Estas diferencias de microbioma pueden ayudar a explicar por qué las personas mayores y los hombres son más susceptibles a desarrollar la enfermedad por coronavirus 19 (COVID-19), en comparación con las personas más jóvenes y las mujeres, dice el equipo.
Rob Knight (Universidad de California, San Diego) y sus colegas dicen que el estudio proporciona evidencia de que el microbioma humano media la infectividad del SARS-CoV-2 al modificar una capa gruesa que rodea la membrana plasmática del huésped llamada glucocáliz.
Los investigadores sugieren que comprender los cambios en la composición de las comunidades microbianas huésped podría ayudar a mejorar la estratificación del riesgo de los pacientes y los posibles enfoques de prevención y tratamiento.
Una versión preimpresa del artículo está disponible en el servidor. bioRxiv * , mientras que el artículo se somete a revisión por pares.
El glucocáliz está formado por una rica red de glucanos y glucoconjugados a los que se unen muchos patógenos virales para atravesar la capa protectora del glucocáliz y unirse a los receptores de proteínas de la membrana plasmática de la célula huésped.
En el caso de SARS-CoV-2, una proteína de superficie viral llamada "pico" se dirige a un glicosaminoglicano (GAG) llamado heparán sulfato (HS). El virus requiere la unión a HS para unirse a la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) del receptor de la superficie de la célula huésped, que permite la adhesión a la membrana viral y la entrada de la célula huésped.
“Reducir la interacción entre la proteína de pico del SARS-CoV-2 y el HS de la célula huésped es, por lo tanto, un enfoque atractivo para reducir el acoplamiento viral y la posterior infección, ”Escriben Knight y su equipo.
Se sabe que varios taxones bacterianos producen enzimas que modifican ciertos tipos de GAG, incluyendo HS, y se han realizado muchas investigaciones sobre los GAG mediante el uso de enzimas bacterianas purificadas.
Ahora, Knight y sus colegas han desarrollado un modelo computacional de catabolismo de HS para evaluar la capacidad de los microbios humanos para degradar HS.
El equipo descubrió que los genomas de las bacterias comensales asociadas con humanos comunes codificaban enzimas que degradan la HS.
La presencia de estas bacterias modificadoras de HS fue menor en las muestras de líquido de lavado broncoalveolar (BALF) tomadas de pacientes con COVID-19 que entre las muestras tomadas de controles sanos.
Los investigadores también encontraron que en dos conjuntos de datos independientes del microbioma intestinal, los niveles de bacterias modificadoras de HS se redujeron con la edad y aumentaron en las mujeres en comparación con los hombres.
La edad avanzada y el sexo masculino son factores de riesgo no modificables conocidos para desarrollar COVID-19 después de la infección por SARS-CoV-2. y este hallazgo puede ayudar a explicar esta mayor susceptibilidad, dice el equipo.
Datos de BALF RNA-seq comparados entre estudios. Estudios de RNA-seq (ejes x) comparados por relaciones logarítmicas (ejes y) de especies modificadoras de HS predichas en relación con las que no modifican HS (A), HSase relativo al conjunto de limpieza (B), y N-acetilglucosamina-6-O-sulfatasa en relación con el conjunto de limpieza (C). Finalmente, El equipo demostró que los comensales modificadores de HS pudieron prevenir la unión de la proteína pico del SARS-CoV-2 a las células huésped.
“Proporcionamos evidencia del papel del microbioma humano en la mediación de la infectividad del SARS-CoV-2 mediante la modificación del glucocáliz del huésped, ”, Escriben Knight y sus colegas. “Las bacterias modificadoras de HS en comunidades microbianas humanas pueden regular la adhesión viral, y la pérdida de estos comensales podría predisponer a las personas a la infección ".
Aunque aún no se conoce el mecanismo de protección subyacente preciso, las cepas de Bacteroide Bacteroides ovatus y Bacteroides thetaiotaomicron , que son altamente prevalentes en las bacterias intestinales humanas, previamente se ha demostrado que catabolizan el HS, dicen los investigadores.
En efecto, el equipo pasó a demostrar que in vitro tratamiento de células pulmonares humanas H1299 con B. ovatus y B. thetaiotaomicron catabolizó el HS de la superficie celular y redujo la unión a la proteína SARS-CoV-2 de 20 a 30 veces, en comparación con las células H1299 no tratadas.
Las especies de bacterias que codifican heparán sulfato (HS) liasa (HSasa) se reducen en los pacientes con COVID en comparación con los controles. Datos de la secuencia de ARN de BALF de sujetos sanos (control) y pacientes con COVID-19 (COVID) (ejes x) comparados por las relaciones logarítmicas (ejes y) de las especies modificadoras de HS predichas en relación con las que no modifican HS (A), HSase relativo al conjunto de limpieza (B), y N-acetilglucosamina-6-O-sulfatasa en relación con el conjunto de limpieza (C). La significancia se evaluó mediante una prueba t y las barras de error representan el error estándar de la media. Los valores p presentados provienen de la prueba t de dos colas no apareada. “Este informe proporciona evidencia del papel de las interacciones glucocalix-microbiota como un mecanismo competitivo novedoso en la lucha contra el SARS-CoV-2, ”Escriben los investigadores.
Dicen que se necesita más trabajo para aclarar las implicaciones de traducción de los hallazgos, ya que no está claro qué enzimas microbianas particulares degradan los GAG para prevenir la unión del SARS-CoV-2. Tampoco está claro si estas enzimas podrían usarse para limitar la propagación viral durante una infección activa.
Sin embargo, “Los análisis presentados aquí describen un mecanismo clave por el cual los microbiomas del huésped podrían desempeñar un papel en la infección por SARS-CoV-2, proporcionar una posible explicación de las disparidades de salud entre los grupos de edad en la enfermedad COVID-19 y destacar la importancia de caracterizar la posible carrera de armamentos moleculares en el futuro entre humanos y virus, ”Dicen los investigadores.
“La exploración de la amplia interacción entre los microbios huésped y la infección viral podría permitir una mejor estratificación del riesgo, prevención, e intervención, ”Concluyen.
bioRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados por pares y, por lo tanto, no debe considerarse concluyente, orientar la práctica clínica / el comportamiento relacionado con la salud, o tratado como información establecida.
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