Perché i pazienti COVID-19 hanno più batteri patogeni nel naso

I ricercatori hanno confrontato il microbioma nasale dei pazienti con malattia di coronavirus 2019 (COVID-19), individui sani, e operatori sanitari. Questi studi hanno indicato un aumento del patogeno Pseudomonas aeruginosa presente nel microbioma nasale dei pazienti COVID-19, che possono essere responsabili di altre infezioni secondarie.

Studio:l'infezione acuta da SARS-CoV-2 è associata a un'espansione di batteri patogeni nel naso, tra cui Pseudomonas Aeruginosa. Credito di immagine:Christoph Burgstedt/Shutterstock

introduzione

La sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2) si diffonde principalmente per inalazione di particelle virali sospese nell'aria. Si ritiene che il sito principale della replicazione virale iniziale sia il naso, piuttosto che la bocca, a causa della maggiore espressione del recettore dell'enzima di conversione dell'angiotensina 2 (ACE2) nel naso.

La rapida replicazione virale nel tratto respiratorio superiore può portare a infezioni nel tratto respiratorio inferiore e malattie gravi. Però, molti studi non hanno mostrato alcuna correlazione tra la gravità della malattia e la carica virale nel naso, suggerendo che potrebbero esserci altri fattori che contribuiscono alla gravità della malattia.

Diversi studi hanno suggerito che il microbioma nel naso e nella gola può svolgere un ruolo nelle infezioni virali. L'infezione virale può distruggere il microbiota e portare alla coinfezione, che può peggiorare l'infiammazione e interrompere la risposta immunitaria. Una grave infezione può anche portare a una perdita sia dell'olfatto che del gusto. Però, ci sono solo pochi studi che hanno studiato il microbioma respiratorio nei pazienti COVID-19.

In un nuovo studio pubblicato su bioRxiv* server di prestampa, i ricercatori dell'Università della California Irvine hanno studiato l'effetto dell'infezione da SARS-CoV-2 sul microbioma nasale.

Confronto tra microbiomi nasali

Il team di ricercatori ha utilizzato il sequenziamento dell'amplicone del gene dell'acido ribonucleico ribosomiale 16S (rRNA) per determinare se l'infezione da SARS-CoV-2 ha portato a un cambiamento nella composizione del microbioma nasale. Questo esperimento ha scoperto che il microbioma nasale dei pazienti COVID-19 era, infatti, diverso rispetto a chi non aveva la malattia, così come quello che era presente nel naso degli operatori sanitari. Il microbioma nasale dei pazienti COVID-19 e degli operatori sanitari era più ricco dei non pazienti; però, i microbiomi di tutti e tre i tipi di campioni erano dominati da pochi microbi selezionati.

Il microbioma nasale di una persona sana è costituito principalmente da Corinebatterio, Stafilococco, Streptococco, Dolosigranulum, e Moraxella. Gli autori hanno scoperto che molti batteri patogeni, come Rothia , Acinetobatteri , e Pseudomonas, erano comuni nei pazienti COVID-19, con livelli particolarmente elevati di Pseudomonas aeruginosa riportato in questi pazienti.

Gli studi hanno dimostrato che le infezioni virali acute possono alterare il microbioma nasale e favorire un aumento dei batteri patogeni. Un aumento in Pseudomonas è stata segnalata anche in casi di influenza, il che suggerisce che la sua presenza potrebbe non essere specifica per COVID-19 ma è piuttosto una risposta generale ai processi infiammatori.

