Дырявый кишечник и микробный дисбактериоз могут способствовать цитокиновому шторму в тяжелых случаях COVID-19

По мере того, как мир приближается к мрачной вехе в три миллиона смертей от болезни COVID-19, новый препринт исследовательской работы размещен в bioRxiv * сервер показывает, что присутствие кишечных бактерий в плазме может быть индикатором прогрессирующего заболевания. У пациентов с ранее существовавшими сопутствующими заболеваниями COVID-19 связан с более тяжелым заболеванием.

Кишечник является хорошо установленным путем заражения и мишенью для вирусного поражения коронавирусом 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2), возбудитель COVID-19. Это подтверждается клиническим наблюдением, что около половины пациентов с COVID-19 проявляют симптомы со стороны желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).

Госпитализированные пациенты с критическим COVID-19 также часто имеют кишечные осложнения. Помимо вышеперечисленного, Сообщается о венозной или артериальной тромбоэмболии мезентериальных сосудов и ишемии тонкой кишки, особенно у пациентов, госпитализированных на более длительные сроки.

Инфекция SARS-CoV-2 нарушает барьер кишечника и приводит к повышению уровня системных бактериальных липополисахаридов и пептидогликана, а также способствует усилению системного воспаления. Следовательно, дырявый кишечник и микробный дисбактериоз могут способствовать цитокиновому шторму у пациентов, тяжело больных COVID-19.

Цели и детали исследования

Текущее исследование, базируется в Бирмингеме, Алабама, в США, направленный на определение наличия биомаркеров в плазме, указывающих на нарушение эпителиального барьера кишечника, и наличие кишечных микробов в плазме.

К несчастью, оба не могли быть протестированы на одной и той же подгруппе пациентов из-за небольшого объема доступной плазмы.

Из 30 пациентов с подтвержденной инфекцией SARS-CoV-2, включенных в исследование, у всех был понос и тошнота, наряду с лихорадкой и одышкой. Средний возраст составлял 63 года. Только у двух пациентов было тяжелое заболевание.

Более трети были диабетиками, и половина испытала тромбы. Из 30, 23 пациента имели избыточный вес. У пяти пациентов был внутрибольничный летальный исход.

Результаты лабораторных исследований

Лимфопения и анемия наблюдались вдвое, и две трети пациентов, наряду с высоким количеством моноцитов. Нейтрофилы также были повышены, у 60% мужчин по сравнению с 45% женщин. Это важно, поскольку они первыми реагируют на любую инфекцию.

Общее количество лейкоцитов было повышено примерно у 40% людей с COVID-19, но аномалии количества тромбоцитов наблюдались только у 17% пациентов. Только у двух пациентов наблюдался высокий уровень натрийуретического пептида головного мозга (BNP), вероятно из-за сердечной недостаточности.

С-реактивный пептид, воспалительный маркер, был повышен у всех пациентов, у шести пациентов наблюдались уровни, соответствующие тяжелому воспалению. Восемь испытуемых показали высокий уровень ферритина, при этом половина из них имеет уровни, указывающие на воспаление.

Почти все пациенты имели высокий уровень глюкозы натощак и лактатдегидрогеназы (ЛДГ). Около двух третей страдали анемией, Повышенный уровень тропонина-I, предполагая сердечную травму, были обнаружены у 80% мужчин, против только одного женского субъекта.

Микробы кишечника в плазме

14 образцов плазмы, отправленных на оценку на наличие бактерий, дали более 150 образцов. 000 считываний секвенирования, с сигналом, указывающим на сильное присутствие бактерий в двух третях образцов. Общая микробная популяция была сопоставима между пациентами с COVID-19.

Используя полимеразную цепную реакцию, Индекс дисбактериоза был рассчитан для измерения численности бактериальных групп в каждом образце. Все девять образцов, которые указали на присутствие бактерий, показали одни и те же три основных типа: Протеобактерии , Фирмикуты , а также Актинобактерии , у одного пациента обнаружено более значительное количество неизвестных бактерий среди всех 14.

