-2 que deriva en la formación de coágulos de sangre en diferentes órganos………………………………………………………………………………….34 Figura 16. Depósito de fibrina en los pulmones durante el ARDS y degradación por la administración nebulizada de tPa…………………………………….……………...….40 Figura 17. Beneficios de la terapia anticoagulante en la infección por el COVID-19...41 Figura 18. Hipótesis sobre la interacción entre los neutrófilos y la hiperinflamación en el COVID-19……………………………………………………………………………...41 Figura 19. Formación excesiva de NET puede derivar en una variedad de patologías serias……………………………………………………………………………………43 Figura 20. Actividad antiviral de la dornasa alfa……………………………..……….44 Figura 21. Estrategias basadas en nanomedicina para el desarrollo de fármacos y vacunas frente al COVID-19………………………………………………….…………..……..46 Figura 22. Nanoportadores utilizados para el desarrollo de fármacos………..……….47 Figura 23. Nano y micropartículas de heparinas de bajo peso molecular a través de diferentes rutas………………………………………………………………………….49 Figura 24. Transportadores basados en nanomedicina para activadores de plasminógeno…………………………………………………………………………...51 Figura 25. Síntesis de nanogel. Esquema de la síntesis de partículas núcleo-capa y fabricación de FSN con la posterior carga de tPa mediante una técnica de rehidratación……………………………………………………………………………52 Figura 26. Estrategia de administración de precisión utilizando la focalización magnética y la liberación activada por ultrasonido………………………….......................………55 Tabla 1. Relación entre la coagulopatía y el COVID-19……………..……….………..30 1 1. RESUMEN A finales del año 2019, una nueva enfermedad de carácter vírico estallaba a nivel mundial provocando una pandemia que, a día de hoy, sigue vigente. Esta enfermedad, llamada COVID-19 es una infección provocada por el SARS-COV2. Un virus de la familia coronavirus, no desconocida para la población mundial ya que, previamente surgieron otros virus SARS y MERS aunque con tasas de infección mínimas. La alta incidencia de la enfermedad COVID-19 ha llevado a la búsqueda de nuevas estrategias terapéuticas no desarrolladas anteriormente. La enfermedad provocada por el coronavirus se transmite, generalmente, por la inhalación de gotículas y partículas respiratorias muy pequeñas que contienen el virus. En función de la afectación de cada paciente, se pueden diferenciar estadíos que abarcan desde los asintomáticos hasta la muerte del paciente. En pacientes diagnosticados con COVID-19 severa, uno de los síntomas más representativos es la alteración de la cascada de coagulación, dando lugar a procesos trombóticos. El tratamiento de estos episodios puede incluir fármacos anticoagulantes para promover la disolución del trombo pero, como desventaja, dichos principios activos se caracterizan por poseer numerosos efectos secundarios. Uno de los más llamativos y graves es la probabilidad de hemorragia en otras partes del cuerpo diferentes a la zona donde se formó el trombo. Dicho inconveniente podría solventarse por el uso de una nueva ciencia emergente, la nanotecnología. Ésta, aplicada a la medicina podría ofrecer numerosas ventajas para el tratamiento con estos fármacos ya que los nanosistemas pueden ser dirigidos específicamente al coágulo, sin provocar efecto en el resto del cuerpo y, por lo tanto, evitando así las posibles hemorragias. Aunque no estén orientadas para el tratamiento de la coagulación, prueba de la utilidad de esta ciencia en la enfermedad, es el desarrollo de las vacunas para el virus (Pfizer y Moderna). Vacunas formuladas con nanopartículas lipídicas que contienen el ARNm del virus. Palabras clave: COVID-19, tratamiento, anticoagulantes, nanomedicina y nanopartículas. 2 2. INTRODUCCIÓN La enfermedad producida por el COVID-19 se ha convertido en uno de los mayores desafíos de salud desde la pandemia de gripe española 100 años atrás (McFadyen et al., 2020). Dada la biología desconocida del virus y su elevada tasa de transmisión, ha habido un gran esfuerzo global para entender las dimensiones patológicas de la enfermedad, que incluyen el aislamiento del virus, la identificación de su secuencia genética y la búsqueda de opciones terapéuticas apropiadas para su tratamiento (Hushmandi et al., 2020). El SARS-CoV-2 se trasmite de persona a persona principalmente a través de estornudos y tos con las gotitas de saliva o la secreción nasal, además del contacto directo con personas infectadas y el contacto indirecto con superficies utilizadas inmediatamente por personas infectadas (Ellah et al., 2020). El periodo de incubación es aproximadamente de 2-14 días, durante el cual las partículas del virus están presentes en las secreciones de las personas, pudiendo infectar a otras, incluso si la persona es asintomática. La OMS ha estimado el número reproductivo básico del virus entre 1’4-2’5, pero otros estudios asumieron que es alrededor de 3’3. Además, la transmisión viral podría ser posible hasta 10 días después del inicio de los primeros síntomas (Choi et al., 2021). A escala microscópica, los viriones del SARS-CoV-2 tienen el siguiente aspecto mostrado en la Figura 1: Figura 1. Imagen de microscopio electrónico de transmisión (TEM) de viriones del SARS-CoV- 2 (Ruiz-Hitzky et al., 2020). 3 2.1. Descripción del virus El síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) es un virus de ARN localizado genéticamente dentro de la familia Coronaviridae y concretamente dentro del género de los Betacoronavirus (junto con los virus MERS-CoV y SARS-CoV), que son capaces de infectar al hombre y que usa la glicoproteína (proteína 180-kDa spike) para unirse al receptor de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), principal receptor de entrada viral (Brodin, 2021; Stasi et al., 2020). Esta proteína spike, está formada por dos subunidades, la S1 que induce la unión viral a los receptores de la superficie de la célula huésped y la S2 que media la fusión de la célula del hospedador con la membrana viral (Choi et al., 2021; McFadyen et al., 2020). Dentro de la subunidad S1, es donde se encuentra el dominio de unión al receptor (RBD) (Choi et al., 2021). Esta proteína S es el mayor determinante inmunogénico del SARS-CoV-2 (Abdellatif et al., 2021; Jones et al., 2020). Después de la unión de S1 con ACE2, para que se dé la fusión de la membrana es necesaria la presencia de la proteasa transmembrana serina 2 (TMPRSS2), que se unirá a la subunidad S2 para así producirse la completa entrada del virus en la célula del huésped (Ghebrehiwet y Peerschke, 2020; Gupta et al., 2020; Matheson y Lehner, 2020). La interacción entre el SARS-CoV-2 y la ACE2 es crucial para determinar el tropismo tisular y la progresión desde los estadios tempranos de la enfermedad hasta la enfermedad en sí del COVID-19 (Matheson y Lehner, 2020). Otra proteína que interviene en la entrada del virus a las células es la Neuropilina 1 (NRP1); aunque su funcionamiento no está claro hoy en día, ésta podría aumentar las células infectadas y, por consiguiente, la infectividad del virus (Matheson y Lehner, 2020). Este virus, el SARS-CoV-2 descubierto por primera vez en Wuhan (China), es el responsable de la enfermedad de la COVID-19 que ha infectado a alrededor de 176 millones de personas y ha provocado la muerte de más de 3,81 millones de personas globalmente, a fecha del 15 de junio de 2021. La ACE2 es una proteína transmembrana, cuya amplia distribución está estrechamente relacionada con las secuelas clínicas del COVID-19 (Figura 2A) (Wu et al., 2020). Sus manifestaciones fisiopatológicas se muestran a través del sistema reninaangiotensina-aldosterona (RAAS), el sistema del complemento y la cascada de coagulación (Curran et al., 2020). Tal es su distribución, que varios informes han mostrado abundante expresión de la misma enzima en el epitelio intestinal, lo que conlleva a la diseminación viral a través de las heces (Brodin, 2021). En condiciones 4 normales, esta enzima desempeña un papel protector cardiovascular ya que transforma la angiotensina II en angiotensina 1-7 la cual promueve una actividad antiinflamatoria, antifibrinolitica, antioxidativa y vasodilatadora; no obstante, al ser a la vez esta enzima la principal receptora de entrada viral del SARS-CoV-2, se desregula y provoca un aumento de la cantidad de angiotensina II que conlleva el daño cardiovascular (Wu et al., 2020). En este contexto, los daños cardiovasculares producidos