Artsen hebben vastgesteld dat meer dan 60% van de patiënten met COVID-19 diarree heeft, misselijkheid, en braken, en deze symptomen voorspellen een slechter resultaat in het algemeen.
Ernstig acuut respiratoir syndroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), de veroorzaker van de ziekte COVID-19, komt de menselijke gastheercel binnen door te binden aan het angiotensine-converting enzyme (ACE) 2, die fungeert als de virale receptor. Dit molecuul wordt in hogere concentraties aangetroffen in het ileum en de dikke darm en reguleert de darmontsteking. ACE2 heeft direct invloed op het darmmicrobioom, en indirect het cardiopulmonale risico.
Studie:SARS-CoV-2 infecteert productief menselijke darmenterocyten. Microbioom in de menselijke darm. Beeldcredits:Alpha Tauri 3D-graphics / Shutterstock Oudere en ziekere personen hebben meer kans om ziek te worden wanneer ze worden blootgesteld aan dit virus. De huidige studie onderzoekt het mogelijke verband tussen het darmmicrobioom en het klinische beloop en de kenmerken van COVID-19.
De onderzoekers selecteerden een reeks eiwitten die zouden kunnen dienen als biomarkers om de progressie naar een ernstige ziekte te voorspellen. Echter, ze onderzochten ook of deze eiwitten konden helpen begrijpen wat een persoon meer of minder vatbaar maakt voor de ziekte, en welke rol de darmmicrobiota speelt bij het reguleren van de niveaus van deze biomarkers bij gezonde mensen.
Bloedproteomics-gegevens van 31 patiënten met COVID-19 werden gebruikt, samen met multi-omics-gegevens van 2, 400 niet-geïnfecteerde personen. De voormalige dataset werd gebruikt om een risicoscore te creëren om te voorspellen of een geval van COVID-19 zou evolueren naar een ernstig of kritiek niveau. Dit wordt de bloedproteomische risicoscore (PRS) genoemd.
De bloed-PRS werd vervolgens gerelateerd aan inflammatoire biomarkers om te zien of de PRS in staat was ziektegevoeligheid bij gezonde individuen te voorspellen. Ze gebruikten zowel proteomische als bloedbiomarkers voor ontstekingen, vanaf 990 personen, voor dit onderzoek.
De volgende stap was het identificeren van de specifieke kenmerken van de darmmicrobiota, die de significante proteomische biomarkers voor COVID-19 zouden voorspellen, machinaal leren gebruiken. Het metabolische profiel van de ontlasting werd ook geanalyseerd om andere mechanismen bloot te leggen die mogelijk de sleutel zijn tot de koppeling van het darmmicrobioom aan de kwetsbaarheid van ziekten.
De laatste stap was om te beoordelen hoe 40 verschillende gastheerfactoren en omgevingsfactoren deze darmmicrobioomfactoren hebben gevormd.
In eerder werk aan COVID-19-patiënten, de onderzoekers identificeerden 22 serum proteomische biomarkers die hielpen bij het voorspellen van de progressie tot ernstige ziekte. Deze set biomarkers is gesnoeid tot 20, het weglaten van twee die niet beschikbaar waren voor de gezonde patiënten.
Deze set werd gebruikt om een bloed-PRS op te zetten voor de 31 patiënten in de huidige studie. Achttien van de gevallen waren niet ernstig, terwijl 13 ernstig waren.
Toen de PRS met 10% steeg, het risico op ernstige ziekte steeg met 57%. De onderzoekers interpreteerden dit als bewijs dat de risicoscore de progressie van COVID-19 kon voorspellen.
In het verlengde van hun werk, ze hebben de PRS gemaakt met dezelfde 20 eiwitten, maar gebaseerd op een database van gezonde deelnemers, inclusief zowel proteomics als inflammatoire markers. De bloedproteomische gegevens waren afkomstig van de serummonsters die bij de basislijn werden genomen. De ontstekingsmarkers omvatten IL-1β, IL-6, TNF-a, en hsCRP.
Ze ontdekten dat de PRS positief gecorreleerd was met hsCRP en TNF-α in deze set. In een subgroepanalyse gestratificeerd naar leeftijd, ze vonden een significant verband tussen een hogere PRS en hogere bloedspiegels van alle ontstekingsmarkers bij oudere maar niet bij jongere subgroepen (boven en onder 58 jaar, respectievelijk).
De vraag waarmee de onderzoekers worden geconfronteerd, is of de veranderingen in deze eiwitten ten grondslag liggen aan de immuunactivatie die bij deze patiënten wordt gezien, of zijn de resultaten ervan. Wat het antwoord ook is, de studie toont een duidelijk verband aan tussen immuundisbalans en een hogere PRS, vooral bij oudere volwassenen, ter ondersteuning van zijn rol als biomarker.
De volgende stap werd uitgevoerd op een cohort van ongeveer 300 deelnemers. De onderzoekers maten de correlatie tussen het microbiële profiel van de darmmicrobiota en de bloedproteomics. Ze voerden zowel een dwarsdoorsnede- als een momentopnamestudie uit van de deelnemers in één steekproef (n=132), terwijl een andere prospectieve studie werd uitgevoerd bij 169 deelnemers. Hier, de proteomics werden ongeveer drie jaar later geanalyseerd dan de ontlastingsverzameling.
In het eerste geval, machine learning werd gebruikt om de top 20 bacteriële clusters (operationele taxonomische eenheden, OTU's) om de gevoeligheid voor COVID-19 te voorspellen. De meeste OTU's kwamen uit de volgende geslachten en families: bacteriën, Streptokokken, Lactobacil, Ruminococcaceae 119, Lachnospiraceae, en Clostridiales. Met behulp van dit, meer dan een vijfde van de variabiliteit in PRS kon worden verklaard.
