L'ondata primaverile di COVID-19 ha riempito molti ospedali e unità di terapia intensiva di pazienti senza fiato. Molte volte quel numero viene sottoposto a screening per l'ammissione. La necessità di biomarcatori di rischio efficienti e affidabili non è mai stata così grande.
Studio:i microbiomi intestinali e orali sono robusti predittori della gravità del covid-19, il principale predittore di mortalità correlata al COVID-19. Credito di immagine:Kateryna Kon/Shutterstock Il punteggio di mortalità 4C è stato descritto nel settembre 2020 per soddisfare questa esigenza dall'International Severe Acute Respiratory and Emerging Infections Consortium (ISARIC) e dall'Organizzazione mondiale della sanità (OMS). Questo ampio sistema di valutazione del rischio comprende otto variabili, compresa l'età, sesso, altre malattie preesistenti, livello di coscienza, saturazione di ossigeno nel sangue periferico, e proteina C-reattiva (CRP).
Con queste informazioni, però, l'accuratezza della previsione era solo del 79%, con il 30% dei pazienti ad alto rischio di mortalità perso. Questo ha spinto il tentativo di prevedere il rischio di morte con un altro metodo. I ricercatori dell'attuale studio hanno sfruttato il fatto che i microbiomi intestinali nei pazienti affetti da COVID-19 mostrano gravi disturbi, chiamata disbiosi, con 23 famiglie di batteri particolarmente legate alla gravità della malattia tra i pazienti ricoverati in ospedale con COVID-19.
Gli scienziati hanno creato una struttura solida utilizzando strumenti computazionali e analitici per tracciare le reti di collegamenti tra il microbiota, caratteristiche cliniche, e gravità della malattia. Hanno scoperto che Enterococco , una specie di batteri orali e intestinali, può prevedere in modo affidabile un esito fatale in questi pazienti.
Questo piccolo studio ha incluso 69 pazienti COVID-19 con sintomi da moderati a gravi, questo è, coloro che hanno richiesto meno o più di 4 litri di ossigeno, rispettivamente. Di questi, 63 avevano cartelle cliniche complete. Le caratteristiche cliniche al basale erano comparabili in entrambi i gruppi, grave e moderato. I pazienti gravi dovevano rimanere in ospedale per altri sei giorni, in media, rispetto ai pazienti moderatamente malati.
Analizzando i dati sulle comorbilità, i ricercatori hanno scoperto che una combinazione di variabili cliniche, compresa la gravità del COVID-19, aveva un'accuratezza dell'89% nel predire un esito fatale. Infatti, il fabbisogno di 4 litri di ossigeno era il fattore principale per prevedere un simile risultato. Quando la gravità della malattia non è stata considerata, la precisione è scesa all'84%. Questa scoperta mostra che i sintomi respiratori sono importanti nella previsione degli esiti di COVID-19.
La mortalità per COVID-19 è prevista dalla gravità dei sintomi respiratori e da altre comorbidità comunemente utilizzate per il triage dei pazienti. (A) Area Under the Curve-Reception Operating Curve (AUC-ROC) per la convalida incrociata leave-one-out che valuta la previsione dell'accuratezza della mortalità per COVID-19. Le linee rosse corrispondono al modello che include tutte le covariate cliniche (CC), la linea nera corrisponde al modello che include tutte le covariate cliniche eccetto la gravità della malattia (CC, nessuna gravità). (B) Le covariate selezionate dal modello Random Forest Classification sono state classificate in base alla loro importanza nella classificazione della mortalità come esito della malattia. (C) Per le covariate categoriali (Sì=1, No=0) il numero di pazienti sui 63 inclusi nelle analisi all'interno di una specifica categoria è stato colorato in base all'esito (Sopravvissuti, in blu; Morto, in rosso). (D) Per variabile numerica, grafici dei baffi (mediana, intervallo interquartile della scatola, 5° e 9° percentile per le linee) vengono utilizzati con ciascun punto pieno corrispondente a un singolo paziente. (valore p corretto per BH <0,05) È noto che un'infezione virale del polmone ha un impatto a lungo termine sul microbioma intestinale. I ricercatori, perciò, ha fatto uso di questa conoscenza per prevedere la gravità del COVID-19, collegandolo ad altre misure comuni. Hanno testato l'effetto dell'uso delle sole variabili cliniche, solo composizione del microbioma intestinale, solo composizione del microbioma orale, i primi due insieme, e il primo e il terzo in combinazione.
