Stomach Health > žalúdok zdravie >  > Q and A > žalúdok otázka

Črevná mikroflóra môže predpovedať závažnosť ochorenia COVID-19

Pandémia COVID-19 sa šíri do všetkých kútov sveta. Ale nie každý ochorie rovnako rýchlo. Nová štúdia publikovaná na serveri predtlače medRxiv v apríli 2020 naznačuje, že zloženie črevného mikrobiómu by mohlo čiastočne vysvetliť rozdiel v citlivosti. To dodáva nový rozmer tomu, čo je v súčasnosti o tejto chorobe známe.

Je COVID-19 spojený s črevom?

Lekári zistili, že viac ako 60% pacientov s COVID-19 má hnačku, nevoľnosť, a vracanie, a tieto symptómy predpovedajú celkovo horší výsledok.

Závažný akútny respiračný syndróm koronavírus 2 (SARS-CoV-2), pôvodca ochorenia COVID-19, vstupuje do ľudskej hostiteľskej bunky väzbou na enzým konvertujúci angiotenzín (ACE) 2, ktorý funguje ako vírusový receptor. Táto molekula sa nachádza vo vyšších koncentráciách v ileu a hrubom čreve a reguluje črevný zápal. ACE2 priamo ovplyvňuje črevný mikrobióm, a nepriamo kardiopulmonálne riziko.

Štúdia:SARS-CoV-2 produktívne infikuje ľudské črevné enterocyty. Mikrobióm v ľudskom čreve. Obrazový kredit:3D grafika / Shutterstock Alpha Tauri

Ako bola štúdia vykonaná?

Starší a chorí jedinci častejšie ochorejú, ak sú vystavení tomuto vírusu. Súčasná štúdia skúma potenciálnu súvislosť medzi črevným mikrobiómom a klinickým priebehom a znakmi COVID-19.

Vedci vybrali súbor bielkovín, ktoré by mohli pôsobiť ako biomarkery na predpovedanie progresie závažného ochorenia. Avšak, skúmali tiež, či tieto proteíny môžu pomôcť porozumieť tomu, čo robí človeka viac alebo menej náchylným na túto chorobu, a akú úlohu hrá črevná mikrobiota pri regulácii hladín týchto biomarkerov u zdravých ľudí.

Hľadanie PRS

Boli použité údaje o krvnej proteomike od 31 pacientov s COVID-19, spolu s viacnásobnými údajmi z 2, 400 neinfikovaných osôb. Predchádzajúci súbor údajov bol použitý na vytvorenie skóre rizika na predpovedanie, či prípad COVID-19 prejde na závažnú alebo kritickú úroveň. Toto sa nazýva skóre proteomického rizika krvi (PRS).

Krvný PRS potom súvisel so zápalovými biomarkermi, aby sa zistilo, či je PRS schopný predpovedať citlivosť na choroby u zdravých jedincov. Na zápal používali proteomické aj krvné biomarkery, od 990 ľudí, za toto vyšetrovanie.

Ďalším krokom bolo identifikovať špecifické črevné mikrobioty, ktorý by predpovedal významné proteomické biomarkery pre COVID-19, pomocou strojového učenia. Metabolický profil výkalov bol tiež analyzovaný, aby sa odhalili ďalšie mechanizmy, ktoré by mohli byť kľúčové pre väzbu črevného mikrobiómu na zraniteľnosť chorôb.

Posledným krokom bolo posúdenie toho, ako 40 rôznych hostiteľských faktorov a environmentálnych faktorov formovalo tieto faktory črevného mikrobiómu.

PRS predpovedá závažnosť COVID-19

V predchádzajúcej práci na pacientoch COVID-19 vedci identifikovali 22 sérových proteomických biomarkerov, ktoré pomohli predpovedať progresiu do závažného ochorenia. Táto sada biomarkerov bola skrátená na 20, vynechaním dvoch, ktoré neboli k dispozícii pre zdravých pacientov.

Táto sada bola použitá na nastavenie krvného PRS pre 31 pacientov v tejto štúdii. Osemnásť prípadov nebolo závažných, pričom 13 bolo vážnych.

Keď sa PRS zvýšil o 10%, riziko závažných chorôb sa zvýšilo o 57%. Vedci to interpretovali ako dôkaz, že skóre rizika môže predpovedať priebeh COVID-19.

PRS spojené so zápalom u starších ľudí

V rámci rozšírenia ich práce vytvorili PRS pomocou rovnakých 20 bielkovín, ale na základe databázy zdravých účastníkov, vrátane proteomiky a zápalových markerov. Krvné proteomické údaje pochádzajú zo vzoriek séra odobratých na začiatku. Zápalové markery zahŕňali IL-1 p, IL-6, TNF-α, a hsCRP.

Zistili, že PRS v tejto skupine pozitívne koreluje s hsCRP a TNF-a. V analýze podskupiny stratifikovanej podľa veku zistili významnú súvislosť medzi vyššou PRS a vyššími hladinami všetkých zápalových markerov v krvi v starších, ale nie v mladších podskupinách (nad a pod 58 rokov, respektíve).

Otázkou, ktorú vedci stoja, je, či zmeny v týchto proteínoch sú základom imunitnej aktivácie pozorovanej u týchto pacientov, alebo sú jej výsledky. Nech je odpoveď akákoľvek, štúdia ukazuje jasnú súvislosť medzi imunitnou nerovnováhou a vyšším PRS, najmä u starších dospelých, podporuje jeho úlohu biomarkera.

