Dieravá črevná a mikrobiálna dysbióza by mohla prispieť k búrke cytokínov v vážne chorých prípadoch COVID-19

Ako sa svet blíži k ponurému míľniku troch miliónov úmrtí na chorobu COVID-19, nový výskumný dokument predtlače uverejnený na stránkach bioRxiv * server ukazuje, že prítomnosť črevných baktérií v plazme môže byť indikátorom progresívneho ochorenia. U pacientov s už existujúcimi sprievodnými ochoreniami COVID-19 je spojený s vážnejším ochorením.

Črevo je osvedčeným spôsobom infekcie a zameriava sa na poškodenie vírusom závažným akútnym respiračným syndrómom koronavírusom 2 (SARS-CoV-2), pôvodca ochorenia COVID-19. Toto je podložené klinickým pozorovaním, že asi polovica pacientov s COVID-19 prejavuje gastrointestinálne (GI) symptómy.

Hospitalizovaní pacienti s kritickým ochorením COVID-19 majú tiež často črevné komplikácie. Okrem vyššie uvedeného, je hlásená venózna alebo arteriálna tromboembólia mezenterických ciev a ischémia tenkého čreva, najmä u pacientov hospitalizovaných na dlhšie obdobie.

Infekcia SARS-CoV-2 narúša črevnú bariéru a vedie k zvýšeniu systémového bakteriálneho lipopolysacharidu a peptidoglykánu a slúži na zvýšenie systémového zápalu. Preto deravé črevo a mikrobiálna dysbióza by mohli prispieť k cytokínovej búrke u pacientov vážne chorých na COVID -19.

Študijné ciele a detaily

Súčasná štúdia, so sídlom v Birminghame, Alabama, v Spojených štátoch amerických, zamerané na zachytenie prítomnosti plazmatických biomarkerov, ktoré naznačujú porušenie epiteliálnej bariéry čreva, a prítomnosť črevných mikróbov v plazme.

Bohužiaľ, obaja nemohli byť testovaní na tej istej podskupine pacientov kvôli malému objemu dostupnej plazmy.

Z 30 pacientov zaradených do štúdie s potvrdenou infekciou SARS-CoV-2 všetci mali hnačku a nevoľnosť spolu s horúčkou a dýchavičnosťou. Priemerný vek bol 63 rokov. Iba dvaja pacienti mali kritické ochorenie.

Viac ako tretina bola diabetici, a polovica zažila krvné zrazeniny. Z 30, 23 pacientov malo nadváhu. Päť pacientov malo v nemocnici smrteľné následky.

Laboratórne výsledky

Lymfopénia a anémia boli pozorované na polovici, a dve tretiny pacientov, spolu s vysokým počtom monocytov. Neutrofily boli tiež zvýšené, u 60% mužov v porovnaní so 45% žien. To je dôležité, pretože sú prvými respondentmi na akúkoľvek infekciu.

Celkový počet leukocytov bol zvýšený u asi 40% jedincov s COVID-19, ale abnormality počtu krvných doštičiek boli pozorované iba u 17% subjektov. Iba dvaja pacienti vykazovali vysoké hladiny mozgového natriuretického peptidu (BNP), pravdepodobne kvôli zlyhaniu srdca.

C-reaktívny peptid, zápalový marker, bol zvýšený u všetkých pacientov, pričom šesť pacientov vykazovalo hladiny konzistentné so závažným zápalom. Osem subjektov vykazovalo vysoké hladiny feritínu, pričom polovica z nich má hladiny naznačujúce zápal.

Takmer všetci pacienti mali vysoké hladiny glukózy a laktát dehydrogenázy (LDH) nalačno. Asi dve tretiny mali anémiu, Zvýšené hladiny troponínu-I, naznačuje zranenie srdca, boli nájdené u 80% mužských subjektov, vs iba jeden ženský subjekt.

Črevné mikróby v plazme

14 vzoriek plazmy odoslaných na vyhodnotenie prítomnosti baktérií poskytlo viac ako 150, 000 sekvenčných prečítaní, so signálom naznačujúcim silnú prítomnosť baktérií v dvoch tretinách vzoriek. Celková mikrobiálna populácia bola medzi pacientmi s COVID-19 porovnateľná.

Pomocou polymerázovej reťazovej reakcie bol dosiahnutý dysbiózny index na meranie množstva bakteriálnych skupín v každej vzorke. Všetkých deväť vzoriek, ktoré naznačovali prítomnosť baktérií, vykazovali rovnaké tri hlavné fyly, Proteobaktérie , Firmicutes , a Aktinobaktérie , pričom jeden pacient vykazuje vo všetkých 14 neznámych baktériách významnejší počet.

