L'intestino che perde e la disbiosi microbica potrebbero contribuire alla tempesta di citochine nei casi gravemente malati di COVID-19

Mentre il mondo si avvicina al triste traguardo di tre milioni di morti per malattia COVID-19, un nuovo documento di ricerca prestampa pubblicato su bioRxiv * server mostra che la presenza di batteri intestinali nel plasma può essere un indicatore di malattia progressiva. Nei pazienti con comorbilità preesistenti, Il COVID-19 è associato a malattie più gravi.

L'intestino è una via di infezione ben consolidata e bersaglio del danno virale causato dal coronavirus 2 della sindrome respiratoria acuta grave (SARS-CoV-2), l'agente eziologico del COVID-19. Ciò è supportato dall'osservazione clinica che circa la metà dei pazienti COVID-19 mostra sintomi gastrointestinali (GI).

Anche i pazienti ospedalizzati con COVID-19 critici hanno spesso complicazioni intestinali. Oltre a quanto sopra, è riportato tromboembolismo venoso o arterioso dei vasi mesenterici e ischemia dell'intestino tenue, soprattutto nei pazienti ricoverati per periodi più lunghi.

L'infezione da SARS-CoV-2 distrugge la barriera intestinale e porta all'aumento del lipopolisaccaride batterico sistemico e del peptidoglicano e serve a migliorare l'infiammazione sistemica. Perciò, L'intestino permeabile e la disbiosi microbica potrebbero contribuire alla tempesta di citochine nei pazienti gravemente malati di COVID -19.

Obiettivi e dettagli dello studio

Lo studio attuale, con sede a Birmingham, Alabama, Negli USA, mirato a catturare la presenza di biomarcatori plasmatici che indicano violazioni della barriera epiteliale intestinale, e la presenza di microbi intestinali nel plasma.

Sfortunatamente, entrambi non potevano essere testati nello stesso sottogruppo di pazienti a causa del piccolo volume di plasma disponibile.

Dei 30 pazienti arruolati nello studio con infezione confermata da SARS-CoV-2, tutti avevano diarrea e nausea insieme a febbre e mancanza di respiro. L'età media era di 63 anni. Solo due pazienti avevano una malattia critica.

Più di un terzo era diabetico, e metà sperimentato coaguli di sangue. Dei 30, 23 pazienti erano in sovrappeso. Cinque pazienti hanno avuto un esito fatale in ospedale.

Risultati di laboratorio

Linfopenia e anemia sono state osservate nella metà, e due terzi dei pazienti, insieme ad un alto numero di monociti. Anche i neutrofili erano elevati, nel 60% dei maschi rispetto al 45% delle femmine. Questo è significativo poiché sono i primi a rispondere a qualsiasi infezione.

La conta totale dei leucociti era elevata in circa il 40% degli individui con COVID-19, ma anomalie della conta piastrinica sono state osservate solo nel 17% dei soggetti. Solo due pazienti hanno mostrato alti livelli di peptide natriuretico cerebrale (BNP), probabilmente a causa di insufficienza cardiaca.

peptide C-reattivo, un marker infiammatorio, è stato elevato in tutti i pazienti, con sei pazienti che mostravano livelli coerenti con una grave infiammazione. Otto soggetti hanno mostrato alti livelli di ferritina, con la metà di loro con livelli indicativi di infiammazione.

Quasi tutti i pazienti avevano livelli elevati di glucosio a digiuno e lattato deidrogenasi (LDH). Circa due terzi avevano anemia, Aumento dei livelli di troponina I, suggerendo lesioni cardiache, sono stati riscontrati nell'80% dei soggetti di sesso maschile, vs un solo soggetto femminile.

Microbi intestinali nel plasma

I 14 campioni di plasma inviati per la valutazione per la presenza di batteri hanno prodotto oltre 150, 000 letture di sequenza, con il segnale che indica una forte presenza batterica in due terzi dei campioni. La popolazione microbica totale era comparabile tra i pazienti con COVID-19.

