Covid-19: Desmistificando a história da hemoglobina

Matthew Amdahl, MD, PhD

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10 de abril · 14 min de leitura

Nos últimos dias, várias pessoas me perguntaram sobre uma postagem do blog Medium, agora excluída, intitulada “O Covid-19 nos enganou, mas agora podemos finalmente ter descoberto o seu segredo”. Parece que, mesmo após sua exclusão, este post foi amplamente compartilhado de forma arquivada, principalmente por pessoas que parecem aceitar inteiramente sua premissa. Essa premissa, para ser muito breve, é essencialmente que o vírus SARS-CoV-2 prejudica os pacientes inteiramente por meio de suas interações com a hemoglobina da proteína de transporte de oxigênio (Hb). Uma pesquisa no Google pelo título ainda aumentará a postagem, caso você deseje ler (ou reler).

Um pouco sobre mim e por que as pessoas me enviaram este post do blog: em dezembro de 2019, concluí meu doutorado na Universidade de Pittsburgh através do Programa de Treinamento de Cientistas Médicos (programa MD / PhD). Como parte desse mesmo programa, passei 4 anos concluindo um doutorado em Bioengenharia; o foco da minha dissertação foi a biologia molecular, bioquímica e fisiologia das globinas heme de mamíferos. Como resultado, passei os últimos 7 anos ou mais na interseção da medicina clínica e da pesquisa com heme globina e me senti compelido a oferecer minha perspectiva sobre este post do blog. Fui ajudado a escrever esta peça pelos drs. Anthony DeMartino, PhD e Matt Dent, PhD, ambos bolsistas de pós-doutorado no laboratório onde concluí meu doutorado e ambos os químicos dez vezes melhores do que eu jamais poderia esperar ser.

Mas voltando ao post: o post Medium em questão apresenta simultaneamente duas narrativas relacionadas, uma “científica” (ou pelo menos apresentada para dar essa aparência) e uma clínica. Ambos são informados com um tom predominante de autoridade e certeza; infelizmente, ambos também estão quase totalmente incorretos em suas conclusões gerais e nos detalhes específicos usados ​​para apoiar essas conclusões. Como costuma acontecer, refutar esse tipo de informação incorreta exige muito mais esforço (e palavras) do que propagá-la, mas fizemos o possível para resolver tudo.

A narrativa supostamente “científica”

Antes de entrar em detalhes, quero deixar um breve comentário para descrever a hemoglobina. Uma única proteína da hemoglobina consiste em duas partes: o heme (que é constituído por um pequeno anel químico chamado porfirina + um átomo de ferro no centro) e a globina, uma grande proteína que contém o heme. A molécula de hemoglobina em nossos glóbulos vermelhos é na verdade composta por quatro hemes e suas quatro proteínas respectivas (duas proteínas alfa e duas beta) que são ligadas para formar um tetrâmero. Em cada uma dessas cadeias, o heme é cercado por sua respectiva proteína, que forma um pequeno espaço chamado de “bolsa de heme” ao redor do heme. Essa bolsa é grande o suficiente para acomodar oxigênio, monóxido de carbono e outras moléculas pequenas que se ligam ao ferro heme.

A narrativa “científica” da postagem do blog começa com o vírus SARS-CoV-2 que entra nos glóbulos vermelhos (RBCs). Uma vez dentro dos glóbulos vermelhos, o post afirma que o vírus remove rapidamente o ferro das moléculas de hemoglobina dos glóbulos vermelhos, levando a 1) a depleção da hemoglobina funcional (com o vírus ligado ao seu anel de porfirina) e 2) ao acúmulo de ferro tóxico na corrente sanguínea. Todas as manifestações clínicas do Covid-19 são subseqüentemente atribuídas a esse processo, apesar do fato de que não há efetivamente nenhuma evidência para apoiar esse mecanismo de entrada viral nas hemácias e interação com a hemoglobina. Surpreendentemente, o post do blog se baseia em uma série de suposições que têm pouco ou nenhum apoio na literatura científica atual.

