Das Lungenmikrobiom sagt den Schweregrad der COVID-19-Krankheit voraus

Ein neues Preprint-Forschungspapier, das an die medRxiv * Der Server hat festgestellt, dass Veränderungen des Lungenmikrobioms während einer Infektion mit dem schweren akuten Atemwegssyndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) die Schwere der COVID-19-Erkrankung beeinflussen. Geleitet von Ronald G. Collman von der Perelman School of Medicine der University of Pennsylvania, Sie legen nahe, dass eine große Vielfalt im Mikrobiom mit weniger schweren Erkrankungen und der Notwendigkeit eines Krankenhausaufenthalts verbunden ist.

Unterschiede im Mikrobiom wurden bei intubierten Patienten beobachtet, die eine höhere Prävalenz für Staphylokokken . Größere Mengen an Anelloviridae und Redondoviridae wurden auch mit intubierten Patienten mit schweren COVID-19-Komplikationen korreliert.

Die Forscher schreiben:

„Wir berichten über eine tiefgreifende Dysbiose des bakteriellen und viralen Mikrobioms der Atemwege bei hospitalisierten COVID-19-Patienten. die sich von der von Nicht-COVID-Patienten unterscheidet, weist im Laufe der Zeit eine beschleunigte Destabilisierung auf, und assoziiert mit der Schwere der Erkrankung und den systemischen Immunprofilen.

Studie:Signaturen des COVID-19-Schweregrades und der Immunantwort im Mikrobiom der Atemwege. Bildquelle:Kateryna Kon / Shutterstock

Wie sie es gemacht haben

Das Team sammelte oropharyngeale oder nasopharyngeale Abstriche von 83 Patienten, die wegen einer COVID-19-Infektion ins Krankenhaus eingeliefert wurden. Die Patienten hatten einen Median von 64 Jahren und umfassten 39 Frauen und 44 Männer. Etwa 67 % der Patienten waren Schwarze, gefolgt von 24% der Patienten, die sich als Weiß identifizieren. Außer fünf, alle hatten Begleiterkrankungen. Die Proben wurden im Median vier Tage nach dem Krankenhausaufenthalt entnommen. Es gab auch 48% der Teilnehmer, die intubiert wurden, mit 24% sterben. Diese Patienten gaben auch endotracheale Aspiratproben.

Dreizehn Teilnehmer ohne COVID-19, aber mit einer Grunderkrankung wurden ins Krankenhaus eingeliefert, aber auf der Nicht-Intensivstation. Etwa 62 % mussten intubiert werden, und von denen, 46% starben.

Der Schweregrad der Erkrankung wurde anhand der 11-Punkte-Skala der WHO gemessen. mit Krankenhausaufenthalt als Stufe 4 und Tod als Stufe 10.

Insgesamt wurden 582 Proben für die Mikrobiomanalyse von COVID-positiven Patienten und 75 von Nicht-COVID-Patienten entnommen.

Die Studienkontrollen bestanden aus 30 gesunden Personen, die Abstrichproben zur Verfügung stellten, und 12 Proben, die einer Bronchoskopie und bronchoalveolären Lavage unterzogen wurden.

SARS-CoV-2-RNA-Spiegel

Die aus Patientenproben extrahierte RNA war variabel, und die Viruslast ging bei den meisten Patienten während der Krankheitsprogression auf nicht mehr nachweisbar zurück. Jedoch, einige Patienten wiesen 3 Wochen nach Symptombeginn weiterhin SARS-CoV-2-RNA auf.

Die RNA-Spiegel korrelierten nicht mit den klinischen Ergebnissen.

Die Genomsequenzierung von 26 Patientenproben zeigte, dass SARS-CoV-2 unter die B.1-Linie fällt. Diese Linie enthält die D614G-Mutation auf dem Spike-Protein zusammen mit der P314L-Variante.