en los pacientes con COVID-19 resultan de la pérdida de protección cardiovascular mediada por la ACE2 (Figura 2B) (Wu et al., 2020). Figura 2. (A) Distribución de la ACE2 en algunos órganos y síntomas por la infección del COVID-19. (B) Relación entre la ACE2 y el daño cardiovascular producido por el SARS-CoV-2 (Wu et al., 2020). En los últimos estudios se ha demostrado la elevada afinidad del SARS-CoV-2 por la ACE2 frente a otro virus como el SARS-CoV. Esto podría explicar la rápida transmisibilidad del virus en cuestión, aun cuando se presenta la enfermedad de forma asintomática en los pacientes dificultando así el aislamiento para contener la expansión del virus (Gupta et al., 2020; Matheson y Lehner, 2020); y aunque la tasa de mortalidad de este virus con respecto al SARS-CoV y el MERS-CoV sea menor, esta alta afinidad por el receptor hace que sea un virus más peligroso (Al-Hatamleh et al., 2021). Andersen et al (2020) en sus estudios también resaltan la alta afinidad de la proteína spike frente a 11 Figura 7. Fases clave en la progresión de la enfermedad. El SARS-CoV-2 se una a la ACE2. La infección inicial en el tracto respiratorio superior suele ser asintomática, pero esos pacientes pueden transmitir el virus. Para aquellos que desarrollan síntomas, alrededor del 90% tienen neumonitis, causado por la infección de las células del tracto respiratorio bajo. Alguno de estos pacientes puede sufrir una progresión severa de la enfermedad con disrupción de la barrera epitelial-endotelial e intervención multiorgánica (Matheson y Lehner, 2020). 2.4. Síntomas extrapulmonares Las derivaciones sistémicas o extrapulmonares de la infección por COVID-19 puede deberse a la infección (mediada por ACE2) de los neumocitos tipo II dando lugar, como se ha citado previamente, a una neumonitis viral. Ello provoca la extensión de la lesión pulmonar aguda con la concomitante ruptura del epitelio respiratorio y daño endotelial, pudiendo llegar la infección de esta forma al resto del organismo. El reto clínico es la parada de este deterioro, el cual se cree que está relacionado con el sistema inmune adaptativo, los anticuerpos y células T, centrando la atención en el uso de terapias inmunomoduladoras en pacientes que presentan un caso grave de la enfermedad (Matheson y Lehner, 2020). Una de las principales causas de los síntomas o complicaciones extrapulmonares, se debe a la alta expresión del receptor viral ACE2 en muchas partes del cuerpo (Liu et al., 2020). Por todo ello, las consecuencias del COVID-19 no se limitan exclusivamente a manifestaciones pulmonares, sino que también se puede presentar en forma de 12 complicaciones sistémicas (Figura 8) en algunos órganos y/o alteraciones en los valores normales fisiológicos (Gupta et al., 2020). Figura 8. Manifestaciones extrapulmonares del COVID-19 (Gupta et al., 2020). De forma detallada, las complicaciones principales extrapulmonares, a día de hoy, son las siguientes (Gupta et al., 2020): - Manifestaciones hematológicas y relacionadas con el sistema inmune: los pacientes presentan linfopenia, leucocitosis, neutrofilia, trombocitopenia (complicación común asociado a un elevado riesgo de mortalidad) (Abu-Farha et al., 2020). En cuanto a los marcadores inflamatorios, se darán elevaciones de la tasa de sedimentación globular, proteína C-reactiva, ferritina, IL-6, lactato deshidrogenasa, elevados niveles de dímero D, fibrinógeno y tiempo de protrombina elevados, lo que lleva a microtrombosis. Según los estudios de Choi et al (2021), el estado de hipercoagulabilidad es una característica distintiva en los pacientes de COVID-19 (Choi et al., 2021). - Manifestaciones cardiovasculares: isquemia miocárdica e infarto de miocardio (tipo 1 y 2), miocarditis, arritmia, miocardiopatía y shock cardiogénico. 13 La expresión de ACE2 es alta en los cardiomiocitos lo que permite una lesión viral directa; en particular, los pacientes con enfermedad vascular previa tienden a expresar ACE2 en grandes proporciones en el endotelio, por ello tienen mayor riesgo (Choi et al., 2021). - Manifestaciones renales: lesión renal aguda, anormalidades de electrolitos (hiperpotasemia, hiponatremia e hipernatremia), proteinuria, hematuria y acidosis metabólica. - Manifestaciones gastrointestinales y hepatobiliares: náuseas y/o vómitos, diarrea, dolor abdominal, anorexia, casos raros de isquemia mesentérica y gastrointestinal. - Manifestaciones endocrinas: hiperglucemia, cetoacidosis, cetosis euglucémica y enfermedad grave en pacientes con diabetes preexistente y/u obesidad. - Manifestaciones neurológicas y oftalmológicas: dolor de cabeza, mareos, anosmia, ageusia, anorexia, mialgias, fatiga, encefalopatía, encefalitis, síndrome de Guillain-Barré, encefalopatía necrosante hemorrágica y conjuntivitis. Aunque en gran parte es desconocido, el SARS-CoV-2 parece invadir el cerebro por transporte axonal retrógrado a través de la placa cribiforme o del sistema circulatorio sistémico dañando así los tejidos neuronales. Sin embargo, algunos estudios han inferido que el daño a los nervios se debe a la inflamación y trombosis causada por el virus (Choi et al., 2021). La enfermedad producida por la COVID-19, se puede presentar de forma aguda o severa en función de la clínica de los pacientes y en algunos casos, incluso algunos síntomas pueden permanecer durante un tiempo conociéndose como COVID persistente. En el primero de los casos, dependerá de factores como el sexo, la presencia de comorbilidades como la obesidad, la hipertensión, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica y enfermedades cardiovasculares que se asocian con un desarrollo de la enfermedad del COVID de forma seria o grave. También el tabaco se considera otro factor de riesgo a tener en cuenta ya que induce la expresión de la ACE2, lo que le permite al virus como hemos comentado anteriormente, entrar en las células pudiendo influir en la invasión viral y los efectos negativos en los pulmones (Brodin et al., 2021). 14 Por otra parte, el COVID persistente ocurre cuando los típicos síntomas tienen una duración superior a los dos meses de duración. Entre éstos encontramos cansancio persistente, mialgias, desregulación autonómica manifestada como el síndrome de taquicardia ortostática postural, termorregulación anormal, alteraciones intestinales y manifestaciones en la piel (Brodin, 2021). 2.5. Prevención Siempre es mejor prevenir que curar para combatir cualquier infección. Para hacer frente al COVID-19 y su rápida difusión, lo recomendable es seguir las medidas preventivas: lavarse las manos con frecuencia y utilizar desinfectantes, usar mascarillas de protección individual, mantener al menos un metro de distancia y cubrir la boca/nariz al toser o estornudar. También es clave que las personas sospechosas hagan cuarentena y las infectadas se aíslen; fundamental para cortar la propagación del virus en los distintos grupos de población (Bhavana et al., 2020). 3. OBJETIVOS El principal objetivo de este trabajo de revisión bibliográfica es el estudio de la aplicación de la nanomedicina para la administración de agentes fibrinolíticos y/o anticoagulantes para el tratamiento de COVID severo. Esto se ha llevado a cabo mediante una serie de objetivos parciales: - Conocer la etiología, fisiopatología, estadios y síntomas de la enfermedad del COVID-19. - Revisar los últimos avances en los tratamientos que se están utilizando para tratar la infección. - Dilucidar los efectos secundarios que producen los anticoagulantes o fibrinolíticos fuera de su diana de acción. - Presentar la nanomedicina como posible solución potencial antes los problemas de los anticoagulantes y su aplicación frente al SARS-CoV-2. - Poner de manifiesto las ya demostradas ventajas de la nanomedicina en forma de vacunas contra el COVID-19. 