Črevesni in oralni mikrobiomi napovedujejo resnost COVID-19

Eno vprašanje, ki v času pandemije koronavirusa 2019 (COVID-19) še vedno ostaja neodgovorjeno, je bilo, zakaj obstaja poseben vzorec zadetka, ko gre za hudo bolezen? Zanimiva nova študija, ki se pojavi na medRxiv* strežnik preprint odkrije en zelo pomemben dejavnik tveganja:stanje ustnih in črevesnih mikrobiomov.

Spomladanski val COVID-19 je napolnil številne bolnišnice in enote intenzivne nege s pacienti, ki so zadihali. Velikokrat se to število preverja za sprejem. Potreba po učinkovitih in zanesljivih biomarkerjih tveganja nikoli ni bila večja.

Študija:Črevesni in oralni mikrobiomi so zanesljivi napovedovalci resnosti covid-19, glavni napovedovalec smrtnosti, povezane s COVID-19. Zasluge za sliko:Kateryna Kon / Shutterstock

Podrobnosti študije

Mednarodni konzorcij za hude akutne respiratorne in nastajajoče okužbe (ISARIC) in Svetovna zdravstvena organizacija (WHO) sta septembra 2020 za izpolnitev te potrebe opisala oceno umrljivosti 4C. Ta obsežen sistem točkovanja tveganj obsega osem spremenljivk, vključno s starostjo, seks, druge obstoječe bolezni, raven zavesti, nasičenost s kisikom v periferni krvi, in C-reaktivni protein (CRP).

S temi informacijami, vendar natančnost napovedi je bila le 79%, pri čemer je 30% bolnikov z visokim tveganjem smrtnosti zamujenih. To je spodbudilo poskus napovedovanja tveganja smrtnosti z drugo metodo. Raziskovalci v tej študiji so uporabili dejstvo, da črevesni mikrobiomi pri bolnikih s COVID-19 kažejo hude motnje, imenovana disbioza, pri čemer je 23 bakterijskih družin še posebej povezanih z resnostjo bolezni pri bolnikih, ki so bili hospitalizirani s COVID-19.

Znanstveniki so vzpostavili robusten okvir z računalniškimi in analitičnimi orodji za sledenje omrežjem povezav med mikrobioto, klinične značilnosti, in resnost bolezni. To so ugotovili Enterokok , vrsta ustnih in črevesnih bakterij, lahko pri teh bolnikih zanesljivo napoveduje smrtni izid.

Ta majhna študija je vključevala 69 bolnikov s COVID-19 z zmernimi do hudimi simptomi, to je, tisti, ki potrebujejo manj ali več kot 4 litre kisika, oz. Teh, 63 je imelo popolno zdravstveno dokumentacijo. Izhodiščne klinične značilnosti so bile v obeh skupinah primerljive, huda in zmerna. Hudi bolniki so morali ostati v bolnišnici še šest dni, v povprečju, kot zmerno bolni bolniki.

Pri analizi podatkov o sočasnih boleznih, Raziskovalci so ugotovili, da je kombinacija kliničnih spremenljivk, vključno z resnostjo COVID-19, imel 89% natančnost pri napovedovanju usodnega izida. Pravzaprav, potreba po 4 litrih kisika je bila glavni dejavnik pri napovedovanju takega izida. Če resnost bolezni ni upoštevana, natančnost je padla na 84%. Ta ugotovitev kaže, da so simptomi dihal pomembni pri napovedovanju izidov COVID-19.

Smrtnost zaradi COVID-19 je napovedana glede na resnost respiratornih simptomov in drugih sočasnih bolezni, ki se običajno uporabljajo za triažo bolnikov. (A) Območje pod krivuljo-sprejemna operativna krivulja (AUC-ROC) za navzkrižno vrednotenje, ko se oceni napoved natančnosti smrtnosti zaradi COVID-19. Rdeče črte ustrezajo modelu, vključno z vsemi kliničnimi kovarijatami (CC), črna črta ustreza modelu, ki vključuje vse klinične kovarije, razen resnosti bolezni (CC, brez resnosti). (B) Kovarije, izbrane po modelu klasifikacije naključnih gozdov, so razvrščene glede na njihov pomen pri razvrščanju smrtnosti kot izida bolezni. (C) Za kategorične kovarijete (Da =1, Št =0) število bolnikov od 63, vključenih v analize v določeni kategoriji, je bilo obarvano po rezultatih (preživeli, v modri barvi; Umrl, v rdeči barvi). (D) Za numerično spremenljivko, ploskevi brkov (mediana, škrlatni interkvartilni razpon, 5. in 9. percentil za črte) se uporabljata z vsako trdno piko, ki ustreza posameznemu bolniku. (BH prilagojena vrednost p <0,05)

Blato ali peroralni mikrobiom napoveduje resnost

Znano je, da ima virusna okužba pljuč dolgotrajen vpliv na črevesni mikrobiom. Raziskovalci, zato, je to znanje uporabil za napovedovanje resnosti COVID-19, povezovanje z drugimi skupnimi ukrepi. Preizkusili so učinek uporabe samo kliničnih spremenljivk, samo sestava črevesnega mikrobioma, samo peroralna sestava mikrobiomov, prva dva skupaj, ter prvi in ​​tretji v kombinaciji.