Primeiro, não está claro se o vírus entra nos glóbulos vermelhos. Revendo a literatura atualmente publicada, não consigo encontrar evidências de entrada significativa de SARS-CoV-2 nas células vermelhas do sangue. Embora seja possível que as interações entre o vírus e os glóbulos vermelhos tenham sido negligenciadas (a maioria das pesquisas se concentrou compreensivelmente na doença pulmonar), atualmente não há evidências que sugiram que os glóbulos vermelhos sejam um local significativo de localização ou replicação do vírus. Se a hipótese for de que a maior parte do efeito tóxico deste vírus decorra de interações com a Hb, documentar a entrada viral nos hemácias seria um primeiro passo importante.

Dito isto, temos alguma idéia de para onde esse vírus está indo. Por exemplo, um estudo examinou amostras de tecido pulmonar de um paciente que morreu de Covid-19 e encontrou resultados consistentes com dano alveolar difuso (dano aos pequenos sacos de ar nos pulmões onde ocorre a troca gasosa) [1]. O mesmo estudo descobriu que o próprio vírus localizava-se principalmente nas células epiteliais que revestiam os mesmos alvéolos. Embora as hemácias pareçam ter sido lavadas antes das amostras de tecido serem examinadas (deixando vasos sanguíneos vazios), os próprios vasos sanguíneos, assim como o tecido entre os sacos aéreos, mostraram pouco ou nenhum vírus. No geral, o estudo sugere que o vírus e os danos resultantes sejam encontrados principalmente nos alvéolos pulmonares.

O autor da postagem do blog presume que o vírus entra nas hemácias e que as “glicoproteínas virais se ligam ao heme e, ao fazer isso, o íon de ferro oxidativo especial e tóxico é ‘desassociado’ (liberado)”. Essa alegação espúria, para a qual o autor da postagem do blog não fornece nenhuma evidência, parece derivar de uma má interpretação de uma pré-impressão recente de um artigo no ChemRxiv. Este manuscrito pré-impresso propõe um possível mecanismo para o vírus “atacar” (um termo que eles nunca definem) a hemoglobina e liberar o heme da proteína [2]. Embora o autor da postagem no blog não cite este trabalho (ou qualquer outro trabalho, nesse sentido), as conclusões e a linguagem são semelhantes o suficiente para que pareça muito provável que o artigo científico tenha inspirado a publicação no blog.

Numa leitura atenta, o próprio ChemRxiv é seriamente defeituoso e não fornece nada que eu ou meus colegas consideremos evidências significativas de um mecanismo pelo qual o SARS-CoV-2 poderia “atacar” a hemoglobina. Eu pretendo trabalhar em uma segunda peça, discutindo ainda mais os problemas deste artigo, mas por enquanto, aqui está um resumo desse trabalho: os autores alegam fornecer evidências de que certas proteínas virais podem se ligar à porfirina isolada (sem o ferro e não o ferro). ligado a qualquer proteína). Eles também argumentam que o vírus pode de alguma forma forçar o heme a sair da proteína e, posteriormente, o ferro a sair do heme, para permitir esse tipo de ligação. Tudo isso é baseado em análises bastante rudimentares, baseando-se apenas na similaridade da sequência de proteínas e na modelagem questionável do encaixe molecular. Notavelmente, o trabalho foi inteiramente realizado em silico(via modelos de computador), que geralmente é uma etapa inicial de triagem que deve ser verificada com dados in vitro (experimentais, por exemplo , em um tubo de ensaio ou placa de Petri). Os próprios autores afirmam em seu resumo que “[este] artigo é apenas para discussão acadêmica, a correção precisa ser confirmada por outros laboratórios”. Além deste aviso introdutório, os autores fazem um péssimo trabalho ao qualificar seus resultados e enfatizar a natureza altamente preliminar de seu trabalho. É fácil ver como um leitor sem uma dose saudável de ceticismo científico poderia interpretar demais os resultados, dada a linguagem forte usada em todo o manuscrito.

