Leger har observert at mer enn 60% av pasientene med COVID-19 har diaré, kvalme, og oppkast, og disse symptomene forutsier et dårligere utfall totalt sett.
Alvorlig akutt respiratorisk syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), årsakssaken til COVID-19 sykdom, kommer inn i den menneskelige vertscellen ved å binde seg til det angiotensinkonverterende enzymet (ACE) 2, som fungerer som den virale reseptoren. Dette molekylet finnes i høyere konsentrasjoner i ileum og tykktarm og regulerer tarmbetennelse. ACE2 påvirker tarmmikrobiomet direkte, og indirekte kardiopulmonal risiko.
Studie:SARS-CoV-2 infiserer produktivt menneskelige tarm enterocytter. Mikrobiom i menneskelig tarm. Bildekreditt:Alpha Tauri 3D Graphics / Shutterstock Eldre og sykere personer er mer sannsynlig å bli syke når de blir utsatt for dette viruset. Den nåværende studien undersøker den potensielle koblingen mellom tarmmikrobiomet og det kliniske forløpet og funksjonene til COVID-19.
Forskerne valgte et sett med proteiner som kunne fungere som biomarkører for å forutsi utviklingen til alvorlig sykdom. Derimot, de undersøkte også om disse proteinene kan hjelpe til med å forstå hva som gjør en person mer eller mindre utsatt for sykdommen, og hvilken rolle tarmmikrobiota spiller for å regulere nivået av disse biomarkørene hos friske mennesker.
Blodproteomdata fra 31 pasienter med COVID-19 ble brukt, sammen med multi-omics-data fra 2, 400 uinfiserte individer. Det tidligere datasettet ble brukt til å lage en risikoscore for å forutsi om et tilfelle av COVID-19 ville utvikle seg til et alvorlig eller kritisk nivå. Dette kalles blodproteomisk risikoscore (PRS).
Blod -PRS ble deretter relatert til inflammatoriske biomarkører for å se om PRS var i stand til å forutsi sykdomsfølsomhet hos friske individer. De brukte både proteomiske og blodbiomarkører for betennelse, fra 990 mennesker, for denne undersøkelsen.
Det neste trinnet var å identifisere de spesifikke egenskapene til tarmmikrobiota, som vil forutsi de betydelige proteomiske biomarkørene for COVID-19, bruker maskinlæring. Den metabolske profilen til avføringen ble også analysert for å avdekke andre mekanismer som kan være nøkkelen til koblingen av tarmmikrobiomet til sykdomssårbarhet.
Det siste trinnet var å vurdere hvordan 40 forskjellige vertsfaktorer og miljøfaktorer formet disse tarmmikrobiomfaktorene.
I tidligere arbeid med COVID-19 pasienter, forskerne identifiserte 22 serumproteomiske biomarkører som bidro til å forutsi progresjon til alvorlig sykdom. Dette settet med biomarkører ble beskåret til 20, utelater to som ikke var tilgjengelige for de friske pasientene.
Dette settet ble brukt til å sette opp en blod -PRS for de 31 pasientene i den nåværende studien. Atten av tilfellene var ikke alvorlige, mens 13 var alvorlige.
Etter hvert som PRS økte med 10%, risikoen for alvorlig sykdom økte med 57%. Forskerne tolket dette som et bevis på at risikoscore kunne forutsi utviklingen av COVID-19.
I forlengelsen av arbeidet deres, de opprettet PRS ved å bruke de samme 20 proteinene, men basert på en database med friske deltakere, inkludert både proteomikk og inflammatoriske markører. Blodproteomdataene kom fra serumprøvene tatt ved baseline. De inflammatoriske markørene inkluderte IL-1β, IL-6, TNF-α, og hsCRP.
De fant at PRS var positivt korrelert med hsCRP og TNF-α blant dette settet. I en undergruppeanalyse lagdelt etter alder, de fant en signifikant sammenheng mellom høyere PRS og høyere blodnivå for alle inflammatoriske markører hos eldre, men ikke i yngre undergrupper (over og under 58 år, henholdsvis).
Spørsmålet forskerne står overfor er om endringene i disse proteinene ligger til grunn for immunaktiveringen som ses hos disse pasientene, eller er resultatet av det. Uansett svar, studien viser en klar sammenheng mellom immun ubalanse og høyere PRS, spesielt hos eldre voksne, støtte sin rolle som biomarkør.
Det neste trinnet ble utført på en kohorte på omtrent 300 deltakere. Forskerne målte sammenhengen mellom den mikrobielle profilen til tarmmikrobiota og blodproteomikk. De utførte både en tverrsnitts- eller øyeblikksstudie av deltakerne i en prøve (n =132), mens en annen prospektiv studie ble utført på 169 deltakere. Her, proteomikken ble analysert omtrent tre år senere enn avføringssamlingen.
I det første tilfellet, maskinlæring ble brukt til å avsløre de 20 beste bakterieklyngene (operasjonelle taksonomiske enheter, OTUer) for å forutsi mottakelighet for COVID-19. De fleste av OTU -ene kom fra følgende slekter og familier: Bacteroides, Streptococcus, Lactobacillus, Ruminococcaceae 119, Lachnospiraceae, og Clostridiales. Ved å bruke dette, over en femtedel av variabiliteten i PRS kan forklares.