PRS spojené s črevným mikrobiómom a zápalovými zmenami

Ďalší krok bol vykonaný na kohorte približne 300 účastníkov. Vedci merali koreláciu medzi mikrobiálnym profilom črevnej mikroflóry a krvnou proteomikou. Vykonali prierezovú alebo snímku štúdie účastníkov na jednej vzorke (n =132), zatiaľ čo ďalšia prospektívna štúdia bola vykonaná u 169 účastníkov. Tu, proteomika bola analyzovaná asi o tri roky neskôr ako odber stolice.

V prvom prípade, Na odhalenie 20 najlepších bakteriálnych klastrov (prevádzkové taxonomické jednotky, OTU) predpovedať citlivosť na COVID-19. Väčšina OTU pochádzala z nasledujúcich rodov a rodín: Bacteroides, Streptococcus, Lactobacillus, Ruminococcaceae 119, Lachnospiraceae, a Clostridiales. Pomocou tohto, viac ako pätina variability v PRS by sa dala vysvetliť.

Analýza ukázala vynikajúcu koreláciu medzi jadrovými PRS predpovedanými OTU a skutočnými PRS. Existuje tiež úzka súvislosť medzi 20 jadrovými OTU a 20 proteomickými biomarkermi predpovedajúcimi závažný COVID-19. Keď sú rozvrstvené podľa veku, Zdalo sa, že asociácia je významná iba vo starších vekových skupinách.

Výsledky boli v prospektívnej štúdii duplikované. To ukazuje, že k zmenám črevného mikrobiómu dochádza skôr ako k zmene v proteomike krvi. Ak áno, mohli by mať príčinnú úlohu.

Potvrdzujúca štúdia vo väčšej podskupine 366 účastníkov ukázala, že 11 OTU malo významnú asociáciu so zápalovými cytokínmi, buď negatívne ( Bacteroides , Streptococcus, a Clostridiales ), alebo pozitívne ( Ruminococcus , Blautia, a Lactobacillus ).

Fekálne metabolity môžu spájať PRS, črevný mikrobióm a zápal

Vedci skúmali súvislosť medzi mikrobiálnym profilom jadra čreva a fekálnymi metabolitmi medzi približne 1, 000 účastníkov. Zistili, že 45 metabolitov v moči je významne spojených s viac ako polovicou jadrových OTU.

Väčšina z nich boli buď aminokyseliny, mastné kyseliny, alebo žlčových kyselín, zapojený do troch dráh. Úroveň aminokyselín v tkanivách je životne dôležitá pre udržanie zdravej imunity, pretože závisí od dráh metabolického stresu a dostupnosti živín. Znížené hladiny špecifických aminokyselín potláčajú zápal.

Preto tieto metabolické cesty, modulované diétou a závislými populáciami baktérií, môže riadiť účinky črevnej mikroflóry na metabolizmus hostiteľa a zápal.

Relatívne množstvo ACE2 a jeho funkcia pri regulácii hladín aminokyselín v reakcii na príjem v strave, a s vrodenou imunitou, môže byť druhým prepojením medzi črevným mikrobiómom a zápalom, čo zase predpovedá závažnosť COVID-19.

Záleží na hostiteľských a environmentálnych faktoroch?

Štúdia tiež ukazuje, že 2,4% rozdielu v citlivosti na ochorenie je vysvetlených 9 faktormi súvisiacimi s demografickými a klinickými charakteristikami vzorky, napríklad úroveň vzdelania, sex, a rôzne fyziologické parametre, ako je krvný tlak a biochémia. Tieto nepriamo modulujú zloženie črevného mikrobiómu.

Dokáže črevný mikrobióm predpovedať závažnú formu COVID-19?

Vedci naznačujú, že u zdravých ľudí zloženie črevného mikrobiómu vysoko predpovedá krvné proteomické biomarkery, ktoré sú spojené so závažným ochorením COVID-19.

„Cytokínová búrka“ (nadmerné hladiny prozápalových chemikálií v tele) spojená s vážnym ochorením COVID-19 by sa mala liečiť efektívne, aby sa znížila smrteľnosť tohto stavu. Asociácia proteomických biomarkerov so zápalovými molekulami, najmä vo vyšších vekových skupinách naznačuje, že cytokínová búrka je výsledkom základného zápalu, ktorý je v tejto podskupine považovaný za bežnejší.

Vedci zhrňujú:„Zistené základné črevné mikrobiálne vlastnosti a súvisiace metabolity môžu slúžiť ako potenciálny preventívny/liečebný cieľ intervencie, najmä medzi tými, ktorí sú náchylní na infekciu SARS-CoV-2. Mohli by tiež slúžiť ako potenciálne terapeutické ciele pre vývoj liekov. “

Dôležitá poznámka

medRxiv vydáva predbežné vedecké správy, ktoré nie sú predmetom vzájomného hodnotenia, a preto, nepovažuje za rozhodujúce, viesť klinickú prax/správanie súvisiace so zdravím, alebo sa s nimi zaobchádza ako so zavedenými informáciami.

Dôležitá poznámka

bioRxiv publikuje predbežné vedecké správy, ktoré nie sú recenzované a preto, nepovažuje za rozhodujúce, viesť klinickú prax/správanie súvisiace so zdravím, alebo sa s nimi zaobchádza ako so zavedenými informáciami.