Utilizzando la reazione a catena della polimerasi, è stato ottenuto un indice di disbiosi per misurare l'abbondanza di gruppi batterici in ciascun campione. Tutti i nove campioni che hanno indicato la presenza di batteri hanno mostrato gli stessi tre phyla principali, Proteobatteri , Firmicutes , e Actinobatteri , con un paziente che mostra batteri sconosciuti in numeri più significativi tra tutti e 14.

Questi sono gli stessi che sono stati trovati nel plasma sano, anche.

Il phylum più arricchito era Proteobatteri , mentre batterioidi erano presenti in numero molto limitato. Tra i due pazienti con esito fatale COVID-19, il numero di Firmicute era basso. Forse l'abbondanza di questo phylum può essere un biomarcatore per la gravità della malattia.

Sia i batteri Gram-negativi che i lipopolisaccaridi (LPS), che è una delle principali endotossine provenienti dalla parete cellulare di questi batteri, sono più alti nei campioni di plasma dei pazienti COVID-19.

Violazioni della barriera intestinale

La presenza di microbi intestinali nel plasma può suggerire difetti nella barriera epiteliale intestinale, permettendo ai batteri di migrare attraverso le cellule epiteliali nei vasi sanguigni sistemici. Questa è una componente importante nell'infiammazione sistemica ed è alla base della progressione di COVID-19 in questi pazienti.

Come marker di permeabilità intestinale, sono stati misurati i livelli di proteina-2 legante gli acidi grassi (FABP2), poiché questa è una proteina che si trova all'interno delle cellule epiteliali intestinali per legare gli acidi grassi liberi, colesterolo, e retinoidi. Come tale, la sua elevazione nel plasma indica un danno alla mucosa intestinale.

Come previsto, I livelli di FABP2 erano alti nel plasma dei pazienti COVID-19 rispetto agli individui sani.

I peptidi microbici intestinali nel plasma sono tossici in quanto innescano percorsi infiammatori e portano a danni sistemici. Come misura di questo fenomeno, i ricercatori hanno osservato livelli più elevati di peptidoglicano (PGN) e LPS nel plasma COVID-19, a livelli quasi doppi rispetto ai controlli sani.

Quali sono le implicazioni?

La traslocazione dei microbi intestinali, normalmente si trova solo nelle feci, nella circolazione sistemica è un determinante fondamentale della funzione immunitaria e del metabolismo. La presenza di microbi intestinali nel plasma può innescare e anche esacerbare le vie di segnalazione infiammatorie nel corpo.

L'infiammazione è la chiave per la patogenesi del COVID-19 grave e critico. I risultati di questo studio possono supportare la teoria che questo è guidato dal movimento dei batteri intestinali nella circolazione del corpo in questi pazienti. Questo, a sua volta, potrebbe essere dovuto a una maggiore permeabilità intestinale a causa della disfunzione della barriera epiteliale.

È stato riscontrato che la diffusione del virus nelle feci persiste fino a un mese dopo la risoluzione dei sintomi polmonari, indicando che la colonizzazione virale dell'intestino può essere di durata maggiore rispetto alle vie aeree.

I pazienti COVID-19 in questo campione avevano maggiori probabilità di essere diabetici e obesi rispetto ai controlli. In tali pazienti, i batteri commensali Lactobacillus sono meno abbondanti, e questa riduzione è stata trovata in un piccolo gruppo di nove pazienti testati all'inizio del ricovero in questo studio.

La maggior parte dei decessi per COVID-19 è dovuta a sepsi. In questo studio, l'abbondanza di molteplici specie patogene come Acinetobatteri e Pseudomona era più alto nell'intestino. Anche dopo che l'infezione si è risolta, persisteva la disbiosi, indicando che l'intestino può subire gli effetti di questa malattia a lungo termine.

Il metaboloma plasmatico è legato al microbioma intestinale nella patogenesi di molte malattie. Il fallimento della barriera intestinale porta alla rilevazione di prodotti metabolici batterici nel plasma, in condizioni come la colite ulcerosa.

Lo studio suggerisce, " l L'intestino tenue e la disbiosi microbica potrebbero contribuire alla tempesta di citochine nei pazienti gravemente malati di COVID -19 ."

*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.

• I ricercatori scoprono nuove capacità metaboliche dei batteri intestinali
• Ambiente fungino unico nei polmoni