Ugotovili so, da je bila natančnost prvega modela ~ 76%. Ponovno, sočasne bolezni, ki so najbolje napovedale resnost bolezni, so bile tiste, kot je visok holesterol, Latino dirka, koronarna bolezen srca, astma, debelost, težave z dihanjem, povezane s hipoksijo, hitro dihanje, število dni v bolnišnici, tromboza, in moškega spola.

Z uporabo drugega in tretjega modela, z mikrobioto blata ali ust kot napovedovalci, ugotovili so 92% in 84% natančnost, oz. To je 122% in 111% izboljšanje natančnosti, oz.

Kombinirani modeli so pokazali najvišjo natančnost napovedi, pri 96%, kar nakazuje, da so ustne ali črevesne mikrobiote boljše pri napovedovanju resnosti COVID-19. Pri nadaljnji analizi mikrobiote, raziskovalci so odkrili indikatorsko vrsto, ki jo lahko gojimo v kliničnem laboratoriju.

Vrhunski napovedovalec

Prve tri bakterijske vrste za napoved resnosti COVID-19 v črevesnem mikrobiomu so bile Uniformis Bacteroides , Enterococcus faecalis , in Monoglobus pectinilyticus , medtem ko so bili tisti iz ustnega mikrobioma Porfiromonas endodontalis, Veillonella tobetsuensis, in Bifidobacterium breve.

Bakterija Enterococcus faecalis, znana kot Streptococcus faecalis. Te bakterije so koki zaobljene ali ovalne oblike, na tem mestu običajno tvorijo verige celic. Avtor slike:Shutterstock

Smerna analiza je pokazala, da je zmanjšanje številčnosti Enterococcus faecalis , in Porphyromonas endodontalis, v črevesju in ustih, oziroma pri zmerno bolnih bolnikih s COVID-19, ali povečanje številčnosti teh patoloških vrst pri hudo bolnih bolnikih, so bili najboljši napovedovalci hudega COVID-19.

Napovedovalci zmernega COVID-19 so vključevali povečanje številčnosti Bacteroides fragilis , Bacteroides caccae, in Klostridijev klostridioforme , v blatu oz Muribaculum intestinalinale v ustih.

Niso mogli zaznati nobene povezave med številom bakterij katere koli vrste in titri protiteles, čeprav so višje ravni anti-RBD IgG povezane s preživetjem. To lahko pomeni, da sta ravni mikrobiote in IgG neodvisni napovedovalci hudih izidov.

Zaključek

" V tej študiji je pokazali smo, da je resnost bolezni COVID-19 mogoče predvideti s sestavo blata ali peroralnega mikrobioma z večjo natančnostjo kot tradicionalne klinične metode točkovanja. Zlasti, dva patobionta v ustni (Porphyromonas endodontalis) ali črevesni (Enterococcus faecalis) mikrobioti lahko služita kot indikatorski vrsti za zanesljivo napoved resnosti okužbe s SARS-CoV-2 . "

To bi lahko vodilo k boljši stratifikaciji tveganja bolnikov, še posebej od takrat Enterococcus faecalis je enostaven in poceni za kulturo. To bi lahko pomagalo zagotoviti zgodnejšo podporo bolnikom, pri katerih je verjetno, da bodo razvili smrtonosno bolezen. Raziskovalci pozivajo, naj se ta bakterija vključi v stratifikacijo kliničnega tveganja v zdravstvenem okolju.

Resnost bolezni je povezana z nenadzorovanim vnetjem, in to je lahko posledica črevesne disbioze, ki je bil obtožen številnih kroničnih vnetnih stanj. To področje zahteva dodatne raziskave, zlasti za razumevanje vloge regulatornih T celic (Tregs), ki so v normalnih okoliščinah odgovorne za imunomodulacijo, lahko pa so nenormalno izražene v COVID-19.

Takšne študije bi lahko pomagale ugotoviti, kako » disbioza pri bolnikih, okuženih s SARS-CoV-2, in zlasti obogatitev patobiontov, ki smo jih opazili v tej skupini, lahko prispeva k resnosti bolezni COVID-19 s spremembo razvoja Treg . "

*Pomembno obvestilo

medRxiv 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.

• Ukrep konzorcija C-Path PRO je zdaj vključen v zahtevek za nalepko, ki ga je odobrila FDA
• Rakove celice prezimujejo, da preživijo v težkem okolju, ki ga ustvarja kemoterapija