Disse mikrobiomforskelle kan bidrage til at forklare, hvorfor ældre individer og mænd er mere modtagelige for at udvikle coronavirus-sygdom 19 (COVID-19), sammenlignet med yngre individer og kvinder, siger teamet.
Rob Knight (University of California, San Diego) og kolleger siger, at undersøgelsen giver bevis for, at det humane mikrobiom medierer infektionen af SARS-CoV-2 ved at ændre et tykt lag, der omgiver værtsplasmamembranen kaldet glycocalyx.
Forskerne foreslår, at forståelse af ændringer i sammensætningen af værtsmikrobielle samfund kan bidrage til at forbedre risikostratificering af patienter og potentielle tilgange til forebyggelse og behandling.
En fortrykt version af artiklen er tilgængelig på serveren bioRxiv* , mens artiklen gennemgår peer review.
Glycocalyx består af et rigt netværk af glycaner og glycoconjugater, som mange virale patogener binder til for at passere gennem det beskyttende glycocalyx -lag og vedhæfte proteinreceptorer på værtscellens plasmamembran.
I tilfælde af SARS-CoV-2, et viralt overfladeprotein kaldet "pigge" er målrettet mod et glycosaminoglycan (GAG) kaldet heparansulfat (HS). Virussen kræver binding til HS for at binde værtscelleoverfladereceptoren angiotensin-konverterende enzym 2 (ACE2), som muliggør adhæsion af viral membran og adgang til værtsceller.
"At reducere interaktionen mellem SARS-CoV-2 spike-proteinet og værtscelle HS er, derfor, en attraktiv tilgang til at reducere viral docking og efterfølgende infektion, ”Skriver Knight og team.
Flere bakterielle taxa er kendt for at producere enzymer, der modificerer visse typer GAG, herunder HS, og meget forskning i GAG'er er blevet fremskreden ved hjælp af rensede bakterielle enzymer.
Nu, Knight og kolleger har udviklet en beregningsmodel for HS -katabolisme for at vurdere menneskelige mikrobers evne til at nedbryde HS.
Teamet fandt ud af, at genomerne af almindelige menneskelig associerede kommensale bakterier koder for enzymer, der nedbryder HS.
Tilstedeværelsen af disse HS-modificerende bakterier var lavere i bronchoalveolære skyllevæsker (BALF) prøver taget fra patienter med COVID-19 end blandt prøver taget fra raske kontroller.
Forskerne fandt også, at i to uafhængige tarmmikrobiomdatasæt, niveauer af HS-modificerende bakterier blev reduceret med stigende alder og forbedret hos kvinder sammenlignet med mænd.
Ældre alder og mandligt køn er begge kendte umodificerbare risikofaktorer for at udvikle COVID-19 efter SARS-CoV-2-infektion, og dette fund kan hjælpe med at forklare denne øgede modtagelighed, siger teamet.
BALF RNA-seq data sammenlignet mellem undersøgelser. RNA-seq undersøgelser (x-akser) sammenlignet med log-forhold (y-akser) af forudsagte HS-modificerende arter i forhold til ikke-HS-modificerende (A), HSase i forhold til husholdningssæt (B), og N-acetylglucosamin-6-O-sulfatase i forhold til husholdningssæt (C). Endelig, teamet viste, at de HS-modificerende kommensaler var i stand til at forhindre binding af SARS-CoV-2 spike-proteinet til værtsceller.
"Vi leverer beviser for en rolle for det humane mikrobiom i formidling af SARS-CoV-2-infektivitet via modifikation af værtens glycocalyx, ”Skriver Knight og kolleger. "HS-modificerende bakterier i menneskelige mikrobielle samfund kan regulere viral adhæsion, og tab af disse kommensaler kan prædisponere individer for infektion. ”
Selvom den præcise underliggende beskyttelsesmekanisme endnu ikke er kendt, Bacteroide -stammerne Bacteroides ovatus og Bacteroides thetaiotaomicron , som er meget udbredt i tarmbakterier fra mennesker, tidligere har vist sig at nedbryde HS, siger forskerne.