Il microbioma nasale dei pazienti infetti da SARS-CoV-2 è distinto. (A) Schema di progettazione dello studio. (B) Analisi delle coordinate principali delle comunità microbiche nasali distanza UniFrac non ponderata colorata in base allo stato dell'ospite. Il contributo dello stato dell'ospite la varianza totale nelle matrici di dissimilarità UniFrac non pesate sono state misurate utilizzando PERMANOVA (Adonis con 10, 000 permutazioni). (C, D, E) Grafico del violino che illustra (D) distanze UniFrac medie non ponderate (C) numero di varianti di sequenziamento dell'amplicone osservate e (D) diversità di Shannon (E) suddivisa per stato dell'ospite. La significatività per i pannelli C-E è stata determinata utilizzando l'ANOVA non parametrica Kruskal Wallis (valori di p inseriti nella parte inferiore di ciascun pannello), con il confronto multiplo di Dunn * =p <0,05, ** =p<0.01, *** =p<0,001, **** =p <0,0001. (F) Grafici a bolle di generi batterici trovati con un'abbondanza media superiore all'1% nell'intera popolazione dello studio, ordinati da sinistra a destra in abbondanza media decrescente. La dimensione di ciascun cerchio indica l'abbondanza relativa media per ciascun taxa nel gruppo indicato e il colore di ciascun cerchio indica a quale Phyla batterico appartiene ciascun genere.

Questi risultati corrispondono ai risultati delle infezioni batteriche secondarie nei pazienti COVID-19. La composizione del microbioma nasale potrebbe quindi fungere da tipo di campione primario per valutare il rischio di infezioni secondarie di una persona a seguito del recupero da alcune infezioni virali.

Inoltre, il gruppo di ricerca con sede in California ha anche scoperto che i carichi virali nel naso non hanno influenzato la diversità del microbioma nasale. È stato riscontrato che i pazienti COVID-19 con basse cariche virali hanno una quantità più significativa di Streptococco nel loro microbioma nasale , considerando che i pazienti COVID-19 con carica virale moderata avevano una maggiore quantità di Corynebacterium . In terzo luogo, È stato riscontrato che i pazienti COVID-19 con carica virale elevata hanno livelli maggiori di Cutibatterio, Neisseria, e Pseudomonas specie presenti nei loro microbiomi nasali.

Gli autori hanno quindi confrontato i trascrittomi nasali dei soggetti del test e hanno scoperto che 692 geni sono espressi in modo diverso tra i pazienti COVID-19 e gli operatori sanitari. I geni sovraregolati negli individui positivi al COVID-19 erano associati a percorsi di difesa dell'ospite. I geni associati alla morte cellulare, così come quelli che codificano per i recettori inibitori, sono stati sovraregolati anche nei pazienti COVID-19.

Comparativamente, alcuni dei geni in COVID-19 che sono risultati essere sottoregolati includevano quelli associati al mantenimento di condizioni interne coerenti, organizzazione cellulare, e l'elaborazione del tessuto neuronale. Per di più, i geni che sono responsabili della produzione di mucina nei passaggi nasali, così come quelli che influenzano gli organi sensoriali, sono risultati anche downregolati. Presi insieme, questi risultati potrebbero spiegare la perdita dell'olfatto e del gusto che è stata ampiamente riportata nei pazienti COVID-19.

Aumento dei batteri patogeni

Le infezioni acquisite in ospedale rimangono una sfida importante in ambito clinico. Queste infezioni spesso si verificano a causa di ambienti ospedalieri e operatori sanitari contaminati. A causa della loro prolungata esposizione negli ospedali, gli operatori sanitari sono portatori comuni di microbi patogeni.

Gli autori hanno trovato livelli più elevati di agenti patogeni come Escerichia, Klebsiella, e Burkholderia nel microbioma nasale degli operatori sanitari. L'abbondanza di Acinetobatteri è risultato essere più alto sia nei pazienti COVID-19 che negli operatori sanitari, che potrebbe essere dovuto a un possibile trasferimento tra i due.

Conclusione

I risultati del presente studio indicano un cambiamento nel microbioma nasale delle persone infette da SARS-CoV-2, con un aumento di agenti patogeni come Pseudomonas aeruginosa . Un limite di questo studio è stato il fatto che è stato valutato solo il punto temporale; perciò, studi futuri che confrontano la composizione del microbioma nasale dei pazienti COVID-19, individui sani, e l'ospedale nel tempo può migliorare la comprensione di come cambia il microbioma nasale.

*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.

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