15 4. METODOLOGÍA Este Trabajo Fin de Máster es una Revisión Bibliográfica y, para su realización, se ha consultado diferentes artículos de revistas científicas obtenidas de numerosas bases de datos como son: Pubmed, ISI web of Knowledge, Public Library of Science (PLOS), Medline, Science direct, Intramed. Las palabras clave para la búsqueda han sido: COVID-19, symptoms of COVID-19, COVID treatment, coagulation and COVID-19, anticoagulants and COVID-19, problems of anticoagulants in COVID-19, use of polymer nanoparticles in COVID-19, alteplase and COVID-19, rtPa and COVID-19, recombinant tissue plasminogen activator and COVID-19, nanomedicine and anticoagulants in COVID-19, anticoagulants and polymer nanoparticles, heparins in polymer nanoparticles, heparins encapsulated por COVID- 19, heparins and nanomedicine for COVID-19, PLGA nanocarriers and COVID-19, nanomedicine and COVID-19. Los criterios de selección o filtros utilizados fueron: review, free full text, clinical trial. No se ha tenido en cuenta el filtro por años porque se trata de una enfermedad reciente, surgida en 2019. En resumen, para el desarrollo del presente trabajo de revisión bibliográfica se ha tenido en cuenta un total de 74 referencias (incluyendo artículos científicos, libros y capítulos de libros) En la búsqueda bibliográfica realizada y como se observa en los siguientes gráficos (Figura 9 y 10), se comprueba como el número de publicaciones en relación con dicha investigación ha ido aumentando en los últimos años a partir de los primeros casos de COVID-19, y por el avance progresivo en las investigaciones sobre la nanomedicina y nanopartículas, que no deja de ser a día de hoy, una ciencia emergente. 16 Figura 9. Gráfico representativo de la evolución en el número de publicaciones en Scopus con la búsqueda “covid-19 and nanoparticles” En la Figura 9 se puede comprobar como las investigaciones y la generación de publicaciones científicas en este campo de la nanomedicina y su aplicación en el COVID- 19, ha ido aumentando de forma acusada desde que surgió la citada enfermedad en el año 2019 y según el gráfico, se espera que esta tendencia continúe en los próximos años. Figura 10. Gráfico representativo de la evolución en el número de publicaciones en Scopus con la búsqueda “nanoparticles and anticoagulants” En esta otra gráfica (Figura 10), se observa como con las palabras de búsqueda “nanoparticles and anticoagulants” la tendencia en la publicación de artículos también ha ido aumentando en los últimos años, con sus picos y valles, hasta principios del 2020, 17 año en el que se observa una pronunciada caída en el número de publicaciones de forma drástica; no obstante, se tendría que comprobar la evolución a lo largo del presente año 2021, ya que los últimos estudios y como se pretende recoger en dicha revisión, se muestra la prometedora implicación de la nanomedicina en el uso de anticoagulantes para los estadíos más graves de la enfermedad del COVID-19. 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Una vez conocida la fisiopatología de la enfermedad, los estadíos, los síntomas… a lo largo de este año se han buscado numerosas alternativas de tratamiento frente a este nuevo virus. La nanomedicina, ofrece numerosas oportunidades contra las infecciones por coronavirus en el campo de la vacunación, diagnóstico y tratamiento; sin embargo, a pesar de estas intervenciones, sigue siendo un gran desafío traducir las nanopartículas de forma segura de la innovación del laboratorio a la clínica. Esto es evidente por ejemplo en el caso de las vacunas RBD basadas en nanopartículas, donde RBD es una secuencia variable en el genoma del CoV, o también desde el punto de vista de la ampliación de producción de nanopartículas (Ellah et al., 2020). 5.1. Líneas de tratamiento Actualmente, no hay fármacos efectivos para la infección por el SARS-CoV-2 y se sabe que llevará tiempo desarrollar medicamentos que sean efectivos y específicos para el tratamiento de esta enfermedad (Choi et al., 2021). Por ello, la atención se centra en el reposicionamiento terapéutico, siendo las principales clases de fármacos utilizados los siguientes: agentes antivirales, inhibidores de la inflamación, heparinas de bajo peso molecular, anticoagulantes, plasma e inmunoglobulinas hiperinmunes (Choi et al., 2021; Stasi et al., 2020). Basándose en los diferentes estadios de esta enfermedad y en las investigaciones, durante el comienzo de la infección se utilizará los agentes antivirales para prevenir la progresión de la enfermedad. Esta clase de fármacos bloquea la entrada o la replicación del virus en las células del hospedador, traduciéndose en una disminución de la carga viral, un acortamiento del tiempo de recuperación y un alivio de los síntomas en las vías respiratorias. Si se utilizaran en esta fase fármacos inmunosupresores, se podría producir un crecimiento viral explosivo y, por ello, los agentes inmunomodulatorios se utilizarán para los pacientes críticos, junto con los antiinflamatorios, para prevenir el daño tisular 18 mediado por la inflamación sistémica (Choi et al., 2021; Matheson y Lehner, 2020; Stasi et al., 2020). En definitiva, lo ideal sería una combinación de terapia dirigida en los puntos críticos de los diversos sistemas activados por la COVID-19 como lo son: (i) el sitio de unión viral, (ii) la activación del sistema de complemento, (iii) la coagulación de la sangre y (iv) los receptores de citocinas, que podrían proporcionar una opción terapéutica más eficiente (Ghebrehiwet y Peerschke, 2020). Los algoritmos actuales que se utiliza para hacer frente a la enfermedad del COVID- 19, se muestra en la Figura 11A Y 11B: A. B. Figura 11. (A) Algoritmo propuesto del tratamiento para el COVID-19 basado en los estudios actuales (Stasi et al., 2020). (B). Posibles estrategias de tratamiento para los síntomas progresivos de los pacientes con COVID-19 (Choi et al., 2021). § En las primeras etapas de COVID-19, uno o una combinación de agentes antivirales podría usarse como una opción de tratamiento profiláctico o temprano para disminuir la carga viral, transmisión y prevenir la progresión a la etapa posterior de la enfermedad. *En la etapa inicial, se podría realizar un ajuste específico de la terapia con glucocorticoides, necesario en función de razones específicas por ejemplo, en pacientes con insuficiencia suprarrenal. 19 ** Según el estado clínico, los anticoagulantes podrían administrase para prevenir fenómenos trombóticos a partir de la circulación pulmonar como consecuencia de la hiperinflamación. Un resumen de los fármacos en uso para el tratamiento de la COVID-19 se muestra en la siguiente Figura 12, donde están clasificados en función de la diana celular o molecular sobre las que actúan: Figura 12. Posibles dianas celulares y moleculares donde actúan los fármacos utilizados para el tratamiento del COVID-19 (Zuo et al., 2021). A continuación, se muestran los fármacos que se utilizan para el tratamiento de los síntomas provocados por el virus como aquellos que se emplean para frenar la diseminación/replicación viral: 5.1.1. Agentes antirretrovirales Lopinavir / ritonavir: combinación de fármacos antirretrovirales usados para el tratamiento del VIH/SIDA (Scarabel et al., 2021); actualmente con los resultados de diversos estudios se ha establecido que la combinación de ambos fármacos resulta beneficiosa en el momento del diagnóstico de la enfermedad del COVID-19 (Hushmandi et al., 2020). El lopinavir actúa inhibiendo la proteasa de aspartato del VIH, mientras que el ritonavir aumenta la concentración del lopinavir inhibiendo el citocromo P450 (Chen et al., 2020). Esta combinación de medicamentos han sido uno de los más usados en esta emergencia sanitaria para los pacientes con síntomas poco severos y en los primeros 20 estadios de la enfermedad, tratados tanto en su domicilio como en el hospital. Previas experiencias con el SARS-CoV-1 y el MERS, sugieren que estos medicamentos pueden mejorar los parámetros clínicos de los pacientes (Stasi et al., 2020). También se ha probado su combinación con el interferón beta-1b, mostrando un alivio de los síntomas y menor duración de la diseminación viral y la estancia hospitalaria en pacientes con COVID-19 leve y moderado (Zuo et al., 2021). Algunos de los efectos secundarios reportados son gastrointestinales principalmente como náuseas, vómitos y diarrea, pérdida de apetito y en algunos casos serios como reacciones alérgicas, arritmias, pancreatitis y problemas en el hígado (Haushmandi et al., 2020). En la actualidad, la eficacia y la seguridad de dicho tratamiento no se ha confirmado aún debido a la controversia en los resultados, por lo que se requiere más evidencia clínica para su evaluación (Zuo et al., 2021). Remdesivir: es un profármaco análogo del nucleótido adenosina que fue descubierto para el tratamiento del virus del Ébola, el MERS y el SARS (Scarabel et al., 2021) y usado actualmente en los casos severos y moderados de COVID-19. Inhibe la replicación del virus de ARN bloqueando la actividad enzimática de la ARN-polimerasa dependiente de ARN (RdRP), como se muestra en la Figura 11 (Choi et al., 2021; Stasi et al., 2020). Se trata de un profármaco cuya forma activa es GS-441524, que además de bloquear a la enzima RdRP, provoca mutaciones y una disminución en la producción de ARN del virus (Hushmandi et al., 2020). La información disponible de distintos estudios muestra que los pacientes tratados con este fármaco tienen de media un periodo de hospitalización en torno a los 11 días, frente a los 15 días de los placebos. La mortalidad estimada es de aproximadamente el 7% cuando los pacientes son tratados con remdesivir, frente al 11,9% de los tratados con el placebo. Los resultados de los estudios sugieren empezar el tratamiento con este fármaco antes de que comience la progresión del daño en los pulmones y la posterior ventilación mecánica (Stasi et al., 2020). También en población especial como las mujeres embarazadas y de postparto con COVID-19 grave, recibieron este fármaco como uso compasivo obteniendo altas tasas de recuperación, con bajo riesgo de sufrir eventos adversos graves (Zuo et al., 2021). 