研究:腸道菌群可預測COVID-19的嚴重程度

2020-04-28 11:57:11

 

COVID-19大流行正在蔓延到世界的每個角落。但是,並非所有人都以相同的速度患病。有一項新研究表明,腸道微生物組的組成可以部分解釋敏感性的差異。

 

臨床醫生已經觀察到超過60%的COVID-19患者出現腹瀉,噁心和嘔吐,這些症狀預示了總體病情惡化。

 

嚴重急性呼吸系統綜合症冠狀病毒2(SARS-CoV-2)是COVID-19病的病原體,通過與血管緊張素轉化酶(ACE)2結合而進入人宿主細胞,該酶是病毒受體。在回腸和結腸中發現該分子的濃度較高,並能調節腸道炎症。ACE2直接影響腸道微生物組,間接影響心肺風險。

 

研究人員選擇了一組蛋白質,這些蛋白質可以作為生物標誌物來預測嚴重疾病的進展。但是,他們還檢查了這些蛋白質是否可以幫助瞭解使人更易感染該疾病的原因,以及腸道菌群在調節健康人中這些生物標記物水準方面所起的作用。

 

專家組使用了來自31名COVID-19患者的血液蛋白質組學數據,以及來自2400名未感染個體的多組學數據。前一個數據集用於創建風險評分,以預測COVID-19病例會發展到嚴重還是嚴重水準,這稱為血液蛋白質組學風險評分(PRS)。

 

然後將血液PRS與炎症生物標記物相關聯,以查看PRS是否能夠預測健康個體的疾病易感性。在這項研究中,他們使用了蛋白質組學和血液生物標誌物來檢測990人的炎症。

 

下一步是使用機器來識別腸道菌群的特定特徵,這些特徵可以預測COVID-19的重要蛋白質組生物標記。還分析了糞便的代謝特徵,以發現可能是腸道微生物組與疾病易感性聯繫的關鍵的其他機制。最後一步是評估40種不同的宿主因數和環境因數如何影響這些腸道微生物組因數。

 

在對COVID-19患者的早期研究中,研究人員確定了22種血清蛋白質組學生物標誌物,這些標誌物有助於預測嚴重疾病的進展。這套生物標記物被修剪到20個,而剩下兩個對健康患者不可用。

 

在當前研究中,使用該組為31名患者建立血液PRS。其中18例不嚴重,而13例嚴重。隨著PRS增加10%,嚴重疾病的風險增加57%。研究人員認為這是風險評分可以預測COVID-19進展的證據。

 

研究人員測量了腸道菌群的微生物譜與血液蛋白質組學之間的相關性。他們對一個樣本(n = 132)中的參與者進行了橫斷面研究或快照研究,而對169名參與者進行了另一項前瞻性研究。

 

分析顯示,核心OTU預測的PRS與實際PRS之間具有較高的相關性。20個核心OTU與預測嚴重COVID-19的20個蛋白質組生物標誌物之間也存在密切關聯。如果按年齡分層,則僅在較高年齡組中該關聯才有意義。

 

結果在前瞻性研究中重複。這表明腸道微生物組的變化比血液蛋白質組學的變化更早發生。如果是這樣,他們可能起因果作用。

 

研究人員檢查了大約1000名參與者的核心腸道微生物譜與糞便代謝產物之間的聯繫。他們發現尿液中的45種代謝產物與超過一半的核心OTU有相關。

 

它們大多數是氨基酸,脂肪酸或膽汁酸,組織中的氨基酸水準對於維持健康的免疫力至關重要,因為它取決於代謝應激途徑和營養物質的可用性。降低特定氨基酸水準可抑制炎症。因此,這些受飲食和相關細菌種群調節的代謝途徑可能會驅動腸道菌群對宿主代謝和炎症的影響。

 

研究人員認為,在健康人中,腸道微生物組的組成可以高度預測與嚴重COVID-19相關的血液蛋白質組學生物標誌物。

 

嚴重COVID-19相關的“細胞因數風暴”(體內促炎性化學物質含量過高)應得到有效治療,以減少該病的致命性。蛋白質組生物標誌物與炎症分子的相關性,特別是在老年人群中,表明細胞因數風暴是潛在炎症的結果,該炎症在該亞組中更為常見。

 

究人員總結表示,發現的核心腸道微生物特徵和相關代謝產物可能作為潛在的預防及治療目標,尤其是在那些容易感染SARS-CoV-2感染者中。它們還可以作為藥物開發的潛在治療靶標。

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