ABSTRACT Heart dysfunction, represented by conditions such as myocarditis and arrhythmia, has been reported in COVID-19 patients. Therapeutic strategies focused on the cardiovascular system, however, remain scarce. The Sigma-1 receptor (S1R) has been recently proposed as a therapeutic target because its inhibition reduces SARS-CoV-2 replication. To investigate the role of S1R in SARS-CoV-2 infection in the heart, we used human cardiomyocytes derived from induced pluripotent stem cells (hiPSC-CM) as an experimental model. Here we show that the S1R antagonist NE-100 decreases SARS-CoV-2 infection and viral replication in hiPSC-CMs. Also, NE-100 reduces cytokine release and cell death associated with infection. Because S1R is involved in cardiac physiology, we investigated the effects of NE-100 in cardiomyocyte morphology and function. We show that NE-100 compromises cytoskeleton integrity and reduces beating frequency, causing contractile impairment. These results show that targeting S1R to challenge SARS-CoV-2 infection may be a useful therapeutic strategy but its detrimental effects in vivo on cardiac function should not be ignored.

Abstract The Zika virus (ZIKV) caused neurological abnormalities in more than 3500 Brazilian newborns between 2015 and 2020. Data have pointed to oxidative stress in astrocytes as well as to dysregulations in neural cell proliferation and cell cycle as important events accounting for the cell death and neurological complications observed in Congenital Zika Syndrome. Copper imbalance has been shown to induce similar alterations in other pathologies, and disturbances in copper homeostasis have already been described in viral infections. For this reason, we investigated copper homeostasis imbalance as a factor that could contribute to the cytotoxic effects of ZIKV infection in iPSC-derived human astrocytes. Our results show that ZIKV infection leads to a downregulation of one of the transporters mediating copper release, ATP7B protein. We also observed the activation of mechanisms that counteract high copper levels, including the synthesis of copper chaperones and the reduction of the copper importer protein CTR1. Finally, we show that chelator-mediated copper sequestration in ZIKV-infected astrocytes reduces the levels of reactive oxygen species and improves cell viability, but does not change the overall percentage of infected cells. In summary, our results show that copper homeostasis imbalance plays a role in the pathology of ZIKV in astrocytes, indicating that it may also be a factor accounting for the developmental abnormalities in the central nervous system following viral infection. Evaluating micronutrient levels and the use of copper chelators in pregnant women susceptible to ZIKV infection may be promising strategies to manage novel cases of congenital ZIKV syndrome.

Abstract Coronavirus disease 2019 (COVID-19) was initially described as a viral infection of the respiratory tract. It is now known, however, that several other organs are affected, including the brain. Neurological manifestations such as stroke, encephalitis, and psychiatric conditions have been reported in COVID-19 patients, but the neurotropic potential of the virus is still debated. Herein, we sought to investigate SARS-CoV-2 infection in human neural cells. We demonstrated that SARS-CoV-2 infection of neural tissue is non-permissive, however, it can elicit inflammatory response and cell damage. These findings add to the hypothesis that most of the neural damage caused by SARS-CoV-2 infection is due to a systemic inflammation leading to indirect harmful effects on the central nervous system despite the absence of local viral replication.

ABSTRACT The Zika virus (ZIKV) outbreak in Brazil between 2015 and 2016 was associated with an increased prevalence of severe congenital malformations, including microcephaly. Notably, the distribution of microcephaly cases was not uniform across the country, with a disproportionately higher incidence recorded in the Northeast region (NE). Our previous work demonstrated that saxitoxin (STX), a toxin ubiquitously present in the drinking water reservoirs of the NE, exacerbated the damaging effects of ZIKV on the developing brain. In the present study, we hypothesized that STX’s impact might vary among different neural cell types. Our experimental observations suggest that exposure to STX potentiates the neurotoxic effect of Zika Virus (ZIKV) on human neuronal cells. However, while ZIKV infection demonstrated severe impacts on astrocytes and neural stem cells (NSCs), the addition of STX did not exacerbate these effects. We observed that neurons subjected to STX exposure were more prone to apoptosis and displayed a higher number of ZIKV-infected cells. These findings suggest that STX exacerbates the harmful effects of ZIKV on neurons, thereby providing a plausible explanation for the heightened severity of ZIKV-induced congenital malformations observed in Brazil’s NE. This study underscores the importance of understanding the interactive effects of environmental toxins and infectious pathogens on neural development, with potential implications for public health policies and interventions.

Abstract Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), which can infect several organs, especially impacting respiratory capacity. Among the extrapulmonary manifestations of COVID-19 is myocardial injury, which is associated with a high risk of mortality. Myocardial injury, caused directly or indirectly by SARS-CoV-2 infection, can be triggered by inflammatory processes that cause damage to the heart tissue. Since one of the hallmarks of severe COVID-19 is the “cytokine storm”, strategies to control inflammation caused by SARS-CoV-2 infection have been considered. Cannabinoids are known to have anti-inflammatory properties by negatively modulating the release of pro-inflammatory cytokines. Herein, we investigated the effects of the cannabinoid agonist WIN 55,212-2 (WIN) in human iPSC-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) infected with SARS-CoV-2. WIN did not modify angiotensin-converting enzyme II protein levels, nor reduced viral infection and replication in hiPSC-CMs. On the other hand, WIN reduced the levels of interleukins 6, 8, 18 and tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) released by infected cells, and attenuated cytotoxic damage measured by the release of lactate dehydrogenase (LDH). Our findings suggest that cannabinoids should be further explored as a complementary therapeutic tool for reducing inflammation in COVID-19 patients.