27 5.1.5. Antihelmínticos Ivermectina: Es un fármaco con propiedades antiparasitarias, antibacterianas, anticancerígenas y con efectos antinflamatorios. Recientemente se está investigando por sus propiedades antivirales ya que se une a la importina Alpha/beta-1 nuclear previniendo el transporte intranuclear del SARS-CoV-2 (Choi et al., 2021). En pacientes que requirieron mayor aporte de oxígeno o soporte ventilatorio, la aplicación de la ivermectina se asoció con menor mortalidad; además, su utilización como terapia complementaria fue útil para una mejor eficacia y disminuir la estancia hospitalaria (Zuo et al., 2021). Se estudió su actividad en un cultivo infectado por el virus, mostrándose a las dos horas una reducción considerable del ARN viral; sin embargo, la concentración plasmática requerida para la eficacia antiviral detectada in vitro es de una 10 veces mayor que la dosis aprobada (Zuo et al., 2021) para uso humano. Con todo ello, es necesario más investigación y más seguimiento clínico para demostrar la eficacia de la ivermectina en pacientes con COVID-19 y establecer la dosis óptima y la estrategia de combinación adecuada (Choi et al., 2021; Zuo et al., 2021). 5.1.6. Anticuerpos Los anticuerpos extraídos de la sangre de los pacientes recuperados (plasma de personas convalecientes), sirven como alternativa terapéutica que actualmente se encuentra en estudio (Stasi et al., 2020), y que se presenta como un tratamiento prometedor para los pacientes cuyo organismo no sea capaz de producir suficientes anticuerpos para hacer frente a la enfermedad (Bhavana et al., 2020). Se estima que la dosis de anticuerpos crítica para tratar a una persona afectada por el SARS-CoV-2 requiere de al menos tres pacientes que se hayan recuperado de la infección (Stasi et al., 2020), siempre que no hayan pasado más de dos semanas después de la recuperación para que se pueda asegurar de esta forma altos títulos de anticuerpos (Yang, 2021). El corto periodo entre la pandemia y el tratamiento considerado significa que actualmente hay pocas pruebas disponibles sobre la seguridad y la eficacia del uso de inmunoglobulinas plasmáticas en el tratamiento de estos pacientes. Los principales resultados de los estudios obtenidos demuestran una mejoría clínica y de supervivencia en todos los pacientes. Estos hallazgos deben confirmarse mediante algunos ensayos clínicos (Stasi et al., 2020). Los anticuerpos neutralizantes obtenidos del plasma de pacientes recuperadas de la enfermedad podrían unirse a S1-RBD, limitando de esta forma la entrada viral. Su 28 especificidad hace que este tratamiento sea una opción importante que considerar para los pacientes con COVID-19 (Zuo et al., 2021). Recientemente se ha informado que el tratamiento con el plasma puede ayudar a tratar esta infección, pero no reduce la tasa de mortalidad en pacientes críticamente enfermos en fase terminal ya que los efectos multiorgánicos producidos son tan grandes a este nivel, que el sistema inmune no puede combatirlo, por lo que este tratamiento debería ser iniciado antes (Zuo et al., 2021). La FDA indica tres vías que permiten el uso del plasma de pacientes convalecientes para determinar, a través de estudios clínicos, la eficacia de la administración del plasma: (a) a través de la participación en ensayo clínico; (b) acceso extendido (que proporciona a los pacientes con una enfermedad grave o mortal la oportunidad de obtener un tratamiento médico fuera del ensayo clínico, en ausencia de disponibilidad de tratamientos alternativos); (c) nuevo fármaco de investigación de emergencia (el médico puede solicitar esto para un solo paciente si cree que el tratamiento puede ser necesario con urgencia por las condiciones graves o potencialmente mortales que están experimentando) (Stasi et al., 2020). 5.1.7. Antiplaquetarios y anticoagulantes La terapia antiplaquetaria podría ser eficaz para mejorar el cociente ventilación/perfusión en pacientes con COVID-19 con insuficiencia respiratoria (Zuo et al., 2021). Agentes antiplaquetarios como la aspirina, el dipiridamol y el nafamostat inhiben la activación plaquetaria, que puede inhibir la NETosis y la liberación de DAMP derivados de plaquetas (McFadyen et al., 2020). La aspirina, un clásico antiplaquetario, podría ayudar a disminuir la tasa de ventilación mecánica, los ingresos en la UCI y la mortalidad hospitalaria. Se recomienda que la persona con COVID-19, inicie el tratamiento con aspirina en los primeros estadios de la enfermedad. El dipiridamol, que inhibe la agregación de las plaquetas, se demostró que reduce la replicación viral, suprime la hipercoagulabilidad y mejora la recuperación inmunológica cuando se toma como adyuvante en dicho tratamiento frente al SARS-CoV-2 (Zuo et al., 2021). El nafamostat por su parte, puede inhibir la TMPRSS-2, y por lo tanto inhibe la entrada del virus (McFadyen et al., 2020). Pacientes con fibrilación auricular, válvulas cardiacas protésicas y trombosis venosa preexistentes, que actualmente se traten con antagonistas de la vitamina K o warfarina, es 29 importante tener en cuenta que estos medicamentos pueden interferir con la terapia antiviral utilizada para tratar la COVID-19 (Kasinathan y Sathar, 2020). Por ello, los anticoagulantes orales como los mencionados anteriormente y el dabigatrán, el apixabán, el rivaroxabán, edoxabán y betrixabán, no se deben considerar para el tratamiento de la trombosis en los pacientes con COVID-19 debido a las posibles interacciones con la terapia antiviral (Miesbach y Makris, 2020). Unidos a estos anticoagulantes parenterales también se encuentran la bivalirudina y el fondaparinux, que juntos con los anteriores, no se están utilizando para el COVID-19 ya que además de que existen datos escasos o limitados sobre su uso, son más caros que las heparinas (Bikdeli et al., 2020). El reequilibrio del sistema de coagulación es especialmente importante en la coagulopatía por el COVID-19, a través de la terapia antiplaquetaria y anticoagulante (Zuo et al., 2021). El uso de los anticoagulantes para la COVID-19 se tratará en un apartado posterior más ampliamente ya que es el objeto de esta revisión. 5.2. Coagulación y COVID-19 Los pacientes con COVID-19 severo parecen tener una respuesta hiperinflamatoria que está unida al desarrollo de ARDS y fallo multiorgánico. Todo ello unido a la presencia de biomarcadores, reactantes de fase aguda y parámetros de coagulación anormales (prolongado tiempo de protrombina y tiempo de tromboplastina parcial activado) que se asocian a un desarrollo clínico adverso, aumento en la severidad de la infección y elevada mortalidad (McFadyen et al., 2020). Todo esto da lugar en el hospedador a una respuesta inflamatoria y fenómeno de coagulación sistémica que, si no se controla, se puede asociar a un estado protrombótico manifestándose en forma de trombosis microvascular, arterial o venosa e incluso CID (Connors y Levy, 2020). Esto ocurre ya que la inflamación y la coagulación están claramente vinculadas por diferentes señales moleculares y sus interacciones juegan un papel importante en la fisiopatología de la sepsis y la CID (Gozzo et al., 2020); los mediadores proinflamatorios activan la coagulación, que a su vez promueve la actividad inflamatoria (Gozzo et al., 2020). Además del estado clínico del paciente y la presencia de comorbilidades, la evaluación de los niveles sanguíneos de factores de coagulación como el dímero D, el fibrinógeno y la homocisteína nos pueden ayudar a tener un posible pronóstico de la evolución de la enfermedad (Abu-Farha et al., 2020). 