No entanto, a publicação no blog Medium parece levar esse trabalho questionável como uma verdadeira verdade e prossegue para estender a conclusão várias etapas adiante, alegando que o vírus entrará no bolso do heme e substituirá o ferro heme intacto, enquanto a porfirina permanecer ligada a proteína. Além da evidência questionável do vírus que liga a porfirina, a questão aqui é que o heme / porfirina ainda está no bolso do heme, um espaço mal grande o suficiente para moléculas de dois átomos como o oxigênio (O2). Apesar disso, o autor do blog parece acreditar que o vírus (que é maior que toda a proteína da hemoglobina) poderá entrar no bolso, chutar o ferro e ligar a porfirina, deixando a porfirina e a proteína totalmente intactas. Para ser sincero, esse seria um tipo de química inteiramente novo e aparentemente impossível, e não há absolutamente nenhuma evidência científica que suporte essa possibilidade. É essa interação aparentemente impossível que forma a base de todo o argumento da postagem do blog e, portanto, o restante das conclusões tiradas pelo blogueiro simplesmente não tem peso.

A história clínica

A partir daqui, usando essa narrativa científica defeituosa como base, o autor cria uma narrativa igualmente defeituosa da progressão clínica da doença. O fracasso da narrativa científica invalida amplamente a narrativa clínica subsequente, que é quase inteiramente baseada nessa ciência defeituosa. Assim, em vez de separar todo o modelo clínico, vou destacar alguns pontos-chave que quero refutar especificamente. Primeiro, embora essa narrativa seja um pouco mais difícil de seguir, tentarei resumir aqui.

O post sugere (parafraseando aqui fora de citações diretas): A HB do paciente perde ferro, esse paciente vai desaturate (oxigênio perder de sua hemoglobina). Essa dessaturação não tem nada a ver com disfunção pulmonar, pois “não há pneumonia nem SDRA” e “os pulmões do paciente não estão ‘cansados’, estão bombeando muito bem. Os glóbulos vermelhos simplesmente não conseguem transportar [oxigênio], fim da história ”. O ferro livre que foi liberado sobrecarrega os mecanismos de defesa do pulmão contra esse ferro livre tóxico, causando danos pulmonares bilaterais, o que é considerado significativo pelo autor porque “A pneumonia raramente faz isso [causa danos nos dois pulmões], mas o COVID -19 faz … CADA. SOLTEIRO. TEMPO.”

Novamente, isso provavelmente soa como uma série de eventos convincente e razoável para uma pessoa leiga. Na realidade, é essencialmente um absurdo construído sobre uma compreensão profundamente falha da fisiologia e da fisiopatologia. Alguns pontos-chave e minhas respostas:

O post do blog diz: Pacientes dessaturam quando sua hemoglobina perde ferro

Realidade: Mesmo que o vírus ejete o ferro da hemoglobina (o que quase certamente não faz), provavelmente não resultaria em uma dessaturação mensurável. A saturação é mais comumente medida por oximetria de pulso (pulseox), que usa luz para diferenciar Hb com oxigênio de Hb sem oxigênio. Ambas as formas de Hb, no entanto, têm o ferro presente, e a maioria dos oxímetros de pulso clínicos funciona apenas quando essas duas formas – e somente essas duas formas – de Hb estão presentes [3]. Uma nova forma de Hb com o vírus no lugar do ferro absorveria a luz de maneira muito diferente de qualquer uma dessas formas, e essa proteína (se existir) resultaria quase certamente em leituras incompreensíveis do pulseox, não em uma dessaturação.

