Črevné a orálne mikrobiómy predpovedajú závažnosť ochorenia COVID-19

Jednou z otázok, ktoré počas prebiehajúcej pandémie koronavírusovej choroby 2019 (COVID-19) stále zostávajú nezodpovedané, bolo, prečo existuje výrazný model hit-and-miss, pokiaľ ide o závažné choroby? Zaujímavá nová štúdia, ktorá sa objavuje na stránkach medRxiv* server predtlače určuje jeden vysoko relevantný rizikový faktor:stav orálnych a črevných mikrobiómov.

Jarná vlna COVID-19 zaplnila mnohé nemocnice a jednotky intenzívnej starostlivosti pacientmi lapajúcimi po dychu. Toto číslo sa mnohokrát preveruje na prijatie. Potreba efektívnych a spoľahlivých rizikových biomarkerov nebola nikdy väčšia.

Štúdia:Črevné a orálne mikrobiómy sú silnými prediktormi závažnosti ochorenia covid-19, ktorý je hlavným prediktorom úmrtnosti súvisiacej s COVID-19. Obrazový kredit:Kateryna Kon / Shutterstock

Podrobnosti o štúdiu

Skóre úmrtnosti 4C bolo popísané v septembri 2020, aby splnilo túto potrebu Medzinárodné konzorcium pre závažné akútne respiračné a vznikajúce infekcie (ISARIC) a Svetová zdravotnícka organizácia (WHO). Tento rozsiahly systém hodnotenia rizika obsahuje osem premenných, vrátane veku, sex, iné už existujúce choroby, úroveň vedomia, nasýtenie kyslíkom v periférnej krvi, a C-reaktívny proteín (CRP).

S týmito informáciami, však presnosť predikcie bola iba 79%, pričom bolo vynechaných 30% pacientov s vysokým rizikom úmrtnosti. To viedlo k pokusu predpovedať riziko úmrtia inou metódou. Vedci v tejto štúdii využili skutočnosť, že črevné mikrobiómy u pacientov s COVID-19 vykazujú vážne poruchy, nazývaná dysbióza, pričom 23 bakteriálnych rodín je obzvlášť spojených so závažnosťou ochorenia u pacientov, ktorí boli hospitalizovaní s COVID-19.

Vedci vytvorili robustný rámec pomocou počítačových a analytických nástrojov na sledovanie sietí prepojení medzi mikrobiotou, klinické príznaky, a závažnosť ochorenia. Našli to Enterococcus , druh orálnych a črevných baktérií, môže u týchto pacientov silne predpovedať fatálne následky.

Táto malá štúdia zahŕňala 69 pacientov s COVID-19 so stredne ťažkými až ťažkými príznakmi, to znamená, tí, ktorí potrebovali menej alebo viac ako 4 litre kyslíka, resp. Z nich, 63 malo úplnú zdravotnú dokumentáciu. Východiskové klinické vlastnosti boli v oboch skupinách porovnateľné, ťažké a stredné. Vážni pacienti museli zostať v nemocnici ďalších šesť dní, v priemere, než stredne chorí pacienti.

Pri analýze údajov o komorbiditách vedci zistili, že kombinácia klinických premenných, vrátane závažnosti ochorenia COVID-19, mal 89% presnosť pri predpovedaní smrteľného výsledku. V skutočnosti, požiadavka na 4 litre kyslíka bola hlavným faktorom pri predpovedaní takéhoto výsledku. Ak sa neberie do úvahy závažnosť ochorenia, presnosť klesla na 84%. Toto zistenie ukazuje, že respiračné symptómy sú dôležité pri predpovedaní výsledkov COVID-19.

Úmrtnosť na COVID-19 je predpovedaná závažnosťou respiračných symptómov a ďalších sprievodných chorôb, ktoré sa bežne používajú na triedenie pacientov. (A) Oblasť pod krivkou prijímania krivky (AUC-ROC) na krížovú validáciu, ktorá vyhodnocuje predikciu presnosti smrteľného výsledku v súvislosti s COVID-19. Červené čiary zodpovedajú modelu vrátane všetkých klinických kovariátov (CC), čierna čiara zodpovedá modelu vrátane všetkých klinických kovariantov okrem závažnosti ochorenia (CC, žiadna závažnosť). (B) Kovaritany vybrané podľa modelu klasifikácie náhodných lesov zoradené podľa ich dôležitosti pri klasifikácii smrteľnosti ako výsledku choroby. (C) Pre kategorické kovariáty (Áno =1, Nie =0) počet pacientov zo 63 zahrnutých do analýz v konkrétnej kategórii bol zafarbený podľa výsledku (prežili, v modrej farbe; Zomrel, červenou farbou). (D) pre číselnú premennú fúzy (medián, medzikvartilový rozsah boxov, 5. a 9. percentil pre čiary) sa používajú s každým plným bodom zodpovedajúcim jednému pacientovi. (Hodnota p upravená o BH <0,05)

Závažnosť predpovedá stolica alebo orálny mikrobióm

Je známe, že vírusová infekcia pľúc má dlhodobý vplyv na črevný mikrobióm. Vedci, preto, tieto znalosti využil na predpovedanie závažnosti COVID-19, súvisiace s inými bežnými opatreniami. Testovali účinok použitia iba klinických premenných, iba zloženie črevných mikrobiómov, iba kompozícia orálneho mikrobiómu, prvé dve dohromady, a prvý a tretí v kombinácii.