30 La evidencia de los parámetros de coagulación anormales asociados con COVID-19, apareció en los primeros informes de China. Las características basales de los primeros 99 pacientes hospitalizados en Wuhan, indicaron que el 6% tenía un tiempo de tromboplastina parcial activada elevada, un tiempo de protrombina elevado (5%), elevación del 36% del dímero D y un aumento de biomarcadores de inflamación que incluyen IL-6, velocidad de sedimentación globular y proteína C-reactiva (Connors y Levy, 2020). Los hallazgos que demuestran la relación entre la coagulopatía y el COVID-19, se encuentran recogidos en la Tabla 1: Tabla 1. Relación entre la coagulopatía y el COVID-19 (Connors y Levy, 2020). RESUMEN DE RESULTADOS 1. La coagulopatía se manifiesta con elevados niveles de fibrinógeno, dímero-D y mínimo cambio en el tiempo de protrombina (TP), tiempo de tromboplastina parcial activado (APTT) y recuento de plaquetas en los estadios iniciales de infección. 2. Niveles aumentados de IL-6 está correlacionado con elevados niveles de fibrinógeno. 3. La coagulopatía parece estar relacionada con la gravedad de la enfermedad, la tromboinflamación resultante y la no actividad viral intrínseca. 4. El dímero D elevado al ingreso, se asocia con un aumento en la mortalidad. 5. El aumento del dímero D después del ingreso precede al fracaso multiorgánico y a una abierta CID. A. Se indica que debe comenzar a los cuatro días después del ingreso en los no sobrevivientes. B. Mayor duración de la estancia hospitalaria asociada con un aumento de dímero D y desarrollo de la fisiología de la sepsis. 6. Las manifestaciones hemorrágicas no son frecuentes a pesar de la coagulopatía. La relación de la patogenicidad del SARS-CoV-2 con la trombosis se encuentra recogido en la siguiente Figura14: 31 Figura 14. Mecanismos propuestos de la transmisión del SARS-CoV-2 y su relación con la trombosis (McFadyen et al., 2020). En la infección por el COVID-19, intervienen dos sistemas importantes como lo son el sistema de complemento y la vía de coagulación, ambos estrictamente regulados. No obstante, su sobreactivación y desregulación puede ocurrir cuando ambos sistemas se encuentren desbordados por la presencia como en este caso, de un virus (Ghebrehiwet y Peerschke, 2020). Con respecto al sistema de coagulación, éste se encuentra altamente activado en pacientes con COVID-19, lo que resulta en trombosis microvascular integral y consumo de factores de coagulación dando lugar a una microangiopatía extensa y trombocitopenia, prolongación del tiempo de protrombina, elevación en los niveles de dímero D y disminución en los niveles de fibrinógeno (Ghebrehiwet y Peerschke, 2020; Gozzo et al., 2020). De forma detallada ocurre lo siguiente: La principal vía de infección del SARS-CoV-2 es a través de los receptores ACE2, dañando directamente las células endoteliales celulares, dando lugar a la primera lesión 32 que desencadena la coagulación anormal en el pulmón. Sin embargo, otros estudios mostraron que la expresión pulmonar de ACE2 está restringida a los neumocitos tipo II, y está casi ausente en el endotelio. En este contexto, el contacto estricto entre los neumocitos tipo II, el sistema vascular pulmonar y la reacción inflamatoria local grave, es probable para impulsar el estado de hipercoagulabilidad pulmonar visto en pacientes con COVID-19 (Gozzo et al., 2020). La replicación y la liberación de virus de las células infectadas dan como resultado la piroptosis (forma altamente inflamatoria de muerte celular lítica programada que ocurre con mayor frecuencia tras la infección de patógenos), implicando consigo la liberación de citocinas y quimiocinas proinflamatorias IL-6, IL- 1β, IL-8, TNF-α, IL-21, CXCL10, CCL3, CCL2, CCL5 MCP-1 y TNF-β (McFadyen et al., 2020; Vinayagam y Sattu, 2020). A través de la liberación de DAMPs (patrones moleculares asociados al daño), el endotelio activado regula al alza la expresión del Factor de von Willebrand (VWF) y de moléculas de adhesión que incluyen ICAM-1 (molécula de adhesión endotelial), αVβ3 (integrina), P-selectina y E-selectina. Todo ello conduce al reclutamiento de plaquetas, leucocitos y activación de la cascada de coagulación. Los neutrófilos, liberan trampas extracelulares de neutrófilos (NETS) que genera la activación directa de las vías de contacto y la activación del complemento potencia estos mecanismos aumentando el factor tisular endotelial (TF), aumenta la captación de las plaquetas y amplifica la inflamación endotelial, incluida la IL-1, IL-8, IL-6, MCP-1 y RANTES (quimiocina CCL5) (McFadyen et al., 2020). Con la activación de la cascada de coagulación, se consigue la activación final de la trombina, que escinde el fibrinógeno en fibrina para asegurar una homeostasia eficiente y formar un coágulo de fibrina estable. En la última fase de la homeostasis, se disuelve el coágulo de fibrina dando lugar al dímero D, conocido por ser un fragmento de proteína que circula en el torrente sanguíneo después de que un coágulo se descompone por fibrinolisis (Abu-Farha et al., 2020). Con ello, elevados niveles de dímero D, puede apoyar la idea de que la desregulación de la trombina es una característica del estado protrombótico asociado a la infección por el SARS-CoV-2 (McFadyen et al., 2020) y a su vez, nos puede servir como indicador temprano para mejorar el manejo o el control de la enfermedad (Haybar et al., 2021). Por lo tanto, además de otras comorbilidades como la diabetes, la enfermedad cardiovascular, la hipertensión y desórdenes lipídicos, elevados niveles de dímero D (> 2 microgramos/ml) constituye un factor de riesgo de 33 fallecimiento a considerar en los pacientes con COVID-19. Adicionalmente, los niveles de esta proteína se evalúan cuando se administran los anticoagulantes, siendo una disminución de los niveles, indicador de la efectividad de la terapia (Abu-Farha et al., 2020). El recuento bajo de plaquetas (trombocitopenia) por su parte, se asocia también con un mayor riesgo de padecer la enfermedad de forma grave, por ello también se debe utilizar como indicador clínico de la enfermedad durante la hospitalización. Una de las posibles causas de la trombocitopenia durante las infecciones virales es el aumento de los biomarcadores circulantes como el fibrinógeno, el dímero D, la P-selectina y el factor de von Willebrand que pueden unirse directamente a receptores plaquetarios (Grobler et al., 2020). La cascada del complemento es otro aspecto importante en el sistema inmunológico innato que ha sido relacionado con la trombosis asociada al COVID-19 (McFadyen et al., 2020). Esto se debe a que el sistema inmunológico del huésped reacciona ante el patógeno activando de forma incontrolada el sistema del complemento y provoca inflamación y coagulación intravascular aguda y crónica entre otros (Vinayagam y Sattu, 2020). En la Figura 15 se representa el papel del sistema del complemento en la formación de coágulos, debido a la infección por el COVID-19 (Vinayagam y Sattu, 2020). 