Mesmo ignorando esses aspectos técnicos, uma explicação muito mais provável para uma dessaturação medida em pacientes do Covid-19 seria a oxigenação inadequada do sangue devido a doenças / danos nos pulmões (que sabemos estar presentes). De fato, sabemos que os pacientes do Covid-19 que oxigenam mal respondem ao oxigênio suplementar, como o autor parece reconhecer ao sugerir oxigênio como terapia. A melhoria com mais oxigênio descarta efetivamente a perda de ferro como causa dessa dessaturação, pois fornecer mais oxigênio aumentará a ligação do oxigênio à Hb normal com ferro intacto, mas não poderá colocar o ferro de volta na Hb que a perdeu.

A publicação do blog diz: A liberação de ferro da Hb é a fonte de toda patologia observada no Covid-19, incluindo danos pulmonares bilaterais, que a pneumonia “raramente” causa.

Realidade: Simplesmente não há evidências de que a infecção por SARS-CoV-2 leve à liberação em larga escala de ferro da Hb, ou que essa liberação seja suficiente para sobrecarregar os numerosos mecanismos do corpo para regular o ferro livre. Mesmo que isso aconteça, no entanto, não consigo encontrar evidências de que a sobrecarga pura de ferro (na ausência de outras patologias) leve a danos pulmonares significativos, muito menos o padrão bilateral de pneumonia observado em muitos pacientes com Covid-19 [4] . Em contraste, o dano pulmonar bilateral é na verdade uma manifestação bastante comum de pneumonia causada por infecções virais [5].

A postagem do blog diz: “Não há ‘pneumonia’ nem SDRA. Pelo menos não a SDRA com protocolos e procedimentos de tratamento estabelecidos com os quais estamos familiarizados. ”

Realidade: Ambos estão claramente presentes. O quadro clínico, apesar do que o autor possa pensar, é geralmente consistente com pneumonia viral, e a progressão para a SDRA foi bem documentada. Um estudo na China descobriu que, dos 201 pacientes com Covid-19 confirmado, aproximadamente 42% desenvolveram um quadro clínico consistente com a SDRA [6]. A taxa de mortalidade nesses pacientes foi superior a 52%, enquanto não houve óbitos entre os que não desenvolveram SDRA. A postagem do blog pode estar um pouco correta quanto à ARDS resultante ser atípica. Existe uma carta fora do norte da Itália sugerindo que a SDRA decorrente do Covid-19 pode não exigir ou até ser prejudicada pela ventilação mecânica de alta pressão [7], mas essa mesma carta sugere que a intubação e a ventilação mecânica sem altas pressões devem ser priorizadaspara pacientes que estão lutando para respirar, não evitados, conforme sugerido na postagem do blog.

Tratamentos sugeridos

Finalmente, e talvez o mais preocupante, o autor da publicação do blog, que não tem formação médica, sugere várias terapias para o mecanismo imaginado dessa doença.

Tratamento 1: “Max oxigênio” ou câmara hiperbárica com 100% de O2 em várias atmosferas de pressão

Não está claro o que o autor acha que isso alcançaria. Se o modelo de disfunção da hemoglobina induzida por vírus por perda de ferro for verdadeiro (não é, mas sefoi), a Hb afetada NÃO PODE ligar o oxigênio. Fornecer mais oxigênio, através de um ventilador ou de uma câmara hiperbárica, não colocaria magicamente o ferro de volta na Hb. Para ter uma interpretação generosa, o autor pode estar sugerindo que o ferro livre eventualmente cause danos nos pulmões, o que impede subseqüentemente o oxigênio de entrar no sangue, embora nosso entendimento atual seja que esse dano seja de fato causado pelo vírus e por nossa resposta imune. Independentemente da fonte de dano pulmonar, no entanto, a intubação e a ventilação mecânica continuam sendo o padrão de atendimento em pacientes críticos com insuficiência respiratória hipóxica, como sugere o relatório de SDRA atípica da Itália [7].