Hanno scoperto che la precisione del primo modello era del 76% circa. Ancora, le comorbilità che meglio prevedevano la gravità della malattia erano quelle come il colesterolo alto, razza latina, malattia coronarica, asma, obesità, difficoltà respiratorie associate all'ipossia, frequenza respiratoria rapida, numero di giorni in ospedale, trombosi, e sesso maschile.
Utilizzando il secondo e il terzo modello, con il microbiota delle feci o della bocca come predittori, hanno trovato precisioni del 92% e dell'84%, rispettivamente. Si tratta di un miglioramento della precisione del 122% e del 111%, rispettivamente.
I modelli combinati hanno mostrato la massima accuratezza di previsione, al 96%, suggerendo che il microbiota orale o intestinale è migliore nel prevedere la gravità del COVID-19. Ad un'ulteriore analisi del microbiota, i ricercatori hanno trovato una specie indicatrice che può essere coltivata in laboratorio clinico.
Le prime tre specie batteriche per la previsione della gravità del COVID-19 nel microbioma intestinale erano Bacteroides uniformis , Enterococcus faecalis , e Monoglobus pectinilyticus , mentre quelli del microbioma orale erano Porphyromonas endodontale, Veillonella tobetsuensis, e Bifidobacterium breve.
Enterococcus faecalis batteri noto come Streptococcus faecalis. Questi batteri sono cocchi rotondi o di forma ovale, visto qui tipicamente formando catene di cellule. Credito immagine:Shutterstock L'analisi direzionale ha mostrato che una riduzione dell'abbondanza di Enterococcus faecalis , e Porphyromonas endodontalis, nell'intestino e nella bocca, rispettivamente, in pazienti moderatamente malati di COVID-19, o un aumento dell'abbondanza di queste specie patologiche in pazienti gravemente malati, erano i migliori predittori di COVID-19 grave.
I predittori di COVID-19 moderato includevano un aumento dell'abbondanza di Bacteroides fragilis , Bacteroides caccae, e Clostridium clostridioforme , nelle feci o Muribaculum intestinale in bocca.
Non sono stati in grado di rilevare alcuna correlazione tra il numero di batteri di qualsiasi specie e i titoli anticorpali, anche se livelli più elevati di IgG anti-RBD sono correlati alla sopravvivenza. Ciò può significare che il microbiota e i livelli di IgG sono predittori indipendenti di esiti gravi.
“ In questo studio, abbiamo dimostrato che la gravità della malattia COVID-19 può essere prevista dalla composizione delle feci o del microbioma orale con maggiore precisione rispetto ai tradizionali metodi di punteggio clinico. Particolarmente, due patobionti nel microbiota orale (Porphyromonas endodontalis) o intestinale (Enterococcus faecalis) possono servire come specie indicatrici per prevedere in modo robusto la gravità delle infezioni da SARS-CoV-2 .”
Ciò potrebbe portare a una migliore stratificazione del rischio dei pazienti, specialmente da quando Enterococcus faecalis è facile ed economico per la cultura. Ciò potrebbe aiutare a fornire un supporto tempestivo ai pazienti che potrebbero sviluppare una malattia letale. I ricercatori chiedono che questo batterio venga incluso nella stratificazione del rischio clinico in ambito sanitario.
La gravità della malattia è legata a un'infiammazione incontrollata, e questo potrebbe essere il risultato di disbiosi intestinale, che è stato incriminato in diverse condizioni infiammatorie croniche. Questo settore richiede ulteriori ricerche, soprattutto per comprendere il ruolo delle cellule T regolatorie (Tregs), che sono responsabili dell'immunomodulazione in circostanze normali ma possono essere espressi in modo anomalo in COVID-19.
Tali studi potrebbero aiutare a stabilire come “ la disbiosi nei pazienti infetti da SARS-CoV-2, e in particolare l'arricchimento dei patogeni che abbiamo osservato in questa coorte, può contribuire alla gravità della malattia COVID-19 attraverso l'alterazione dello sviluppo delle Treg .”
medRxiv 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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