Histological and Ultrastructural Changes in Lungs One Year Post Asymptomatic or Mild SARS-CoV-2 Infection: Evaluating the Potential for Active Virus Presence

Kervancioglu-Demirci, Elif; Onen, Engin Alp; Yilmaz, Erva Sevic; Mutlu, Hasan Serdar; Bingol, Zuleyha

SUMMARY:

Prior research on post-COVID-19 or long COVID primarily focused on the presence of SARS-CoV-2 mostly in symptomatic patients. This study aimed to investigate the persistence of SARS-CoV-2 after 1 year of asymptomatic or mild COVID-19. SARS-CoV-2 infected and control K18-hACE2 transgenic mice (n=25) were studied. Moderate and severe symptomatic subjects were sacrificed after eight days, while mild or asymptomatic mice were kept in BSL-III for twelve months. Analyses included general condition, histochemistry, immunohistochemistry, transmission electron microscopy, and qRT-PCR. Lungs from the twelve-month group showed thickening of alveolar walls, with some lungs exhibiting the recruitment of inflammatory cells, the presence of SARS- CoV-2 mRNA, immunopositivity for the SARS-CoV-2 spike protein, and TEM showed viruses (60-125 nm) within vesicles, indicating continued replication. Certain lung samples showed persistent SARS-CoV-2 presence in Club cells, endothelial cells, and macrophages. The eight-day group exhibited viral interstitial pneumonitis, SARS-CoV-2 immunopositivity, and mRNA. The eight-day hearts displayed viral mRNA, while the twelve-month hearts tested negative. Some asymptomatic twelve-month subjects presented reduced surfactant, basal membrane thickening, fibrosis, and mild autonomic nerve degeneration. In this study conducted on mice, findings indicate the potential for chronic persistence of SARS-CoV-2 in the lungs one year post initial mild or asymptomatic infection, which could suggest the possibility of recurrent episodes in similar human conditions. The observed thickening of alveolar walls and potential fibrotic areas in these mice may imply an increased risk of post-COVID fibrosis in humans. Furthermore, the presence of SARS-CoV-2-positive inflammatory cells in some asymptomatic murine cases could herald a progression toward ongoing inflammation and chronic lung disease in humans. Therefore, the necessity for further studies in human subjects and vigilant monitoring of high-risk human populations is underscored.

Investigaciones anteriores sobre COVID-19 o COVID prolongado se centraron principalmente en la presencia de SARS-CoV-2 principalmente en pacientes sintomáticos. Este estudio tuvo como objetivo investigar la persistencia del SARS-CoV-2 después de 1 año de COVID-19 asintomático o leve. Se estudiaron ratones transgénicos K18-hACE2 infectados con SARS-CoV-2 y de control (n=25). Los animales con síntomas moderados y graves se sacrificaron después de ocho días, mientras que los ratones con síntomas leves o asintomáticos se mantuvieron en BSL-III durante doce meses. Los análisis incluyeron estado general, histoquímica, inmunohistoquímica, microscopía electrónica de transmisión y qRT- PCR. Los pulmones del grupo de doce meses mostraron engrosamiento de las paredes alveolares, y algunos pulmones exhibieron reclutamiento de células inflamatorias, presencia de ARNm del SARS-CoV-2, inmunopositividad para la proteína de la espícula del SARS-CoV-2 y TEM mostró virus (60 -125 nm) dentro de las vesículas, lo que indica una replicación continua. Ciertas muestras de pulmón mostraron una presencia persistente de SARS- CoV-2 en exocrinocitos bronquiolares, células endoteliales y macrófagos. El grupo de ocho días presentó neumonitis intersticial viral, inmunopositividad al SARS-CoV-2 y ARNm. Los corazones de ocho días mostraron ARNm viral, mientras que los corazones de doce meses dieron negativo. Algunos animales asintomáticos de doce meses presentaron disminución del surfactante, engrosamiento de la membrana basal, fibrosis y degeneración leve del nervio autónomo. En este estudio realizado en ratones, los hallazgos indican la posibilidad de persistencia crónica del SARS-CoV-2 en los pulmones un año después de la infección inicial leve o asintomática, lo que podría sugerir la posibilidad de episodios recurrentes en condiciones humanas similares. El engrosamiento observado de las paredes alveolares y las posibles áreas fibróticas en estos ratones puede implicar un mayor riesgo de fibrosis post-COVID en humanos. Además, la presencia de células inflamatorias positivas para SARS- CoV-2 en algunos casos murinos asintomáticos podría presagiar una progresión hacia una inflamación continua y una enfermedad pulmonar crónica en humanos. Por lo tanto, se subraya la necesidad de realizar más estudios en seres humanos y realizar un seguimiento atento de las poblaciones humanas de alto riesgo.