EDIT, 13/04/2020: Um leitor, Dr. Merveldt-Guevara, trouxe à minha atenção que a oxigenoterapia hiperbárica (OHB) provavelmente beneficiaria pacientes com perda de ferro por Hb, permitindo que mais oxigênio fosse dissolvido diretamente no sangue sem ligação à hemoglobina. Ela está absolutamente certa sobre isso, e quero agradecer a ela por me esclarecer. Embora ainda não exista um motivo convincente para suspeitar dessa perda de ferro, a OHB está bem documentada para aumentar a quantidade de oxigênio que chega ao sangue e, portanto, pode ter potencial terapêutico para esses pacientes, mesmo que a Hb permaneça totalmente normal. Entrei em contato com alguns colegas muito mais qualificados para obter suas opiniões sobre isso, e atualizarei se eu ouvir de volta.

Tratamento 2: Transfusão de sangue com “hemoglobina normal”

A postagem do blog está correta quando uma transfusão de glóbulos vermelhos do dador (ou sangue total) aumentaria temporariamente a capacidade de transporte de oxigênio do sangue. No entanto, além das afirmações infundadas da postagem no blog, não encontro nenhum relato de caso ou qualquer outro dado que sugira que anemia profunda ou perda de capacidade de transporte de oxigênio exacerba os efeitos do Covid-19 em pacientes e, portanto, não há razão para acreditar em uma transfusão de hemácias. resultaria em melhora clínica.

Mesmo se o autor estivesse correto, uma transfusão de glóbulos vermelhos provavelmente faria mais mal do que bem após uma breve melhoria inicial. Por exemplo, sabemos que ocorre algum grau de hemólise (destruição das hemácias) durante o armazenamento do sangue e após a transfusão, levando à liberação de subprodutos tóxicos, como o heme livre. Além disso, se a premissa central da postagem do blog for aceita, os RBCs transfundidos também terão sua Hb atacada pelo vírus, negando qualquer aumento na capacidade de transporte de oxigênio e piorando o acúmulo de ferro no sangue. Uma transfusão, se aceitarmos o argumento do autor sobre hemoglobina e ferro, equivale a jogar toras em um incêndio violento, alegando que você está apagando o fogo porque esses toros ainda não queimaram e depois observando o fogo aumentar à medida que consome esses logs também.

Apenas para esclarecer, existem algumas evidências a favor de uma transfusão de plasma de pacientes recuperados com Covid-19, pois os anticorpos nele contidos podem aumentar a função imunológica do receptor. A publicação no blog, no entanto, parece muito desdenhosa dessa terapia, sugerindo que seria ineficaz sem uma transfusão simultânea de glóbulos vermelhos, apesar da falta de qualquer evidência para apoiar esta alegação.

Tratamento 3: Hidroxicloroquina

O autor da publicação no blog também recomenda o tratamento precoce com hidroxicloroquina (HCQ), que em suas palavras é “… suspeito de se ligar ao DNA e interferir na capacidade de trabalhar com mágica na hemoglobina”. Um prefácio: não estou fazendo uma afirmação mais ampla aqui sobre a eficácia do HCQ em Covid-19, que permanece sob investigação. Mas os argumentos específicos deste autor sobre o HCQ não resistem ao escrutínio.

Por exemplo, não tenho certeza de onde o autor encontrou esse mecanismo de ação “suspeito”. O verdadeiro mecanismo de ação do HCQ e de outros medicamentos antimaláricos à base de quinolina tem sido estudado extensivamente. Sabe-se que esses medicamentos impedem o parasita da malária de seqüestrar o heme livre (o resultado do consumo de hemoglobina) em vacúolos alimentares, onde as moléculas de heme tóxico são normalmente convertidas em depósitos cristalinos relativamente inofensivos de hemozoína [8]. É importante ressaltar que o HCQ não impede a liberação de ferro tóxico do heme, nem a droga impede uma interação com a hemoglobina (cujo componente proteico ainda é consumido pelo parasita). Em vez disso, o HCQ interrompe a formação dos cristais inertes da hemozoína, permitindo o acúmulo de heme tóxico (porfirina e ferro juntos),

