Essas diferenças do microbioma podem ajudar a explicar por que os indivíduos mais velhos e os homens são mais suscetíveis ao desenvolvimento da doença coronavírus 19 (COVID-19), em comparação com indivíduos e mulheres mais jovens, diz a equipe.
Rob Knight (Universidade da Califórnia, San Diego) e colegas dizem que o estudo fornece evidências de que o microbioma humano medeia a infecciosidade do SARS-CoV-2 ao modificar uma camada espessa que envolve a membrana plasmática do hospedeiro chamada glicocálice.
Os pesquisadores sugerem que a compreensão das mudanças na composição das comunidades microbianas do hospedeiro pode ajudar a melhorar a estratificação de risco dos pacientes e as abordagens potenciais para prevenção e tratamento.
Uma versão pré-impressa do artigo está disponível no servidor bioRxiv * , enquanto o artigo é submetido à revisão por pares.
O glicocálice é composto de uma rica rede de glicanos e glicoconjugados aos quais muitos patógenos virais se ligam para passar pela camada protetora de glicocálice e se ligar a receptores de proteína na membrana plasmática da célula hospedeira.
No caso do SARS-CoV-2, uma proteína de superfície viral chamada “pico” tem como alvo um glicosaminoglicano (GAG) chamado sulfato de heparano (HS). O vírus requer ligação ao HS para se ligar ao receptor da superfície celular da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2), que permite a adesão à membrana viral e a entrada na célula hospedeira.
“Reduzir a interação entre a proteína spike SARS-CoV-2 e o HS da célula hospedeira é, Portanto, uma abordagem atraente para reduzir o docking viral e infecção subsequente, ”Escreve Cavaleiro e equipe.
Vários táxons bacterianos são conhecidos por produzir enzimas que modificam certos tipos de GAG, incluindo HS, e muitas pesquisas sobre GAGs foram avançadas com o uso de enzimas bacterianas purificadas.
Agora, Knight e colegas desenvolveram um modelo computacional de catabolismo de HS para avaliar a capacidade dos micróbios humanos de degradar o HS.
A equipe descobriu que os genomas de bactérias comensais comuns associadas a humanos codificavam enzimas que degradam o HS.
A presença dessas bactérias modificadoras de HS foi menor em amostras de fluido de lavagem broncoalveolar (BALF) coletadas de pacientes com COVID-19 do que em amostras de controles saudáveis.
Os pesquisadores também descobriram que em dois conjuntos de dados de microbioma intestinal independentes, os níveis de bactérias modificadoras de HS foram reduzidos com o aumento da idade e aumentados nas mulheres em comparação com os homens.
Idade avançada e sexo masculino são fatores de risco não modificáveis conhecidos para o desenvolvimento de COVID-19 após infecção por SARS-CoV-2, e esse achado pode ajudar a explicar essa suscetibilidade aumentada, diz a equipe.
Dados BALF RNA-seq comparados entre estudos. Estudos de RNA-seq (eixos x) comparados por relações logarítmicas (eixos y) de espécies modificadoras de HS previstas em relação às não modificadoras de HS (A), HSase em relação ao conjunto de manutenção (B), e N-acetilglucosamina-6-O-sulfatase em relação ao conjunto de manutenção (C). Finalmente, a equipe mostrou que os comensais modificadores de HS foram capazes de prevenir a ligação da proteína de pico SARS-CoV-2 às células hospedeiras.
“Nós fornecemos evidências de um papel do microbioma humano na mediação da infectividade do SARS-CoV-2 por meio da modificação do glicocálice do hospedeiro, ”Escreve Knight e colegas. “Bactérias modificadoras de HS em comunidades microbianas humanas podem regular a adesão viral, e a perda desses comensais pode predispor os indivíduos à infecção ”.
Embora o mecanismo de proteção subjacente preciso ainda não seja conhecido, as cepas Bacteroide Bacteroides ovatus e Bacteroides thetaiotaomicron , que são altamente prevalentes em bactérias intestinais humanas, já foi demonstrado que catabolizam HS, dizem os pesquisadores.
De fato, a equipe passou a mostrar que em vitro tratamento de células de pulmão humano H1299 com B. ovatus e B. thetaiotaomicron HS catabolizado da superfície celular e redução da ligação da proteína SARS-CoV-2 em 20 a 30 vezes, em comparação com células H1299 não tratadas.
As espécies de bactérias que codificam o sulfato de heparano (HS) liase (HSase) são depletadas em pacientes com COVID em comparação com os controles. Dados BALF RNA-seq de indivíduos saudáveis (controle) e pacientes COVID-19 (COVID) (eixos x) comparados por relações logarítmicas (eixos y) de espécies modificadoras de HS previstas em relação às não modificadoras de HS (A), HSase em relação ao conjunto de manutenção (B), e N-acetilglucosamina-6-O-sulfatase em relação ao conjunto de manutenção (C). A significância foi avaliada por um teste t e as barras de erro representam o erro padrão da média. Os valores de p apresentados são de teste t bicaudal desemparelhado. “Este relatório fornece evidências para o papel das interações glicocálice-microbiota como um novo mecanismo competitivo na luta contra SARS-CoV-2, ”Escrevem os pesquisadores.
Eles dizem que mais trabalho é necessário para esclarecer as implicações translacionais das descobertas, uma vez que ainda não está claro quais enzimas microbianas em particular degradam os GAGs para prevenir a ligação do SARS-CoV-2. Também não está claro se essas enzimas podem ser usadas para limitar a disseminação viral durante uma infecção ativa.
No entanto, “As análises apresentadas aqui descrevem um mecanismo chave pelo qual os microbiomas do hospedeiro podem desempenhar um papel na infecção por SARS-CoV-2, fornecer uma explicação potencial para as disparidades de saúde entre grupos de idade na doença COVID-19 e destacar a importância de caracterizar a potencial futura corrida armamentista molecular entre humanos e vírus, ”Dizem os pesquisadores.
“A exploração da vasta interação entre os micróbios hospedeiros e a infecção viral pode permitir uma melhor estratificação de risco, prevenção, e intervenção, ”Eles concluem.
bioRxiv publica relatórios científicos preliminares que não são revisados por pares e, Portanto, não deve ser considerado conclusivo, orientar a prática clínica / comportamento relacionado à saúde, ou tratadas como informações estabelecidas.
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