Weniger vielfältiges Lungenmikrobiom bei intubierten Patienten mit COVID-19

Die respiratorischen Mikrobiome bei intubierten Patienten umfassten häufige respiratorische Krankheitserreger, einschließlich Staphylokokken, Klebsiella, und Stenotrophomonas . Jedoch, Bei Patienten mit COVID-19 wurden weniger unterschiedliche Mikrobiome beobachtet.

Von den 24 intubierten Patienten 6 Mikrobiome zeigten eine hohe Prävalenz für Staphylokokken . Etwa 5 Patienten zeigten eine Woche nach dem Kulturtest eine Staphylococcus-Dominanz im Mikrobiom. und nur 3 hatten S. aureus . Drei Patienten hatten Enterokokken .

Andere Krankheitserreger vorhanden, aber in kleineren Mengen enthalten Stenotrophomonas , Enterobakterien , und Enterobakterien .

Forscher fanden bei einigen Patienten Stabilität im Mikrobiom, während andere im Laufe der Zeit Veränderungen zeigten. Sie schließen:

"Daher, das Mikrobiom der unteren Atemwege bei kritisch kranken intubierten COVID-19-Patienten eine geringe Diversität aufweist, können entweder von Krankheitserregern oder normalen Taxa der oberen Atemwege dominiert werden, kann eine Vorliebe für Staphylococcus haben, und kann sehr dynamisch sein.“

Krankheitserreger im Zusammenhang mit einer höheren Schwere der Erkrankung

Störungen im Mikrobiom sagten auch eine Immunität gegen COVID-19 voraus – ein niedrigeres Lymphozyten-zu-Neutrophil-Verhältnis, das mit weniger vielfältigen Mikrobiomgemeinschaften der Atemwege verbunden ist. Die verringerten Werte korrelierten mit einer erhöhten Schwere der Erkrankung.

Das Team untersuchte auch 193 individuelle zelluläre Immunmerkmale aus Phänotypisierungsproben von peripheren mononuklearen Blutzellen von 34 Patienten. Die Ergebnisse zeigten, dass das oropharyngeale Mikrobiom mit der systemischen Immunzellzusammensetzung assoziiert ist.

Frühe Probenahme zeigte Anelloviridae und Redondoviridae waren einer der besten mikrobiellen Indikatoren für die Notwendigkeit einer Intubation im Krankenhaus. Die DNA-Viren wurden auch mit einem höheren WHO-Score in Verbindung gebracht, was auf eine größere Schwere der Erkrankung hindeutet.

Forscher verwendeten Algorithmen des maschinellen Lernens bei zwei Patienten, um erhöhte Werte kleiner zirkulärer DNA-Viren zu finden, die vorhergesagt wurden, wenn eine Person intubiert würde – obwohl sie bei der Vorhersage der Schwere der COVID-19-Krankheit nicht so stark waren wie Bakterien. Prevotella und Mykoplasmen in oropharyngealen Proben waren auch mit einem höheren Risiko für eine stationäre Intubation verbunden. Dies deutet darauf hin, dass eher bakterielle Abstammungslinien als DNA-Viren mit einer höheren Schwere der Erkrankung korreliert sind.

„Unsere Längsschnittanalyse ergab eine stärkere Destabilisierung des oropharyngealen bakteriellen Mikrobioms bei COVID-19 als bei Nicht-COVID-Patienten. Dieses Ergebnis ist besonders auffällig, da Nicht-COVID-Patienten insgesamt kränker waren (alle auf der Intensivstation; 40 % Sterblichkeit) als COVID-19-Patienten (sowohl Intensiv- als auch Nicht-Intensivpatienten; 24 % Sterblichkeit).“

Wichtiger Hinweis

*medRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte ohne Peer-Review und deshalb, sollte nicht als schlüssig angesehen werden, die klinische Praxis/das gesundheitsbezogene Verhalten anleiten, oder als etablierte Information behandelt.

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