Puščajoče črevesje in mikrobna disbioza bi lahko prispevali k nevihti citokinov pri hudo bolnih primerih COVID-19

Ko se svet približuje mračnemu mejniku treh milijonov smrti zaradi bolezni COVID-19, nov preprint raziskovalni članek, objavljen v bioRxiv * strežnik kaže, da je prisotnost črevesnih bakterij v plazmi lahko pokazatelj progresivne bolezni. Pri bolnikih s že obstoječimi sočasnimi boleznimi, COVID-19 je povezan s hujšo boleznijo.

Črevesje je dobro uveljavljena pot okužbe in tarča virusnih poškodb zaradi hudega akutnega respiratornega sindroma koronavirus 2 (SARS-CoV-2), povzročitelj COVID-19. To potrjuje klinično opazovanje, da ima približno polovica bolnikov s COVID-19 simptome prebavil (GI).

Tudi hospitalizirani bolniki s kritičnim COVID-19 imajo pogosto črevesne zaplete. Poleg zgoraj navedenega, poročajo o venski ali arterijski trombemboliji mezenteričnih žil in ishemiji tankega črevesa, zlasti pri bolnikih, hospitaliziranih dalj časa.

Okužba s SARS-CoV-2 moti črevesno pregrado in vodi do zvišanja sistemskega bakterijskega lipopolisaharida in peptidoglikana ter služi za povečanje sistemskega vnetja. Zato puščajoče črevesje in mikrobna disbioza bi lahko prispevali k citokinski nevihti pri bolnikih, ki so hudo bolni s COVID -19.

Cilji in podrobnosti študije

Trenutna študija, s sedežem v Birminghamu, Alabama, v ZDA, s ciljem zajeti prisotnost plazemskih biomarkerjev, ki kažejo na kršitve črevesne epitelijske pregrade, in prisotnost črevesnih mikrobov v plazmi.

Na žalost obeh zaradi majhne količine razpoložljive plazme ni bilo mogoče preizkusiti pri isti podskupini bolnikov.

Od 30 bolnikov, vključenih v študijo s potrjeno okužbo s SARS-CoV-2, vsi so imeli drisko in slabost skupaj z zvišano telesno temperaturo in zasoplostjo. Povprečna starost je bila 63 let. Le dva bolnika sta imela kritično bolezen.

Več kot tretjina je imela sladkorno bolezen, in polovica je imela krvne strdke. Od 30, 23 bolnikov je imelo prekomerno telesno težo. Pet bolnikov je imelo smrtni izid v bolnišnici.

Laboratorijski rezultati

Limfopenijo in anemijo so opazili pri polovici, in dve tretjini bolnikov, skupaj z visokim številom monocitov. Povišani so bili tudi nevtrofilci, pri 60% samcev v primerjavi s 45% samic. To je pomembno, saj se prvi odzovejo na vsako okužbo.

Skupno število levkocitov se je povečalo pri približno 40% posameznikov s COVID-19, a nenormalnosti števila trombocitov so opazili le pri 17% preiskovancev. Le dva bolnika sta pokazala visoko raven možganskega natriuretičnega peptida (BNP), verjetno zaradi srčnega popuščanja.

C-reaktivni peptid, marker vnetja, je bila pri vseh bolnikih povišana, pri šestih bolnikih je bila stopnja skladna s hudim vnetjem. Osem oseb je pokazalo visoko raven feritina, pri čemer ima polovica ravni, ki kažejo na vnetje.

Skoraj vsi bolniki so imeli visoke ravni glukoze in laktat dehidrogenaze (LDH) na tešče. Približno dve tretjini je imelo anemijo, Zvišane ravni troponina-I, kaže na poškodbo srca, so jih našli pri 80% moških, v primerjavi z enim samim subjektom.

Črevesni mikrobi v plazmi

14 vzorcev plazme, poslanih v oceno na prisotnost bakterij, je dalo več kot 150, 000 zaporednih odčitkov, s signalom, ki kaže na močno prisotnost bakterij v dveh tretjinah vzorcev. Skupna mikrobna populacija je bila primerljiva med bolniki s COVID-19.

Z uporabo verižne reakcije s polimerazo, Dosegli smo indeks disbioze za merjenje številčnosti bakterijskih skupin v vsakem vzorcu. Vseh devet vzorcev, ki so nakazovali prisotnost bakterij, je imelo iste tri glavne vrste, Proteobakterije , Pojasnila , in Actinobacteria , pri enem bolniku je pri vseh 14 znanejše število neznanih bakterij.