34 Figura 15. Representación esquemática de la activación del sistema del complemento por el SARS-CoV-2 que deriva en la formación de coágulos de sangre en diferentes órganos (Vinayagam y Sattu, 2020). El SARS-CoV-2 al unirse a su receptor de entrada ACE2, activa el sistema del complemento, en el cual hay tres vías posibles: la vía clásica, la vía de la lectina y la vía alternativa, en las cuales intervienen al menos 30 proteínas. La sustancia final de la vía clásica y de la vía de la lectina es C3a y C3b; C3a interviene en la inflamación y activación de las plaquetas, mientras que C3b está involucrado en la formación de C5c, que activa las plaquetas y media la inflamación, y C5b, que forma el complejo de ataque de membrana (MAC) activando la coagulación y la inflamación (Vinayagam y Sattu, 2020). No obstante, independientemente de qué vía o cómo se active el sistema de complemento, el resultado final es la formación de MAC que, como se ha mencionado, favorece la inflamación (Ghebrehiwet y Peerschke, 2020). Varios estudios demuestran que ciertos trastornos genéticos del sistema de complemento o del sistema de coagulación, son factores de riesgo predecibles para la morbilidad y mortalidad observadas en pacientes con COVID-19, lo que contribuyen sustancialmente a la gravedad de esta enfermedad (Ghebrehiwet y Peerschke, 2020). Todo ello se puede traducir en trombosis venosa. A pesar de la profilaxis, el riesgo de sufrir este tipo de trombosis es elevada en los pacientes con COVID-19, además un estudio ha encontrado que el embolismo pulmonar es causa directa de muerte en un 30% de los pacientes. También se relaciona a este virus con casos de trombosis arterial, se está 35 dando incluso accidentes cerebrovasculares isquémicos en personas jóvenes sin factores de riesgo cardiovasculares previos (McFadyen et al., 2020). La coagulopatía asociada al COVID-19 (CAC) se utiliza para describir los cambios de coagulación en pacientes infectados, muy probablemente resultado de la profunda respuesta inflamatoria que ocurre (Connors y Levy, 2020). Las evidencias demuestran que la CID, ocurre en las últimas etapas de la infección por COVID-19 normalmente, pacientes hospitalizados con fisiología séptica y fallo multiorgánico y está altamente relacionado con la mortalidad en los mismos (Connors y Levy, 2020). La fisiopatología de la CID es multifactorial y compleja, en los que se da la conexión entre el nivel celular y los elementos plasmáticos del sistema homeostático. Los componentes de ésta con el sistema inmunológico, median el colapso en la coagulación y los sistemas fibrinolíticos que activan la trombosis y el sangrado en el paciente. La condición de CID, junto con el nivel elevado de dímero D, será útil durante la condición terapéutica (Vinayagam y Sattu, 2020). En definitiva, el sistema del complemento, la inflamación y el sistema de coagulación tienen un papel importante en la trombosis en los pacientes infectados por el SARS-CoV- 2. En condiciones normales, el cuerpo puede mantener el balance entre los mecanismos procoagulantes y anticoagulantes. Sin embargo, estudios han demostrado que los virus y las células inflamatorias pueden inducir la activación del sistema inmune (Saei et al., 2020), produciendo la desregulación de múltiples vías moleculares como la desregulación del RAAS, el estrés oxidativo, disfunción endotelial y la activación del factor de von Willebrand (Ali y Spinler, 2021). Por ello, cualquier estrategia para predecir el desarrollo de estas condiciones es relevante para poner el tratamiento necesario y mejorar la clínica de los pacientes con esta infección viral (Abu-Farha et al., 2020). 5.3. La terapia anticoagulante para el COVID-19 Los pacientes hospitalizados con presunta o recién confirmada infección por COVID- 19, deben realizarse una prueba de coagulación al ingreso. Esta prueba incluye parámetros como el dímero D, protrombina, tromboplastina parcial activada, fibrinógeno y recuento de plaquetas, cuya información pronóstica puede ser útil (Connors y Levy, 2020) ya que se tratan de parámetros centrales en el desarrollo de coagulopatías (Grobler et al., 2020). Si la enfermedad se encuentra en los primeros estadios, los valores de dímero-D estarán 36 normales o ligeramente aumentados, mientras que los de fibrinógeno, factor de von Willebrand, P-selectina y plaquetas estarán aumentados. Si estos pacientes no son tratados, los niveles de dímero-D aumentarán y el resto se mantendrán altos, indicando un peor pronóstico (Globler et al., 2020). Actualmente, no existen tratamientos de eficacia probada para reducir la progresión de la enfermedad de leve a moderada y de moderada a grave o crítico; sin embargo, reducir la liberación o la actividad de los mediadores proinflamatorios, puede prevenir o revertir el descontrol de la hiperinflamación, mejorando así la condición de los pacientes (Gozzo et al., 2020). La coagulopatía asociada al COVID-19, debe manejarse como lo sería cualquier hospitalizado, siguiendo la práctica establecida de profilaxis de tromboembolismo venoso para pacientes críticamente enfermos y medidas estándar de apoyo para aquellos con coagulopatía intravascular diseminada o coagulopatía inducida por sepsis. Los pacientes deben ser monitorizados de cerca por el desarrollo de trombosis (Connors y Levy, 2020) y evaluados individualmente para equilibrar el riesgo individual de trombosis y hemorragia (Gozzo et al., 2020). Las recomendaciones recientes, sugieren que todos los pacientes hospitalizados con COVID-19 deben recibir tromboprofilaxis o anticoagulación (Grobler et al., 2020), ya que aproximadamente el 31% de los pacientes hospitalizados y en la UCI terminarán con complicaciones trombóticas (Haybar et al., 2021). Las altas tasas de complicaciones trombóticas observadas en pacientes con COVID-19 grave, combinado con la falta actual de una terapia eficaz para el SARS-CoV- 2, ha hecho que se muestre un interés significativo con respecto al uso de anticoagulantes para pacientes con COVID-19 (McFadyen et al., 2020). Éstos han resultado esenciales para limitar el depósito de fibrina, la formación de microtrombos en el ARDS y tratar las complicaciones protrombóticas sistémicas en estos pacientes (Whyte et al., 2020). El uso de los anticoagulantes para pacientes graves por el COVID-19, ha sido recomendado por consenso de expertos en la materia y por la OMS (Gozzo et al., 2020). En la revisión de Curran et al (2020), recoge estudios retrospectivos de pacientes hospitalizados por COVID-19 en los que se indica un potencial beneficio de la terapia con anticoagulantes, sobre todo en los pacientes que necesitan ventilación mecánica, en los que cuales se reduce la mortalidad. 43 Figura 19. Formación excesiva de NET puede derivar en una variedad de patologías serias. En los pulmones, puede producir acumulación de moco y ARDS a través de una variedad de inductores. En el sistema vascular, dan lugar a arterioesclerosis y aneurisma en la aorta, como también trombosis (particularmente microtrombosis), con efectos devastadores en la función orgánica (Barnes et al., 2020). La dornasa alfa, versión recombinante de la proteína que se encuentra en nuestro cuerpo denominado “ADNasa”, se lleva utilizando durante décadas para disminuir la viscosidad del moco que se forma en los pacientes con fibrosis quística (Okur et al., 2020). Es la primera proteína terapéutica inhalada o nebulizada en forma de solución aprobada por la FDA en 1993 para enfermedades pulmonares (Zhang et al., 2021) y ahora también se está evaluando su posible uso para la insuficiencia respiratoria y el asma neutrofílica (Fröhlich y Salar-Behzadi, 2021). También se ha comprobado con estudios preliminares in vitro, como este fármaco puede tener un posible efecto antiviral frente al SARS-CoV-2 (Okur et al., 2020), actuando como mucolítico al escindir el ADN cromosómico celular de trampas extracelulares de neutrófilos. Ello se da en pacientes graves que en su mayoría progresan a ARDS con insuficiencia respiratoria hipoxémica asociado con neutrofilia e infiltración de neutrófilos en los pulmones, moco espeso en los bronquios y bronquiestasia (Altay et al., 2020; Earhart et al., 2020). Con lo cual, ayudaría a mejorar la trombosis intravascular, la obstrucción de las vías respiratorias y los síntomas derivados de ello (Zuo et al., 2021); de ahí su relevancia para que quede recogido en la 44 presente revisión ya que aunque no es un fármaco fibrinolítico como tal, se relaciona con los problemas trombóticos que puede agravar el estado de los pacientes con COVID. Este mecanismo de acción de la dornasa alfa, se muestra en la siguiente Figura 20: Figura 20. Actividad antiviral de la dornasa alfa. El SARS-CoV-2 infecta a los pulmones e induce la formación de NETs. La dornasa alfa limpia la carga viral y los NETs de los pulmones (Okur et al., 2020). Este fármaco se administra en forma de solución para inhalación. Actualmente hay estudios que han establecido la posibilidad de administración de este medicamento en forma endotraqueal nebulizada, pudiendo incluso reducir las necesidades de oxígeno en todos los pacientes tratados (Zuo et al., 2021). Se puede administrar fácilmente a pacientes ventilados mecánicamente y es bien tolerado por los que se encuentran en la unidad de cuidados intensivos (Earhart et al., 2020). A pesar de todo esto, se necesita precaución para definir qué personas se beneficiarían al suprimir la respuesta de los neutrófilos o si en cambio, ayudaría más una acción fortalecida de los mismos frente a las infecciones virales (Borges et al., 2020). 