Além disso, o vírus é um envelope protéico que envolve um comprimento de RNA codificador (é um vírus de RNA) e contém literalmente nem um único pedaço de DNA em nenhum lugar; portanto, um mecanismo de ligação a DNA não teria relevância aqui. Mesmo além deste vírus, não consigo encontrar nada que sugira que a ligação ao DNA seja um mediador significativo dos efeitos do HCQ na malária, auto-imunidade ou qualquer outro estado de doença. Pensa-se que seu efeito primário ocorra nos lisossomos / vacúolos alimentares, onde impede a acidificação como uma base fraca e pode inibir a formação de hemozoína (na malária) e a apresentação / ativação imunológica do antígeno (na doença auto-imune) [9, 10]. Como pensamento final, o HCQ sendo uma base fraca significa que a afirmação do autor de que “reduz o pH que pode interferir na replicação do vírus” está certamente incorreta,

Pensamentos finais

A discussão acima não é de forma alguma uma lista exaustiva das declarações ou conclusões incorretas da postagem do blog. No entanto, espero que tenha sido suficiente deixar claro que a postagem do blog e até o artigo científico que provavelmente a inspirou não devem ser vistos como fonte de qualquer insight significativo sobre o SARS-CoV-2, como isso afeta os pacientes ou como o vírus pode ser tratado. O que ainda não sei é por que o autor do post, sob um pseudônimo, optou por apresentar uma descrição tão incorreta dessa doença e a fisiopatologia subjacente com tanta confiança. O fato de eles irem ao ponto de sugerir tratamentos para a doença, apesar da falta de treinamento médico, e praticamente no mesmo parágrafo condenar “pseudo-médicos de poltrona” que enviam informações incorretas, é realmente impressionante. Tragicamente, se ela surge de genuína malícia,

Por fim, apesar de ter sido muito crítico com o autor desta postagem no blog, tenho de lhes dar crédito por fazer um comentário muito perspicaz, logo no final, que quero destacar como elogio:

“Seja como for, não conheço toda a extensão e o escopo porque não sou médico.”

Sobre isso, pelo menos, podemos concordar.

Referências citadas:

1. Zhang, H., et al., Alterações histopatológicas e imunocoloração por SARS-CoV-2 no pulmão de um paciente com COVID-19. Ann Intern Med, 2020.

2. Wenzhong, L. e L. Hualan, COVID-19: ataca a cadeia 1-beta da hemoglobina e captura a porfirina para inibir o metabolismo do heme humano. ChemRxiv, 2020.

3. Jubran, A., Oximetria de pulso. Crit Care, 2015. 19 : p. 272

4. Ganz, T., a sobrecarga patológica de ferro prejudica a função dos pulmões humanos? EBioMedicine, 2017. 20 : p. 13-14.

5. Galvan, JM, O. Rajas e J. Aspa, Revisão de Infecções Não Bacterianas em Medicina Respiratória: Pneumonia Viral. Arch Bronconeumol, 2015. 51 (11): p. 590-7.

6. Wu, C., et al., Fatores de risco associados à síndrome do desconforto respiratório agudo e morte em pacientes com doença de coronavírus 2019 Pneumonia 2019 em Wuhan, China. JAMA Intern Med, 2020.

7. Gattinoni, L., et al., Covid-19 não leva a uma síndrome de angústia respiratória aguda “típica”. Am J Respir Crit Care Med, 2020.

8. Coronado, LM, CT Nadovich e C. Spadafora, hemozoína da malária: do alvo à ferramenta. Biochim Biophys Acta, 2014. 1840 (6): p. 2032-41.

9. Fox, RI, Mecanismo de ação da hidroxicloroquina como um medicamento anti-reumático. Semin Arthritis Rheum, 1993. 23 (2 Supl 1): p. 82-91.

10. Liu, J., et ai., Hydroxychloroquine, um derivado menos tóxico da cloroquina, é eficaz na inibição in vitro da infecção por SARS-CoV-2. Cell Discov, 2020. 6 : p. 16