Ľudský mikrobióm redukuje slizničné glykány,

ovplyvnenie infekcie SARS-CoV-2 Medzinárodný tím vedcov uskutočnil štúdiu, ktorá ukazuje, že rozdiely v ľudskom mikrobióme môžu ovplyvniť schopnosť závažného akútneho respiračného syndrómu koronavírusu 2 (SARS-CoV-2) infikovať hostiteľské bunky.

Tieto rozdiely v mikrobiómoch môžu pomôcť vysvetliť, prečo sú starší jedinci a muži náchylnejší na rozvoj koronavírusovej choroby 19 (COVID-19), v porovnaní s mladšími jedincami a ženami, hovorí tím.

Rob Knight (Kalifornská univerzita, San Diego) a kolegovia tvrdia, že štúdia poskytuje dôkaz, že ľudský mikrobióm sprostredkuje infekčnosť SARS-CoV-2 úpravou hrubej vrstvy obklopujúcej plazmatickú membránu hostiteľa nazývanej glykokalyx.

Vedci naznačujú, že pochopenie posunov v zložení hostiteľských a mikrobiálnych komunít by mohlo pomôcť zlepšiť stratifikáciu rizika pacientov a potenciálne prístupy k prevencii a liečbe.

Predbežná verzia článku je k dispozícii na serveri bioRxiv* , pričom článok prechádza partnerským preskúmaním.

Viac o glykokalyxe

Glykokalyx je tvorený bohatou sieťou glykánov a glykokonjugátov, na ktoré sa viaže mnoho vírusových patogénov, aby prešli ochrannou vrstvou glykokalyxu a prichytili sa na proteínové receptory na plazmatickej membráne hostiteľskej bunky.

V prípade SARS-CoV-2, vírusový povrchový proteín nazývaný „hrot“ sa zameriava na glykozaminoglykán (GAG) nazývaný heparan sulfát (HS). Vírus vyžaduje naviazanie na HS, aby sa naviazal na receptor hostiteľského bunkového receptora angiotenzín konvertujúceho enzýmu 2 (ACE2), ktorý umožňuje adhéziu vírusovej membrány a vstup hostiteľskej bunky.

„Zníženie interakcie medzi špičkovým proteínom SARS-CoV-2 a HS hostiteľskej bunky je, preto, atraktívny prístup k zníženiu dokovania vírusov a následnej infekcii, ”Napíšte Knight a tím.

Čo urobili vedci?

Je známe, že niekoľko bakteriálnych taxónov produkuje enzýmy, ktoré modifikujú určité typy GAG, vrátane HS, a mnoho výskumov GAG bolo pokročilých pomocou purifikovaných bakteriálnych enzýmov.

Teraz, Knight a kolegovia vyvinuli výpočtový model katabolizmu HS na posúdenie schopnosti ľudských mikróbov degradovať HS.

Tím zistil, že genómy bežných komenzálnych baktérií spojených s ľuďmi kódujú enzýmy, ktoré degradujú HS.

Prítomnosť týchto baktérií modifikujúcich HS bola nižšia vo vzorkách bronchoalveolárnej laváže (BALF) odobratých od pacientov s COVID-19 ako vo vzorkách odobratých od zdravých kontrolných osôb.

Vedci tiež zistili, že v dvoch nezávislých súboroch črevných mikrobiómov hladiny HS-modifikujúcich baktérií sa znižovali s rastúcim vekom a zvyšovali sa u žien v porovnaní s mužmi.

Starší vek a mužské pohlavie sú známymi nemodifikovateľnými rizikovými faktormi vzniku COVID-19 po infekcii SARS-CoV-2, a toto zistenie môže pomôcť vysvetliť túto zvýšenú náchylnosť, hovorí tím.