45 5.4. La nanomedicina Las infecciones virales son una de las principales causas de morbilidad y mortalidad en el mundo y una de las principales razones de pérdidas económicas significativas. Los tratamientos convencionales principalmente basados en la vacunación y los fármacos, están dirigidos al ciclo de vida del virus; sin embargo, muchos virus mutan o evolucionan volviéndose a menudo resistentes a los medicamentos por lo que se requieren recursos adicionales para el desarrollo de medicamentos. Entre ellos destaca la nanotecnología (Weiss et al., 2020), y su aplicación en la medicina conocida como nanomedicina, con un papel crucial también en la aceleración del desarrollo de terapéuticas prometedoras (Ellah et al., 2020). La nanomedicina, ofrece una serie de soluciones para combatir los virus, tanto dentro como fuera del hospedador, cuyo éxito se ha comprobado en estudios preclínicos frente a otros como el virus del papiloma humano, el herpes simple y virus respiratorios (Weiss et al., 2020) y este éxito se debe al aprovechamiento de las características similares entre los nanoportadores y los virus (Heinrich et al., 2020). Se trata de una ciencia emergente y relativamente nueva ya que el primer fármaco comercializado fue en 1995, cuando la FDA aprobó una formulación en forma de liposoma de doxorrubicina, convirtiéndose así en la primera terapia basada en nanomedicina aprobada, indicada para el sarcoma de Kaposi y otros cánceres que consiguieron reducir la cardiotoxicidad del fármaco con respecto a las formulaciones convencionales (Zenych y Fournier, 2020). A partir de ahí son muchos los nanomateriales que se han desarrollado, desde polímeros hasta dendrímeros, oligómeros, liposomas y moléculas pequeñas (Weiss et al., 2020). En la siguiente Figura 21 se muestra un resumen introductorio sobre la nanomedicina y sus aplicaciones a desarrollar en este apartado: 46 Figura 21. Estrategias basadas en nanomedicina para el desarrollo de fármacos y vacunas frente al COVID-19 (Chauhan et al., 2020). Este sistema de administración de fármacos ofrece nuevas posibilidades frente a esta infección ya que, entre otras ventajas, destacan las siguientes: - Capacidad para interactuar con los sistemas biológicos (Jones et al., 2020) al cruzar barreras biológicas y alcanzar concentraciones terapéuticas en los lugares de acción (Chauhan et al., 2020) gracias al pequeño tamaño y la morfología de las nanopartículas que facilita incluso el acceso de los fármacos a sitios fisiológicamente inaccesibles (Bhavana et al., 2020). Esta concentración en los lugares de acción favorece la reducción de la exposición sistémica de los fármacos administrados y, por tanto, su toxicidad (Zhou et al., 2021); - Versatilidad: los nanomateriales son fácilmente funcionalizables al ofrecer la posibilidad de conjugar en su superficie ligandos específicos de las dianas de acción y consiguen de esta forma, diversificar las funciones de los nanotransportadores (Zhou et al., 2021); 47 - Mejora del perfil farmacocinético: favorece cambios en las propiedades farmacocinéticas/farmacodinámicas que podrían mejorar la baja solubilidad y biodisponibilidad, disminuyendo de esta forma la dosis y la toxicidad de algunos de los fármacos utilizados de forma tradicional para el tratamiento del COVID-19 (Chauhan et al., 2020); - Capacidad de internalización celular: las nanopartículas tienen una gran tendencia a ser captadas por las células, especialmente por las células del sistema inmune, que deriva en una acumulación intracelular en las células infectadas y el acceso a patógenos intracelulares (Zhou et al., 2021); - Protección de los fármacos en su interior frente a la degradación por la circulación sistémica (Chauhan et al., 2020); - Control de la liberación: los nanoportadores de liberación controlada de fármacos, podrían mitigar los efectos de riesgo de incumplimiento del paciente y de efecto rebote durante el tratamiento de las infecciones virales (Chauhan et al., 2020). Todo esto se debe a la mejora en la especificidad/eficiencia de los nanosistemas (Weiss et al., 2020). Los nanosistemas más utilizados para la encapsulación de los principios activos se representan en la Figura 22: Figura 22. Nanoportadores utilizados para el desarrollo de fármacos (Chauhan et al., 2020). 48 Por su parte, nanopartículas poliméricas poseen propiedades interesantes desde el punto de vista de su fabricación y biocompatibilidad, lo que le convierte en candidatos para las aplicaciones en la biomedicina (Sivasankarapillai et al., 2020). El PLGA (ácido poli láctico-co-glicólico) es uno de los miembros más conocidos de esta categoría; está aprobado por la FDA para su aplicación en el cuerpo humano y esto se debe a la excelente biocompatibilidad y biodegradabilidad (Bhavana et al., 2020; Sivasankarapillai et al., 2020). Entre sus ventajas también destacan una mejor encapsulación de fármacos tanto hidrófilos como hidrófobos, liberación sostenida de los mismos y vida útil prolongada. Todo ello se suma a la facilidad de modificación utilizando ligandos específicos para la administración de fármacos evitando de esta manera efectos secundarios fuera de la diana (Prasanna et al., 2021). Por el lado contrario, el proceso de escalado de las nanopartículas es difícil al igual que la evaluación toxicológica inadecuada, como principales inconvenientes (Yang, 2021). Además de las nanopartículas poliméricas, destacamos los liposomas, los dendrímeros, las nanopartículas inorgánicas a base de oro, sílice o carbono y otras. Los liposomas también son un atractivo sistema de administración de fármacos, especialmente para aplicaciones pulmonares ya que está preparado principalmente a partir de fosfolípidos que son inherentes a los pulmones; también poseen propiedades de liberación sostenida que permiten el máximo efecto del fármaco durante un periodo de tiempo prolongado (Paranjpe y Mu ller-Goymann, 2014). Por su parte los dendrímeros, tienen una estructura globular que les permite acoplar moléculas de fármaco en su interior. Actúan como un vehículo extraordinario para la administración de fármacos en el sistema biológico con utilidad y aplicación contra tumores, infecciones bacterianas y virales (Bhavana et al., 2020). Sin embargo, las nanopartículas aprobadas para uso en pacientes deben seleccionarse con cuidado y ser evaluadas específicamente para que sean seguras y eviten cualquier efecto adverso indeseado (Jones et al., 2020; Zhou et al., 2021). 5.5. Nanomedicina y anticoagulantes En las últimas décadas, la nanotecnología ha tenido un impacto significativo en el desarrollo de sistema de administración de fármacos. Se han desarrollado nanopartículas como vehículos a base de lípidos y nanoestructuras poliméricas (Liang y Kiick, 2014), que pueden transportar, en nuestro caso, a los anticoagulantes a las dianas específicas consiguiendo incluso una terapia de liberación controlada. Estos anticoagulantes pueden ser inhalados, absorbidos a través de la piel o inyectados (Abdellatif et al., 2021). De esta 49 forma, la nanomedicina puede suponer una solución a los problemas que presentan los anticoagulantes administrados de forma tradicional. 5.5.1. Nanotransportadores de heparinas Dada su función como anticoagulante, la heparina puede presentar efectos secundarios indeseables como complicaciones hemorrágicas, trombocitopenia inducida y/o baja biodisponibilidad; por ello, las nanopartículas basadas en heparina tienen un mayor interés debido a las ventajas resultantes de su dimensión a nanoescala (Liang y Kiick, 2014). Basado en las actuales revisiones, la Figura 23 esquematiza el uso de las micro y nanopartículas para la administración de las heparinas de bajo peso molecular a través de diferentes rutas (Akhtar et al., 2018): Figura 23. Nano y micropartículas de heparinas de bajo peso molecular a través de diferentes rutas (Akhtar et al., 2018). Se han desarrollado nanopartículas de heparina con núcleos hidrófobos biodegradables de PLGA (Liang y Kiick, 2014). El PLGA, debido a su biocompatibilidad y biodegradabilidad, es el polímero sintético más comúnmente utilizado para aplicaciones farmacéuticas, entre las que destaca su uso como transportador de fármacos para distintas enfermedades (Emami et al., 2019). El PLGA puede estar formado por distintas proporciones de sus principales componentes, el ácido láctico y glicólico; si la proporción del primero es mayor, la nanopartícula será más hidrofóbica consiguiendo una lenta liberación y degradación. Así se han desarrollado partículas para administración parenteral de enoxaparina con una acción prolongada y unas proporciones de ácido láctico y glicólico de 50:50 y 85:15 respectivamente, con una eficiencia en la encapsulación mayor del 50% (Akhtar et al., 2018). 