Te so iste, ki so jih našli v zdravi plazmi, tudi.

Najbolj obogaten tip je bil Proteobakterije , medtem Bakteroidi je bilo prisotnih v zelo omejenem številu. Med dvema pacientoma s smrtnim izidom COVID-19, število Firmicutes je bilo nizko. Morda je številčnost tega tipa biomarker za resnost bolezni.

Tako gram-negativne bakterije kot lipopolisaharidi (LPS), ki je glavni endotoksin, ki izvira iz celične stene teh bakterij, so višji v vzorcih plazme pri bolnikih s COVID-19.

Prelom črevesne pregrade

Prisotnost črevesnih mikrobov v plazmi lahko kaže na napake v črevesni epitelijski pregradi, omogočajo bakterijam, da se preselijo skozi epitelne celice v sistemske krvne žile. To je pomemben sestavni del sistemskega vnetja in je osnova za napredovanje COVID-19 pri teh bolnikih.

Kot označevalec prepustnosti črevesja, izmerjene so bile ravni beljakovin-2 (FABP2), ki vežejo maščobne kisline, ker je to beljakovina v črevesnih epitelijskih celicah, ki veže proste maščobne kisline, holesterol, in retinoidi. Kot tak, njeno povišanje v plazmi kaže na poškodbo sluznice v črevesju.

Kot je bilo pričakovano, Ravni FABP2 so bile visoke v plazmi bolnikov s COVID-19 v primerjavi z zdravimi posamezniki.

Črevesni mikrobni peptidi v plazmi so strupeni, saj sprožijo vnetne poti in povzročijo sistemske poškodbe. Kot merilo tega pojava raziskovalci so opazili višje ravni peptidoglikana (PGN) in LPS v plazmi COVID-19, pri skoraj dvojni ravni pri zdravih kontrolah.

Kakšne so posledice?

Translokacija črevesnih mikrobov, običajno najdemo le v blatu, v sistemski krvni obtok je temeljni dejavnik imunske funkcije in presnove. Prisotnost črevesnih mikrobov v plazmi lahko sproži in tudi poslabša vnetne signalne poti v telesu.

Vnetje je ključno za patogenezo hudega in kritičnega COVID-19. Ugotovitve te študije lahko podpirajo teorijo, da je to posledica gibanja črevesnih bakterij v krvni obtok pri teh bolnikih. To, po vrsti, je lahko posledica večje prepustnosti črevesja zaradi disfunkcije epitelijske pregrade.

Ugotovljeno je bilo, da se izločanje virusa v blatu obdrži še en mesec po izginotju pljučnih simptomov, kar kaže, da je virusna kolonizacija črevesja lahko daljša kot dihalnih poti.

Bolniki s COVID-19 v tem vzorcu so imeli večjo verjetnost, da bodo diabetični in debeli v primerjavi s kontrolo. Pri takih bolnikih komenzalne bakterije Lactobacillus jih je manj, in to zmanjšanje je bilo ugotovljeno pri majhni skupini devetih bolnikov, testiranih na začetku hospitalizacije v tej študiji.

Večina smrti zaradi COVID-19 je posledica sepse. V tej študiji je številčnost številnih patogenih vrst, kot so npr Acinetobacter in Psevdomona je bila v črevesju višja. Tudi potem, ko je okužba izginila, disbioza je trajala, kar kaže, da lahko črevesje dolgoročno trpi posledice te bolezni.

Plazemski metabolom je povezan s črevesnim mikrobiomom v patogenezi številnih bolezni. Odpoved črevesne pregrade vodi v odkrivanje bakterijskih presnovnih produktov v plazmi, pri boleznih, kot je ulcerozni kolitis.

Študija kaže, " L hrapavo črevesje in mikrobna disbioza bi lahko prispevali k citokinski nevihti pri bolnikih, ki so hudo bolni s COVID -19 . "

*Pomembno obvestilo

bioRxiv objavlja predhodna znanstvena poročila, ki niso recenzirana in, zato, ne velja za dokončno, vodi klinično prakso/vedenje, povezano z zdravjem, ali se obravnavajo kot uveljavljeni podatki.

• Raziskovalci odkrivajo nove presnovne sposobnosti črevesnih bakterij
• Edinstveno glivično okolje v pljučih