La disbiosi nel microbiota intestinale può causare una grave infezione secondaria nei pazienti COVID-19

Un interessante studio condotto da scienziati negli Stati Uniti ha recentemente rivelato che la comunità microbica nell'intestino è direttamente interessata dalla sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2) e che la disbiosi del microbioma intestinale mediata da virus può causare gravi infezioni secondarie in pazienti affetti da malattia di coronavirus 2019 (COVID-19). Lo studio è attualmente disponibile su bioRxiv * server di prestampa.

Studio:la disbiosi del microbioma intestinale durante COVID-19 è associata ad un aumento del rischio di batteriemia e traslocazione microbica. Credito di immagine:Alfa Tauri 3D grafici/Shutterstock

Sfondo

Recentemente è stata stabilita una potenziale connessione tra la disbiosi del microbioma intestinale e la gravità del COVID-19. In tale contesto, studi hanno scoperto che l'infezione da SARS-CoV-2 può distruggere le popolazioni microbiche presenti nell'intestino. La disbiosi del microbioma intestinale è definita come una riduzione della diversità microbica, così come uno squilibrio tra le popolazioni microbiche benefiche e patogene nell'intestino.

In una percentuale significativa di pazienti COVID-19, sono state frequentemente osservate complicanze gastrointestinali insieme alla perdita di microbi intestinali commensali. I microbi commensali sono microbi benefici che agiscono direttamente sul sistema immunitario dell'ospite per prevenire l'invasione e la colonizzazione di microbi patogeni. Recentemente, gli studi hanno scoperto che i pazienti COVID-19 trattati con antibiotici ad ampio spettro sono a rischio significativamente più elevato di infezioni secondarie da batteri multiresistenti, che a sua volta è associato a una mortalità per shock settico quasi 2 volte più elevata.

Nello studio attuale, gli scienziati hanno mirato a capire se la disbiosi del microbioma intestinale può aumentare il rischio di infezione sistemica secondaria nei pazienti COVID-19. Inoltre, hanno studiato se l'infezione da SARS-CoV-2 può causare direttamente disbiosi intestinale indipendentemente dallo stato di ospedalizzazione e dal regime di trattamento.

Disegno dello studio

Lo studio è stato condotto su topi transgenici che esprimono l'enzima di conversione dell'angiotensina umana 2 (ACE2). I topi sono stati stimolati per via intranasale con una dose bassa o alta di SARS-CoV-2, e i campioni fecali sono stati raccolti giornalmente per testare le popolazioni batteriche. Inoltre, campioni fecali sono stati raccolti da pazienti infetti da SARS-CoV-2 per determinare la composizione del microbioma intestinale.

Osservazioni importanti

Nei topi sfidati con SARS-CoV-2 ad alte dosi, gli scienziati hanno osservato un'alterazione significativa nel microbioma intestinale, compresa una riduzione dei microbi anaerobi obbligati e l'espansione dei Verrucomicrobici. Entro una settimana dall'infezione, hanno osservato una riduzione della diversità alfa nel microbioma intestinale. È importante sottolineare che nei topi infetti, hanno osservato sintomi di grave infezione sistemica, compresa la perdita di peso corporeo, difficoltà di respirazione, attività ridotta, e postura curva. Presi insieme, i risultati indicano che l'infezione da SARS-CoV-2 causa direttamente la disbiosi del microbioma intestinale nei topi.

Analizzando le composizioni batteriche in campioni fecali raccolti da pazienti COVID-19 di due diversi ospedali, gli scienziati hanno osservato un'ampia gamma di diversità batteriche. Non hanno osservato alcuna differenza nella composizione batterica nei campioni fecali tra i due ospedali. Però, hanno osservato composizioni batteriche altamente variabili tra i campioni. Con ulteriori analisi, hanno osservato frequenti dominazioni del microbioma, che è definita come una comunità microbica in cui un particolare genere copre più del 50% della popolazione. Queste osservazioni indicano una grave lesione del microbioma intestinale nei pazienti COVID-19.

In 21 pazienti con infezioni secondarie sistemiche, hanno osservato una ridotta diversità batterica. Tutti questi pazienti sono stati trattati con antibiotici durante il ricovero, con l'80% ha ricevuto antibiotici anche prima del rilevamento dell'infezione secondaria. L'analisi dei campioni fecali raccolti da questi pazienti ha rivelato che il genere Faecalibacterium era correlato negativamente con l'infezione secondaria sistemica. Le specie batteriche appartenenti al genere Faecalibacterium sono i batteri commensali più vitali e abbondanti del microbiota intestinale. È noto che una riduzione del genere Faecalibacterium interrompe le funzioni della barriera intestinale.

Per di più, confrontando le composizioni batteriche fecali e le composizioni batteriche del sangue, gli scienziati hanno osservato un'elevata abbondanza di batteri che causano infezioni secondarie nei corrispondenti campioni fecali. Ciò indica che alcune popolazioni batteriche traslocano dall'intestino nella circolazione per causare un'infezione secondaria nei pazienti COVID-19. Ciò potrebbe potenzialmente verificarsi a causa della perdita dell'integrità della barriera intestinale indotta dal virus.

Significato dello studio

Lo studio rivela che la disbiosi mediata da SARS-CoV-2 nel microbioma intestinale è direttamente associata all'infezione sistemica secondaria osservata nei pazienti COVID-19. Inoltre, lo studio indica che gravi infezioni secondarie possono essere indotte dalla traslocazione da intestino a sangue di popolazioni batteriche a seguito di disbiosi del microbioma intestinale.

*Avviso IMPORTANTE

bioRxiv pubblica rapporti scientifici preliminari non sottoposti a revisione paritaria e, perciò, non deve essere considerato conclusivo, guidare la pratica clinica/comportamento relativo alla salute, o trattati come informazioni stabilite.

• Redhill Biopharma annuncia il completamento dello studio di fase 2/3 COVID-19 sull'opaganib orale
• I ricercatori isolano anticorpi monoclonali umani che possono neutralizzare diverse varianti di norovirus