Ja, holdet viste videre det in vitro behandling af H1299 humane lungeceller med B. ovatus og B. thetaiotaomicron kataboliseret celleoverflade HS og reduceret SARS-CoV-2 proteinbinding med 20 til 30 gange, sammenlignet med ubehandlede H1299 -celler.
Bakterier, der koder for heparansulfat (HS) lyase (HSase), er udtømt hos COVID -patienter sammenlignet med kontroller. BALF RNA-seq data fra raske forsøgspersoner (kontrol) og COVID-19 patienter (COVID) (x-akser) sammenlignet med log-forhold (y-akser) for forudsagte HS-modificerende arter i forhold til ikke-HS-modificerende (A), HSase i forhold til husholdningssæt (B), og N-acetylglucosamin-6-O-sulfatase i forhold til husholdningssæt (C). Betydningen blev evalueret ved en t-test, og fejlbjælker repræsenterer standardfejlen i middelværdien. Præsenterede p-værdier er fra uparret to-tailed t-test. "Denne rapport giver bevis for rollen som glycocalyx-mikrobiota-interaktioner som en ny konkurrencemekanisme i kampen mod SARS-CoV-2, ”Skriver forskerne.
De siger, at der er behov for yderligere arbejde for at tydeliggøre de translationelle konsekvenser af resultaterne, da det stadig er uklart, hvilke særlige mikrobielle enzymer der nedbryder GAG'er for at forhindre SARS-CoV-2-binding. Det er heller ikke klart, om disse enzymer kan bruges til at begrænse virusspredning under en aktiv infektion.
Alligevel, "Analyserne præsenteret her beskriver en nøglemekanisme, ved hvilken værtsmikrobiomer kan spille en rolle i SARS-CoV-2-infektion, give en potentiel forklaring på sundhedsforskelle mellem aldersgrupper i COVID-19 sygdom og fremhæve vigtigheden af at karakterisere det potentielle fremtidige molekylære våbenkapløb mellem mennesker og vira, ”Siger forskerne.
"Undersøgelse af det store samspil mellem værtsmikrober og virusinfektion kan muliggøre forbedret risikostratificering, forebyggelse, og intervention, ”Slutter de.
bioRxiv udgiver foreløbige videnskabelige rapporter, der ikke er peer-reviewed og, derfor, ikke skal betragtes som afgørende, vejlede klinisk praksis/sundhedsrelateret adfærd, eller behandles som etablerede oplysninger.
Hvordan hjælper værtsfaktorer som lungemikrobiomet i SARS -CoV -2 -infektion?
Tarm og orale mikrobiomer forudsiger sværhedsgraden af COVID-19
Forskere bruger fagterapi til succesfuld behandling af alkoholisk leversygdom
Probiotika kan hjælpe med at bremse underernæring i løbet af de næste to årtier,
Mad påvirker selektivt tarmmikrober, finder undersøgelse
Kvinder født med kejsersnit har større risiko for fedme og diabetes
Begrænset tarmbetændelse i COVID-19
COVID-19 sygdom er primært karakteriseret ved feber, hoste, og luftvejssymptomer. Imidlertid, det er også nu kendt at påvirke mange andre organer, især tarmen. Faktisk, op til 60% af indlagte patiente
Almindelig svamp, der findes på huden, kan forårsage inflammatorisk tarmsygdom
Terapier, der er målrettet mod visse kommensale svampe, kan give en ny måde at behandle inflammatorisk tarmsygdom (IBD), ifølge LA -forskere. Baggrund | Shutterstock IBD er kendetegnet ve
Halvdelen af de anvendte lægemidler skader tarmbakterier,
siger ny undersøgelse En opsigtsvækkende præsentation på UEG Week 2019, i Barcelona, afslører, at tarmmikrobiomet har stor risiko for skader, hver gang vi bruger et lægemiddel fra en eller flere af 18