Zistili, že presnosť prvého modelu bola ~ 76%. Opäť komorbidity, ktoré najlepšie predpovedali závažnosť ochorenia, boli tie, ako je vysoký cholesterol, Latino preteky, ischemická choroba srdca, astma, obezita, dýchacie ťažkosti súvisiace s hypoxiou, zrýchlený dych, počet dní v nemocnici, trombóza, a mužského pohlavia.

Použitím druhého a tretieho modelu s mikrobiotou stolice alebo úst ako prediktormi, zistili presnosť 92% a 84%, resp. Toto je zlepšenie presnosti o 122% a 111%, resp.

Kombinované modely vykazovali najvyššiu presnosť predikcie, na 96%, čo naznačuje, že orálna alebo črevná mikrobiota lepšie predpovedá závažnosť ochorenia COVID-19. Pri ďalšej analýze mikrobioty vedci našli indikátorový druh, ktorý je možné kultivovať v klinickom laboratóriu.

Najlepší prediktor

Tri najlepšie bakteriálne druhy na predikciu závažnosti COVID-19 v črevnom mikrobióme boli Bacteroides uniformis , Enterococcus faecalis , a Monoglobus pectinilyticus , zatiaľ čo tie z orálneho mikrobiómu boli Porfyromonas endodontalis, Veillonella tobetsuensis, a Bifidobacterium breve.

Baktérie Enterococcus faecalis známe ako Streptococcus faecalis. Tieto baktérie sú zaoblené alebo oválne koky, tu typicky tvoria reťazce buniek. Obrazový kredit:Shutterstock

Smerová analýza ukázala, že zníženie množstva Enterococcus faecalis , a Porphyromonas endodontalis, v črevách a ústach, respektíve u stredne chorých pacientov s COVID-19, alebo nárast počtu týchto patologických druhov u ťažko chorých pacientov, boli najlepšími prediktormi závažného ochorenia COVID-19.

Prediktory stredne závažného ochorenia COVID-19 zahŕňali zvýšenie počtu Bacteroides fragilis , Bacteroides caccae, a Clostridium clostridioforme , v stolici resp Muribaculum intestinale v ústach.

Nedokázali zistiť žiadnu koreláciu medzi počtom baktérií akéhokoľvek druhu a titrami protilátok, aj keď vyššie hladiny anti-RBD IgG korelujú s prežitím. To môže znamenať, že hladiny mikrobioty a IgG sú nezávislými prediktormi závažných následkov.

Záver

“ V tejto štúdii, dokázali sme, že závažnosť ochorenia COVID-19 možno predpovedať pomocou stolice alebo orálneho mikrobiómového zloženia s vyššou presnosťou ako tradičné metódy klinického bodovania. Obzvlášť, dva patobionty v orálnej (Porphyromonas endodontalis) alebo črevnej (Enterococcus faecalis) mikrobiote môžu slúžiť ako indikačné druhy na silnú predikciu závažnosti infekcií SARS-CoV-2 . ”

To by mohlo viesť k lepšej stratifikácii rizika pacientov, hlavne že Enterococcus faecalis je pre kultúru ľahký a finančne nenáročný. To by mohlo pomôcť poskytnúť skoršiu podporu pacientom, u ktorých je pravdepodobnosť vzniku smrteľnej choroby. Vedci žiadajú, aby bola táto baktéria zaradená do stratifikácie klinického rizika v zdravotníctve.

Závažnosť ochorenia je spojená s nekontrolovaným zápalom, a to môže byť dôsledkom črevnej dysbiózy, ktorá bola inkriminovaná pri viacerých chronických zápalových stavoch. Táto oblasť si vyžaduje ďalší výskum, najmä pochopiť úlohu regulačných T buniek (Tregs), ktoré sú za normálnych okolností zodpovedné za imunomoduláciu, ale môžu byť abnormálne vyjadrené v COVID-19.

Takéto štúdie by mohli pomôcť zistiť, ako „ dysbióza u pacientov infikovaných SARS-CoV-2, a konkrétne obohatenie patobiontov, ktoré sme pozorovali v tejto kohorte, môže prispieť k závažnosti ochorenia COVID-19 prostredníctvom zmeny vývoja Treg . ”

*Dôležitá poznámka

medRxiv 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.

• Opatrenie konzorcia C-Path PRO je teraz zahrnuté v žiadosti o označenie schválenej FDA
• Bunky rakoviny prezimujú, aby prežili v drsnom prostredí vytvorenom chemoterapiou