50 Otro tipo prometedor de nanotransportadores son los dendrímeros, que han sido probados para la administración de LMWH a través de la vía pulmonar. Aproximadamente una mejora del 60% y del 41% en la biodisponibilidad de los dendrímeros policatiónicos desarrollados con y sin pegilación, fue observado con respecto a los dendrímeros aniónicos que no mostraron cambios en su biodisponibilidad (Akhtar et al., 2018). La administración de nanopartículas de forma oral también resulta ventajosa gracias a la protección que ofrece la encapsulación del principio activo en el interior de las mismas, frente a condiciones desfavorables del tracto gastrointestinal, modificaciones y la adhesión y adsorción por la membrana mucosa. Para mejorar su biodisponibilidad en este caso, las nanopartículas lipídicas se estabilizan con fosfatidilcolina (Akhtar et al., 2018). También la vía tópica se contempla para el tratamiento de las trombosis superficiales y hematomas a través de LMWH formuladas en flexosomas (liposomas flexibles) que tienen en su superficie diferentes cargas. Los liposomas con este fármaco, también se han propuesto para tratar por ejemplo hemorragias locales por vía subconjuntival (Akhtar et al., 2018). Los polimerosomas podrían tener papeles prometedores con otros medicamentos que tienen efectos reguladores en los pacientes con COVID-19, especialmente para casos graves como es el caso de las heparinas. Estos polímeros similares a los liposomas, son algunos de los nanomateriales más eficientes para su uso como sistemas de administración de fármacos. Son vesículas artificiales que surgieron por su alta estabilidad coloidal, así como por su facilidad de conjugación de ligandos (Al-Hatamleh et al., 2021). Además del PLGA como polímero biodegradable, hay que destacar también otro polímero como el Eudragit® el cual se ha utilizado recientemente para encapsular también las LMWH. El uso de cadenas cortas de polietileno deriva en posibles ventajas debido a la baja toxicidad comparado con otros y consigue casi una completa liberación del fármaco in vitro (Neves et al., 2016). Los estudios iniciales muestran resultados satisfactorios tanto en la encapsulación de la heparina en nanopartículas como en el control de su liberación (Neves et al., 2016). A partir de ahí, la clave estará en futuras nuevas investigaciones para saber si esas 51 nanopartículas que se han conseguido desarrollar, pueden formar parte de una nueva batería de fármacos para hacer frente al COVID-19. 5.5.2. Nanotransportadores de alteplasa El rtPa tiene escasa afinidad hacia el trombo, lo que se traduce en disminución de eficacia de trombólisis y posibilidad de producir lesión por reperfusión. Otras de sus limitaciones para el uso clínico incluyen tiempo de acción corto, generalmente de tres horas y riesgo de efectos secundarios hemorrágicos. En consecuencia, han surgido estrategias basadas en nanomedicina para mejorar la eficacia trombolítica del rtPa (Chen et al., 2020). El vehículo ideal para los fármacos trombolíticos debería ser biocompatible, no tóxico, no inmunogénico, biodegradable y deberían evitar el rápido aclaramiento por el sistema inmune; de esta forma, los nanotransportadores permiten la acumulación del fármaco en la zona del trombo y tiene el potencial de penetrar en él (Zenych y Fournier, 2020). En esta línea, se han desarrollado distintas formulaciones, esquematizadas en la siguiente Figura 24: Figura 24. Transportadores basados en nanomedicina para activadores de plasminógeno. (A) Nanotransportadores lipídicos. (B) Nanotransportadores poliméricos. (C) Nanotransportadores sensibles al ultrasonido. (D) Nanopartículas inorgánicas (Zenych y Fournier, 2020). La encapsulación de este principio activo en liposomas consigue mejorar la vida media del fármaco y reducir los efectos indeseados hemorrágicos. En un estudio realizado por Zenych y Fournier (2020), se observó que cuando cuando se pegila la superficie con 52 PEG (polietilenglicol), la liberación del principio activo se da en 30 minutos después de la administración, seguida de una liberación continua durante 24 horas, con esto se pretende evitar una re-trombosis. Las nanopartículas lipídicas sólidas son una alternativa de sistema de liberación de fármaco, donde el principio activo se encuentra covalentemente unido a la superficie. En el caso de los nanotransportadores poliméricos, el principio activo está típicamente atrapado dentro de la micela anfifílica, incorporado en el núcleo acuoso de las nanocápsulas o covalentemente unido a la superficie de las nanoesferas y dendrímeros. En los nanotransportadores sensibles al ultrasonido, las microesferas están llenas de gas recubiertas principalmente con fosfolípidos o polímeros que unen el principio activo a la capa externa a través de enlaces covalentes. Y por último, hay nanopartículas inorgánicas que también se han desarrollado para este fármaco. En general, cuando en algunos de los casos se da la pegilación superficial con PLGA, se favorece la biocompatibilidad y la mejora farmacocinética (Zenych y Fournier, 2020). En la Figura 25 también viene recogido la formulación en forma de nanogeles, y es que se han desarrollado estos tipos de transportadores también para conseguir la liberación de tPa y así tratar la coagulación generalizada y la deposición de fibrina en circunstancias de DIC, para inhibir tanto la formación de microtrombos nuevos como los preexistentes. Estos nanogeles específicos de fibrina con tPa (tPa-FSN) representados en la Figura 25, han demostrado lisar más eficazmente los coágulos en comparación con la acción fibrinolítica no dirigida in vitro, en las zonas en las que hay alta densidad o alto contenido de fibrina y no en sitios fuera del objetivo, por lo tanto con dosis más bajas que con las terapias sistémicas sería suficiente; in vivo, también se ha demostrado estos efectos positivos. El momento de esta terapia durante la progresión de la CID, debe ser considerado cuidadosamente y puede no ser apropiado en casos de sangrado activo (Mihalko et al., 2021). Figura 25. Síntesis del nanogel. Esquema de la síntesis de partículas núcleo-capa y fabricación de FSN con la posterior carga de tPa mediante una técnica de rehidratación (Mihalko et al., 2021) 59 6. CONCLUSIONES - La COVID-19 es una enfermedad producida por el virus SARS-CoV-2, de afectación principalmente respiratoria y transmitida por partículas o gotas respiratorias que contienen el virus. - La tormenta inflamatoria es una de las principales causas del ARDS que está relacionado frecuentemente con fallo multiorgánico, principal causa de muerte en los pacientes críticos y con alteraciones en la coagulación. - Las nanopartículas y los virus actúan en la misma escala, lo que hace que el enfoque de la nanotecnología tenga potencial en el desarrollo de fármacos y vacunas. La puesta a punto de anticoagulantes encapsulados, surge como posible solución a los efectos colaterales de los anticoagulantes administrados de su forma farmacéutica tradicional ya que pueden ser dirigidos específicamente al coágulo o trombo evitando así las hemorragias en el resto del organismo. - La nueva generación de vacunas desarrolladas para el SARS-CoV-2 basadas en el ARN y la nanotecnología, suponen un avance importante frente a las limitaciones de las vacunas clásicas para hacer frente a una pandemia y demuestran la eficacia de la nanomedicina en el tratamiento de enfermedades. - Las lecciones que nos está dejando la pandemia del COVID-19 resaltan la importancia de las acciones de preparación y prevención para combatir epidemias repentinas futuras a nivel mundial así como la importancia de la investigación para el tratamiento y prevención de enfermedades. 60 7. BIBLIOGRAFÍA  Abdellatif AAH, Tawfeek HM, Abdelfattah A, Batiha GE, Hetta HF. 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