Človeški mikrobiom obrezuje glikane sluznice,

vpliva na okužbo s SARS-CoV-2 Mednarodna skupina raziskovalcev je izvedla študijo, ki kaže, da lahko razlike v človeškem mikrobiomu vplivajo na sposobnost hudega akutnega respiratornega sindroma koronavirus 2 (SARS-CoV-2), da okuži celice gostitelja.

Te razlike v mikrobiomih lahko pomagajo razložiti, zakaj so starejši posamezniki in moški bolj dovzetni za razvoj koronavirusne bolezni 19 (COVID-19), v primerjavi z mlajšimi posamezniki in ženskami, pravi ekipa.

Rob Knight (Kalifornijska univerza, San Diego) in sodelavci pravijo, da študija dokazuje, da človeški mikrobiom posreduje infekcijo SARS-CoV-2 s spreminjanjem debele plasti, ki obdaja gostiteljsko plazemsko membrano, imenovano glikokaliks.

Raziskovalci kažejo, da bi razumevanje premikov v sestavi gostiteljsko-mikrobnih skupnosti lahko pripomoglo k izboljšanju stratifikacije tveganja bolnikov in možnih pristopov k preprečevanju in zdravljenju.

V strežniku je na voljo prednatisnjena različica članka bioRxiv* , medtem ko je članek podvržen strokovnemu pregledu.

Več o glikokaliksu

Glikokaliks je sestavljen iz bogate mreže glikanov in glikokonjugatov, na katere se vežejo številni virusni patogeni, da preidejo skozi zaščitno plast glikokaliksa in se pritrdijo na beljakovinske receptorje na plazemski membrani gostiteljske celice.

V primeru SARS-CoV-2, virusni površinski protein, imenovan "konica", cilja na glikozaminoglikan (GAG), imenovan heparan sulfat (HS). Virus potrebuje vezavo na HS, da se veže na receptor angiotenzin-pretvorbenega encima 2 na površini celice gostitelja (ACE2), ki omogoča adhezijo virusne membrane in vstop v celice gostitelja.

"Zmanjšanje interakcije med proteinom SARS-CoV-2 in HS-celico gostitelja je, zato, privlačen pristop za zmanjšanje priklopa virusov in posledične okužbe, ”Pišejo Vitez in ekipa.

Kaj so naredili raziskovalci?

Znano je, da več bakterijskih taksonov proizvaja encime, ki spreminjajo nekatere vrste GAG, vključno s HS, in veliko raziskav o GAG je bilo napredovanih z uporabo prečiščenih bakterijskih encimov.

Zdaj, Knight in sodelavci so razvili računalniški model katabolizma HS za oceno sposobnosti človeških mikrobov, da razgradijo HS.

Ekipa je ugotovila, da so genomi običajnih komenzalnih bakterij, povezanih s človekom, kodirani encimi, ki razgrajujejo HS.

Prisotnost teh bakterij, ki spreminjajo HS, je bila v vzorcih bronhoalveolarne izpiralne tekočine (BALF) manjša kot pri vzorcih zdravih kontrol.

Raziskovalci so tudi ugotovili, da v dveh neodvisnih podatkovnih nizah črevesnih mikrobiomov, Raven bakterij, ki spreminjajo HS, se je s starostjo zniževala in pri ženskah se je povečala v primerjavi z moškimi.

Starejša starost in moški spol sta znana nespremenljiva dejavnika tveganja za razvoj COVID-19 po okužbi s SARS-CoV-2, in ta ugotovitev lahko pomaga razložiti to povečano dovzetnost, pravi ekipa.

Podatki BALF RNA-seq v primerjavi s študijami. Študije RNA-seq (osi x) v primerjavi z log-razmerji (osi y) napovedanih vrst, ki spreminjajo HS glede na ne-HS-modifikacijo (A), HSase glede na gospodinjski komplet (B), in N-acetilglukozamin-6-O-sulfatazo glede na gospodinjski niz (C).

Bakterije, ki spreminjajo HS, so blokirale vezavo SARS-CoV-2

Končno, ekipa je pokazala, da so komenzali, ki spreminjajo HS, lahko preprečili vezavo konice proteina SARS-CoV-2 na celice gostitelja.

"Predlagamo dokaze o vlogi človeškega mikrobioma pri posredovanju infektivnosti SARS-CoV-2 s spreminjanjem glikokaliksa gostitelja, ”Piše Knight in sodelavci. "Bakterije, ki spreminjajo HS, v človeških mikrobnih skupnostih lahko uravnavajo adhezijo virusa, izguba teh komenzalov pa bi lahko posameznike nagnila k okužbi. "

Čeprav natančen osnovni zaščitni mehanizem še ni znan, sevov Bacteroide Bacteroides ovatus in Bacteroides thetaiotaomicron , ki so zelo razširjene pri človeških črevesnih bakterijah, za katere je bilo prej znano, da katabolizirajo HS, pravijo raziskovalci.

Prav zares, ekipa je to pokazala in vitro zdravljenje človeških pljučnih celic H1299 s B. ovatus in B. thetaiotaomicron kataboliziran HS na celični površini in zmanjšana vezava na proteine ​​SARS-CoV-2 za 20 do 30-krat, v primerjavi z neobdelanimi celicami H1299.

Vrste bakterij, ki kodirajo heparan sulfat (HS) liazo (HSase), so pri bolnikih s COVID izčrpane v primerjavi s kontrolo. BALF RNA-seq podatki pri zdravih preiskovancih (kontrola) in bolniki s COVID-19 (COVID) (osi x) v primerjavi z log-razmerji (osi y) predvidenih vrst, ki spreminjajo HS glede na tiste, ki ne spreminjajo HS (A), HSase glede na gospodinjski komplet (B), in N-acetilglukozamin-6-O-sulfatazo glede na gospodinjski niz (C). Pomembnost je bila ocenjena s testom t, stolpci napak pa predstavljajo standardno napako povprečja. Predstavljene vrednosti p so iz neparnega dvosmernega t-testa.

Kakšne so posledice študije?

"To poročilo dokazuje vlogo interakcij glikokaliks-mikrobiota kot novega konkurenčnega mehanizma v boju proti SARS-CoV-2, «Pišejo raziskovalci.

Pravijo, da je za pojasnitev translacijskih posledic ugotovitev potrebno dodatno delo, saj ostaja nejasno, kateri določeni mikrobni encimi razgrajujejo GAG, da preprečijo vezavo SARS-CoV-2. Prav tako ni jasno, ali bi lahko te encime uporabili za omejevanje širjenja virusa med aktivno okužbo.

Kljub temu pa "Tukaj predstavljene analize opisujejo ključni mehanizem, po katerem bi lahko gostiteljski mikrobiomi igrali vlogo pri okužbi s SARS-CoV-2, podajo možno razlago zdravstvenih razlik med starostnimi skupinami pri bolezni COVID-19 in poudarijo pomen opredelitve potencialne prihodnje dirke molekularnih oborožitev med ljudmi in virusi, «Pravijo raziskovalci.

"Raziskovanje velikega medsebojnega vpliva med gostiteljskimi mikrobi in virusno okužbo bi lahko omogočilo boljšo stratifikacijo tveganja, preprečevanje, in posredovanje, «Sklenejo.

*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.

• Operacija želodčnega obvoda je najučinkovitejša terapija za zdravljenje sladkorne bolezni tipa 2
• Mikrobna raznolikost lahko izboljša zdravljenje bolnikov z rakom