Dysbiose i tarmmikrobiota kan forårsake alvorlig sekundær infeksjon hos COVID-19-pasienter

En interessant studie ledet av forskere i USA har nylig avslørt at det mikrobielle samfunnet i tarmen er direkte påvirket av alvorlig akutt respiratorisk syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) og at virusmediert tarmmikrobiomdysbiose kan forårsake alvorlige sekundære infeksjoner i pasienter med koronavirussykdom 2019 (COVID-19). Studien er for tiden tilgjengelig på bioRxiv * forhåndstrykk -server.

Studie:Tarmmikrobiomdysbiose under COVID-19 er forbundet med økt risiko for bakteriemi og mikrobiell translokasjon. Bildekreditt:Alpha Tauri 3D Graphics / Shutterstock

Bakgrunn

En potensiell sammenheng mellom tarmmikrobiomdysbiose og alvorlighetsgraden av COVID-19 er nylig etablert. I denne sammenhengen, studier har funnet at SARS-CoV-2-infeksjon kan forstyrre de mikrobielle populasjonene som er tilstede i tarmen. Tarmmikrobiomdysbiose er definert som en reduksjon i mikrobielt mangfold, samt en ubalanse mellom fordelaktige og patogene mikrobielle populasjoner i tarmen.

I en betydelig andel av COVID-19 pasienter, gastrointestinale komplikasjoner sammen med tap av commensal tarmmikrober har ofte blitt observert. Kommensale mikrober er fordelaktige mikrober som direkte virker på vertens immunsystem for å forhindre invasjon og kolonisering av patogene mikrober. Nylig, studier har funnet ut at COVID-19 pasienter behandlet med bredspektret antibiotika har betydelig høyere risiko for sekundære infeksjoner av multiresistente bakterier, som igjen er assosiert med nesten 2 ganger høyere dødelighet av septisk sjokk.

I den nåværende studien, forskerne har hatt som mål å forstå om tarmmikrobiomdysbiose kan øke risikoen for sekundær systemisk infeksjon hos COVID-19-pasienter. Videre, de har undersøkt om SARS-CoV-2-infeksjon direkte kan forårsake tarmdysbiose uavhengig av sykehusinnleggelsesstatus og behandlingsregime.

Studere design

Studien ble utført på transgene mus som uttrykker humant angiotensinkonverterende enzym 2 (ACE2). Musene ble utfordret intranasalt med en lav eller høy dose SARS-CoV-2, og avføringsprøvene ble samlet daglig for å teste bakteriepopulasjoner. I tillegg, fekale prøver ble samlet fra SARS-CoV-2-infiserte pasienter for å bestemme sammensetningen av tarmmikrobiomet.

Viktige observasjoner

Hos mus som ble utfordret med høydose SARS-CoV-2, forskerne observerte betydelig endring i tarmmikrobiomet, inkludert reduksjon av obligatoriske anaerobe mikrober og utvidelse av Verrucomicrobiales. Innen en uke etter infeksjon, de observerte en reduksjon i alfadiversitet i tarmmikrobiomet. Viktigere, hos infiserte mus, de observerte symptomer på alvorlig systemisk infeksjon, inkludert tap av kroppsvekt, pustevansker, redusert aktivitet, og knekket holdning. Tatt sammen, funnene indikerer at SARS-CoV-2-infeksjon direkte forårsaker tarmmikrobiomdysbiose hos mus.

Ved å analysere bakteriesammensetninger i fekale prøver samlet fra COVID-19 pasienter fra to forskjellige sykehus, forskerne observerte et bredt spekter av bakteriell mangfold. De observerte ingen forskjell i bakteriesammensetning i fekale prøver mellom de to sykehusene. Derimot, de observerte svært varierende bakteriesammensetninger på tvers av prøver. Med ytterligere analyse, de observerte hyppige mikrobiomdominasjoner, som er definert som et mikrobielt samfunn der en bestemt slekt dekker mer enn 50% av befolkningen. Disse observasjonene indikerer alvorlig tarmmikrobiomskade hos COVID-19-pasienter.

Hos 21 pasienter med systemiske sekundære infeksjoner, de observerte redusert bakteriell mangfold. Alle disse pasientene ble behandlet med antibiotika under sykehusinnleggelse, med 80% fikk antibiotika selv før deteksjon av sekundær infeksjon. Analysen av fekale prøver samlet fra disse pasientene avslørte at slekten Faecalibacterium var negativt korrelert med systemisk sekundær infeksjon. Bakteriearten som tilhører Faecalibacterium -slekten er de mest vitale og rikelige commensale bakteriene i tarmmikrobiota. En reduksjon av Faecalibacterium -slekten er kjent for å forstyrre funksjonene til tarmbarrieren.

Dessuten, ved å sammenligne fekale bakteriesammensetninger og blodbakterielle sammensetninger, forskerne observerte en høy overflod av sekundære infeksjonfremkallende bakterier i tilsvarende fekale prøver. Dette indikerer at visse bakteriepopulasjoner translokerer fra tarmen til sirkulasjonen for å forårsake sekundær infeksjon hos COVID-19-pasienter. Dette kan potensielt skje på grunn av virusindusert tap av tarmbarriereintegritet.

Studier betydning

Studien avslører at SARS-CoV-2-mediert dysbiose i tarmmikrobiomet er direkte assosiert med den systemiske sekundære infeksjonen som er observert hos COVID-19-pasienter. Videre, studien indikerer at alvorlige sekundære infeksjoner kan induseres ved tarm-til-blod-translokasjon av bakteriepopulasjoner etter tarmmikrobiomdysbiose.

*Viktig varsel

bioRxiv publiserer foreløpige vitenskapelige rapporter som ikke er fagfellevurdert og, derfor, skal ikke betraktes som avgjørende, veilede klinisk praksis/helserelatert atferd, eller behandles som etablert informasjon.

• Redhill Biopharma kunngjør ferdigstillelse av fase 2/3 COVID-19 studie av oral opaganib
• Forskere isolerer menneskelige monoklonale antistoffer som kan nøytralisere flere norovirusvarianter