De analyse toonde een superieure correlatie aan tussen de kern OTU-voorspelde PRS en de werkelijke PRS. Er was ook een nauw verband tussen de 20 kern-OTU's en de 20 proteomische biomarkers die ernstige COVID-19 voorspellen. Wanneer gestratificeerd naar leeftijd, de associatie werd alleen significant gevonden in oudere leeftijdsgroepen.
De resultaten werden gedupliceerd in de prospectieve studie. Dit toont aan dat veranderingen in het darmmicrobioom eerder plaatsvinden dan de verandering in de bloedproteomics. Als, ze kunnen een oorzakelijke rol spelen.
Een bevestigende studie in een groter subcohort van 366 deelnemers toonde aan dat 11 OTU's een significante associatie hadden met de inflammatoire cytokines, ofwel negatief ( Bacteriën , Streptokokken, en Clostridiales ), of positief ( Ruminokok , Blautia, en Lactobacillus ).
De onderzoekers onderzochten het verband tussen het microbiële kernprofiel van de darm en de fecale metabolieten bij ongeveer 1, 000 deelnemers. Ze ontdekten dat 45 metabolieten in de urine significant geassocieerd waren met meer dan de helft van de kern-OTU's.
De meeste waren ofwel aminozuren, vetzuren, of galzuren, betrokken bij drie trajecten. Het aminozuurgehalte in de weefsels is van vitaal belang voor het in stand houden van een gezonde immuniteit, omdat het afhangt van de metabole stressroutes en de beschikbaarheid van voedingsstoffen. Verlaagde niveaus van specifieke aminozuren onderdrukken ontstekingen.
Dus, deze metabole routes, gemoduleerd door voeding en de afhankelijke bacteriële populaties, kan de effecten van de darmmicrobiota op het metabolisme van de gastheer en ontsteking veroorzaken.
De relatieve overvloed van ACE2 en zijn functie bij het reguleren van aminozuurniveaus als reactie op inname via de voeding, en in aangeboren immuniteit, kan een tweede verband zijn tussen het darmmicrobioom en ontsteking, die op zijn beurt de ernst van COVID-19 voorspelt.
De studie toont ook aan dat 2,4% van het verschil in vatbaarheid voor de ziekte wordt verklaard door 9 factoren die verband houden met de demografie en klinische kenmerken van het monster, zoals opleidingsniveau, seks, en verschillende fysiologische parameters zoals bloeddruk en biochemie. Deze moduleren indirect de samenstelling van het darmmicrobioom.
De onderzoekers suggereren dat bij gezonde mensen, de samenstelling van het darmmicrobioom is zeer voorspellend voor de bloedproteomische biomarkers die verband houden met ernstige COVID-19.
De 'cytokinestorm' (overmatige niveaus van pro-inflammatoire chemicaliën in het lichaam) die gepaard gaan met ernstige COVID-19, moet effectief worden behandeld om het dodelijke verloop van de aandoening te verminderen. De associatie van proteomische biomarkers met inflammatoire moleculen, vooral in oudere leeftijdsgroepen, geeft aan dat de cytokinestorm het gevolg is van de onderliggende ontsteking die bij deze subgroep vaker voorkomt.
De onderzoekers vatten samen:"De ontdekte microbiële kernkenmerken en gerelateerde metabolieten kunnen dienen als een potentieel preventief/behandelingsdoel voor interventie, vooral onder degenen die vatbaar zijn voor de SARS-CoV-2-infectie. Ze kunnen ook dienen als potentiële therapeutische doelen voor de ontwikkeling van geneesmiddelen."
medRxiv publiceert voorlopige wetenschappelijke rapporten die niet peer-reviewed zijn en, daarom, niet als definitief worden beschouwd, begeleiden klinische praktijk/gezondheidsgerelateerd gedrag, of behandeld als gevestigde informatie.
bioRxiv publiceert voorlopige wetenschappelijke rapporten die niet peer-reviewed zijn en, daarom, niet als definitief worden beschouwd, begeleiden klinische praktijk/gezondheidsgerelateerd gedrag, of behandeld als gevestigde informatie.
Zure pH verhoogt SARS-CoV-2-infectie door ACE2-receptor op te reguleren
Voedsel beïnvloedt selectief darmmicroben, vindt onderzoek
Glycyrrhizinezuur als kandidaat-geneesmiddel voor COVID-19
Onderzoek toont aan hoe darmmicroben maaggriep beïnvloeden
Microbioomverlies door antibioticagebruik beïnvloedt reactie op griepvaccin
Alcohol beschadigt het microbioom in de mond
Wat kan oude uitwerpselen ons vertellen over de evolutie van het menselijke darmmicrobioom?
Oude microbiota-informatie vertegenwoordigt een essentiële bron om bacteriële evolutie te bestuderen en de biologische verspreiding van chronische ziekten door de geschiedenis heen te onderzoeken. E
Dysbiose in de darmflora kan ernstige secundaire infectie veroorzaken bij COVID-19-patiënten
Een interessante studie onder leiding van wetenschappers in de VS heeft onlangs onthuld dat de microbiële gemeenschap in de darm direct wordt beïnvloed door het ernstige acute respiratoire syndroom co
Diagnose van virale infecties met behulp van technologieën op micro- en nanoschaal
De behoefte aan bevolkingsbrede, snel, gevoelig, en kosteneffectieve diagnostische tests zijn aanzienlijk toegenomen als gevolg van het ernstige acute respiratoire syndroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2),