Это то же самое, что было обнаружено в здоровой плазме, также.

Наиболее богатый тип был Протеобактерии , в то время как Бактероиды присутствовали в очень ограниченном количестве. Среди двух пациентов с летальным исходом от COVID-19, количество фирмикутов было низким. Возможно, обилие этого типа может быть биомаркером тяжести заболевания.

И грамотрицательные бактерии, и липополисахариды (ЛПС), который является основным эндотоксином, происходящим из клеточной стенки этих бактерий, выше в образцах плазмы пациентов с COVID-19.

Нарушения кишечного барьера

Присутствие кишечных микробов в плазме может указывать на дефекты эпителиального барьера кишечника. позволяя бактериям мигрировать через эпителиальные клетки в системные кровеносные сосуды. Это важный компонент системного воспаления, лежащий в основе прогрессирования COVID-19 у этих пациентов.

Как маркер проницаемости кишечника, уровни связывающего жирные кислоты белка-2 (FABP2) измеряли, поскольку это белок, обнаруженный в эпителиальных клетках кишечника для связывания свободных жирных кислот, холестерин, и ретиноиды. Как таковой, его повышение в плазме указывает на повреждение слизистой оболочки кишечника.

Как и ожидалось, Уровни FABP2 были высокими в плазме пациентов с COVID-19 по сравнению со здоровыми людьми.

Пептиды кишечных микробов в плазме токсичны тем, что запускают воспалительные процессы и приводят к системному повреждению. В качестве меры этого явления исследователи наблюдали более высокие уровни пептидогликана (PGN) и LPS в плазме COVID-19, почти вдвое выше, чем у здоровых людей.

Какие последствия?

Транслокация кишечных микробов, обычно содержится только в кале, в системный кровоток является фундаментальным фактором, определяющим иммунную функцию и обмен веществ. Присутствие кишечных микробов в плазме может запускать, а также усугублять воспалительные сигнальные пути в организме.

Воспаление является ключом к патогенезу тяжелого и критического COVID-19. Результаты этого исследования могут подтвердить теорию о том, что это вызвано движением кишечных бактерий в кровообращение организма у этих пациентов. Этот, по очереди, может быть связано с более высокой проницаемостью кишечника из-за дисфункции эпителиального барьера.

Было обнаружено, что выделение вируса с фекалиями сохраняется в течение месяца после исчезновения симптомов заболевания легких. это указывает на то, что вирусная колонизация кишечника может длиться дольше, чем дыхательных путей.

Пациенты с COVID-19 в этой выборке были более склонны к диабету и ожирению по сравнению с контрольной группой. У таких пациентов Комменсальные бактерии Лактобациллы менее многочисленны, и это снижение было обнаружено в небольшой группе из девяти пациентов, прошедших тестирование в начале госпитализации в этом исследовании.

Большинство смертей от COVID-19 происходит из-за сепсиса. В этом исследовании, обилие нескольких патогенных видов, таких как Acinetobacter а также Псевдомона был выше в кишечнике. Даже после того, как инфекция исчезла, сохраняется дисбактериоз, это указывает на то, что кишечник может страдать от последствий этого заболевания в течение длительного времени.

Метаболом плазмы связан с микробиомом кишечника в патогенезе многих заболеваний. Нарушение кишечного барьера приводит к обнаружению в плазме продуктов метаболизма бактерий, при таких состояниях, как язвенный колит.

<цитата>

Исследование предполагает, " L слабость кишечника и микробный дисбактериоз могут способствовать цитокиновому шторму у пациентов, тяжело больных COVID-19 . "

*Важное замечание

bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, не прошедшие рецензирование, и, следовательно, не следует рассматривать как окончательный, руководить клинической практикой / поведением, связанным со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.

• Исследователи открывают новые метаболические возможности кишечных бактерий
• Уникальная грибковая среда в легких