Údaje BALF RNA-seq v porovnaní medzi štúdiami. Štúdie RNA-seq (osi x) porovnávané s log-pomermi (osi y) predpovedaných druhov modifikujúcich HS v porovnaní s nemodifikujúcimi HS (A), HSase vzhľadom na upratovaciu sadu (B), a N-acetylglukozamín-6-O-sulfatázu vzhľadom na domácu sadu (C).

Baktérie modifikujúce HS blokovali väzbu SARS-CoV-2

Nakoniec, tím ukázal, že komenzály modifikujúce HS boli schopné zabrániť väzbe špičkového proteínu SARS-CoV-2 na hostiteľské bunky.

"Poskytujeme dôkazy o úlohe ľudského mikrobiómu pri sprostredkovaní infekčnosti SARS-CoV-2 prostredníctvom modifikácie hostiteľského glykokalyxu," ”Píše Knight a kolegovia. „Baktérie modifikujúce HS v ľudských mikrobiálnych komunitách môžu regulovať adhéziu vírusu, a strata týchto komenzálov by mohla predisponovať jednotlivcov k infekcii. “

Aj keď presný základný ochranný mechanizmus ešte nie je známy, kmene Bacteroide Bacteroides ovatus a Bacteroides thetaiotaomicron , ktoré sú vysoko rozšírené v ľudských črevných baktériách, predtým sa ukázalo, že je známe, že katabolizujú HS, hovoria vedci.

Naozaj, tím to ďalej ukázal in vitro ošetrenie ľudských pľúcnych buniek H1299 B. ovatus a B. thetaiotaomicron katabolizovaný HS na povrchu bunky a znížená väzba na proteín SARS-CoV-2 20 až 30-krát, v porovnaní s neošetrenými bunkami H1299.

Druhy baktérií kódujúce heparan sulfát (HS) lyázu (HSase) sú u pacientov s COVID vyčerpané v porovnaní s kontrolami. Údaje BALF RNA-seq od zdravých subjektov (kontrola) a pacientov s COVID-19 (COVID) (osi x) porovnané pomocou logaritmických pomerov (osi y) predikovaných druhov modifikujúcich HS v porovnaní s nemodifikujúcimi HS (A), HSase vzhľadom na upratovaciu sadu (B), a N-acetylglukozamín-6-O-sulfatázu vzhľadom na domácu sadu (C). Význam bol vyhodnotený t-testom a chybové stĺpce predstavujú štandardnú chybu priemeru. Prezentované hodnoty p pochádzajú z nepárového dvojstranného t-testu.

Aké sú dôsledky štúdie?

"Táto správa poskytuje dôkaz o úlohe interakcií glykokalyx-mikrobiota ako nového konkurenčného mechanizmu v boji proti SARS-CoV-2," “Píšu vedci.

Hovorí sa, že je potrebná ďalšia práca na objasnenie translačných dôsledkov zistení, pretože zostáva nejasné, ktoré konkrétne mikrobiálne enzýmy degradujú GAG, aby sa zabránilo väzbe SARS-CoV-2. Nie je tiež jasné, či by tieto enzýmy mohli byť použité na obmedzenie šírenia vírusu počas aktívnej infekcie.

Napriek tomu „Tu uvedené analýzy popisujú kľúčový mechanizmus, pomocou ktorého by hostiteľské mikrobiómy mohli hrať úlohu v infekcii SARS-CoV-2, poskytnúť potenciálne vysvetlenie zdravotných rozdielov medzi vekovými skupinami pri ochorení COVID-19 a poukázať na dôležitosť charakterizácie potenciálnych budúcich pretekov molekulárnych zbraní medzi ľuďmi a vírusmi, “Hovoria vedci.

"Prieskum rozsiahlej súhry medzi hostiteľskými mikróbmi a vírusovou infekciou by mohol umožniť lepšiu stratifikáciu rizika," prevencia, a intervencia, “Uzatvárajú.

*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.

• Operácia bypassu žalúdka je najúčinnejšou terapiou na liečbu cukrovky 2. typu
• Mikrobiálna diverzita môže zlepšiť liečbu pacientov s rakovinou