To sú tie isté, ktoré sa našli v zdravej plazme, tiež.

Najbohatším kmeňom bolo Proteobaktérie , kým Bacteroides boli prítomné vo veľmi obmedzenom počte. Medzi dvoma pacientmi s fatálnym výsledkom COVID-19, počet Firmicutes bol nízky. Hojnosť tohto kmeňa môže byť biomarkerom závažnosti ochorenia.

Gramnegatívne baktérie aj lipopolysacharidy (LPS), čo je hlavný endotoxín pochádzajúci z bunkovej steny týchto baktérií, sú vyššie vo vzorkách plazmy od pacientov s COVID-19.

Porušenie črevnej bariéry

Prítomnosť črevných mikróbov v plazme môže naznačovať defekty v epitelovej bariére čreva, umožňuje baktériám migrovať cez epiteliálne bunky do systémových ciev. Toto je dôležitá zložka systémového zápalu a je základom progresie COVID-19 u týchto pacientov.

Ako ukazovateľ črevnej priepustnosti Zmerali sa hladiny proteínu 2 viažuceho mastné kyseliny (FABP2), keďže ide o proteín nachádzajúci sa v črevných epiteliálnych bunkách, ktorý viaže voľné mastné kyseliny, cholesterol, a retinoidy. Ako taký, jeho zvýšenie v plazme naznačuje poškodenie sliznice v čreve.

Podľa očakávania, Hladiny FABP2 boli v plazme pacientov s COVID-19 vysoké v porovnaní so zdravými jedincami.

Črevné mikrobiálne peptidy v plazme sú toxické, pretože vyvolávajú zápalové cesty a vedú k systémovému poškodeniu. Ako meradlo tohto javu vedci pozorovali vyššie hladiny peptidoglykánu (PGN) a LPS v plazme COVID-19, na takmer dvojnásobnej úrovni v zdravých kontrolách.

Aké sú dôsledky?

Translokácia črevných mikróbov, bežne sa vyskytuje iba vo výkaloch, do systémového obehu je základným determinantom imunitných funkcií a metabolizmu. Prítomnosť črevných mikróbov v plazme môže spustiť a tiež zhoršiť zápalové signálne dráhy v tele.

Zápal je kľúčom k patogenéze závažného a kritického ochorenia COVID-19. Zistenia tejto štúdie môžu podporiť teóriu, že je u týchto pacientov poháňaná črevnými bakteriálnymi pohybmi do obehu tela. Toto, zasa môže to byť spôsobené vyššou priepustnosťou čriev v dôsledku dysfunkcie epiteliálnej bariéry.

Zistilo sa, že vylučovanie vírusov vo výkaloch pretrváva až mesiac po úprave pľúcnych symptómov, čo naznačuje, že vírusová kolonizácia čreva môže trvať dlhšie ako v dýchacích cestách.

Pacienti s COVID-19 v tejto vzorke mali v porovnaní s kontrolami väčšiu pravdepodobnosť diabetu a obezity. U takýchto pacientov komenzálne baktérie Lactobacillus sú menej hojné, a toto zníženie bolo zistené v malej skupine deviatich pacientov testovaných na začiatku hospitalizácie v tejto štúdii.

Väčšina úmrtí na COVID-19 je spôsobená sepsou. V tejto štúdii, množstvo viacerých patogénnych druhov, ako napr Acinetobacter a Pseudomona bol vyšší v čreve. Aj keď infekcia ustúpila, dysbióza pretrvávala, čo naznačuje, že črevo môže dlhodobo trpieť následkami tejto choroby.

Plazmatický metabolom je spojený s črevným mikrobiómom v patogenéze mnohých chorôb. Zlyhanie črevnej bariéry vedie k detekcii bakteriálnych metabolických produktov v plazme, v podmienkach, ako je ulcerózna kolitída.

Štúdia naznačuje, " L Dýchavá črevná a mikrobiálna dysbióza by mohla prispieť k búrke cytokínov u pacientov vážne chorých na COVID -19 . "

*Dôležitá poznámka

bioRxiv vydáva predbežné vedecké správy, ktoré nie sú predmetom vzájomného hodnotenia, a preto, by nemali byť považované za presvedčivé, viesť klinickú prax/správanie súvisiace so zdravím, alebo sa s nimi zaobchádza ako so zavedenými informáciami.

• Vedci odhaľujú nové metabolické schopnosti črevných baktérií
• Jedinečné hubové prostredie v pľúcach