Analysen viste en overlegen korrelasjon mellom kjernen OTU-forutsagt PRS og den faktiske PRS. Det var også en nær tilknytning mellom de 20 kjerne-OTU-ene og de 20 proteomiske biomarkørene som forutsier alvorlig COVID-19. Når den er stratifisert etter alder, Foreningen ble sett på å være signifikant bare i eldre aldersgrupper.
Resultatene ble duplisert i den prospektive studien. Dette viser at endringer i tarmmikrobiom skjer tidligere enn endringen i blodproteomikk. I så fall, de kan ha en kausal rolle.
En bekreftende studie i en større undergruppe med 366 deltakere viste at 11 OTU -er hadde en signifikant tilknytning til de inflammatoriske cytokinene, enten negativt ( Bacteroides , Streptococcus, og Clostridiales ), eller positiv ( Ruminococcus , Blautia, og Lactobacillus ).
Forskerne undersøkte sammenhengen mellom tarmens mikrobielle profil og fekale metabolitter blant ca. 1, 000 deltakere. De fant at 45 metabolitter i urinen var signifikant assosiert med over halvparten av kjerne -OTU -ene.
De fleste av dem var enten aminosyrer, fettsyrer, eller gallsyrer, involvert i tre veier. Aminosyrenivået i vevet er avgjørende for å opprettholde sunn immunitet fordi det avhenger av metabolske stressveier og tilgjengeligheten av næringsstoffer. Reduserte nivåer av spesifikke aminosyrer undertrykker betennelse.
Og dermed, disse metabolske veiene, modulert av diett og den avhengige bakteriepopulasjonen, kan drive effekten av tarmmikrobiota på metabolismen av verten og betennelse.
Den relative mengden av ACE2 og dens funksjon i regulering av aminosyrenivåer som respons på diettinntak, og i medfødt immunitet, kan være en andre kobling mellom tarmmikrobiomet og betennelse, som igjen forutsier alvorlighetsgraden av COVID-19.
Studien viser også at 2,4% av forskjellen i mottakelighet for sykdommen forklares av 9 faktorer knyttet til demografien og de kliniske egenskapene til prøven, som utdanningsnivå, kjønn, og forskjellige fysiologiske parametere som blodtrykk og biokjemi. Disse modulerer indirekte sammensetningen av tarmmikrobiomet.
Forskerne foreslår at hos friske mennesker, sammensetningen av tarmmikrobiomet er sterkt forutsigbart for de blodproteomiske biomarkørene som er knyttet til alvorlig COVID-19.
'Cytokinstormen' (overdrevne nivåer av pro-inflammatoriske kjemikalier i kroppen) forbundet med alvorlig COVID-19 bør behandles effektivt for å redusere dødsfallet av tilstanden. Foreningen av proteomiske biomarkører med inflammatoriske molekyler, spesielt i eldre aldersgrupper, indikerer at cytokinstormen er et resultat av den underliggende betennelsen som er sett mer vanlig blant denne undergruppen.
Forskerne oppsummerer:"De oppdagede kjerne tarmmikrobielle trekk og relaterte metabolitter kan tjene som et potensielt forebyggende/behandlingsmål for intervensjon, spesielt blant de som er utsatt for SARS-CoV-2-infeksjonen. De kan også tjene som potensielle terapeutiske mål for utvikling av medisiner. ”
medRxiv publiserer foreløpige vitenskapelige rapporter som ikke er fagfellevurdert og, derfor, ikke anses som avgjørende, veilede klinisk praksis/helserelatert atferd, eller behandles som etablert informasjon.
bioRxiv publiserer foreløpige vitenskapelige rapporter som ikke er fagfellevurdert og, derfor, ikke anses som avgjørende, veilede klinisk praksis/helserelatert atferd, eller behandles som etablert informasjon.
Rått fôr til kjæledyr er en risiko for mennesker og dyr
Forskning viser at probiotika kan hjelpe mot angst og depresjon
Fiskeslim kan være en potensiell kilde til antibiotika, finner studier
Immunceller reparerer skadet tarm hos barn med IBD
Type bakterier i øvre luftveier kan påvirke alvorlighetsgraden av astma
Anti-coronavirus-molekyler fra mikrober kan være nøkkelen til nye behandlinger
Tarmbakterier knyttet til sterkere muskler hos eldre mennesker
En dristig ny studie antyder at muskelstyrke hos eldre voksne kan være høyere på grunn av, delvis, mekanismer som involverer tarmbakterier. Tarmbakteriene er relatert til muskelmasse og fysisk funks
Matematisk modell avslører risikoen for SARS-CoV-2-infeksjon etter fekal mikrobiotatransplantasjon
I sitt nye papir tilgjengelig på bioRxiv* forhåndstrykk -server, Amerikanske forskere fra OpenBiome ideelle organisasjon brukte en matematisk modell for å simulere nytten av forskjellige teststrateg
Forskere manipulerer bakteriearter i tarmen ved å bruke diett
Forskere fra Stanford University School of Medicine har vist at ved å manipulere kosthold i en musemodell, det er mulig å favorisere engraftment av en bestemt bakteriestamme fremfor andre.