Реакция кишечника: как микробиом кишечника может влиять на тяжесть COVID-19

Риск тяжелой инфекции COVID-19 чаще встречается у людей с высоким кровяным давлением, диабетом и ожирением, состояниями, которые связаны с изменениями в составе микробиома кишечника - сообщества бактерий, вирусов и грибов, которые живут в кишечнике. Это поднимает вопрос о том, играет ли микробиом кишечника роль в определении тяжести COVID-19.

Подведем итоги того, что мы знаем о COVID-19.  COVID-19 - это новое заболевание, вызываемое очень заразным вирусом SARS-CoV-2.  У большинства инфицированных людей вирус не вызывает серьезных заболеваний.  Однако он вызывает очень серьезное респираторное заболевание - и даже смерть - у меньшинства пациентов.  Благодаря многочисленным исследованиям людей с COVID-19 за последние несколько месяцев мы узнали, какие характеристики с большей вероятностью связаны с легкой или тяжелой формами заболевания.

Кто предрасположен к серьезному COVID-19?

У детей и у молодых людей менее вероятно развитие симптомов COVID-19, хотя инфекция легко возникает у молодых людей с такой высокой вирусной нагрузкой в ​​дыхательных путях, что позволяет предположить, что они, безусловно, могут заразить других.  Напротив, люди старшего возраста и люди с ранее существовавшими хроническими состояниями подвергаются высокому риску, и очень вероятно, что у них разовьется симптоматическое тяжелое заболевание. Если мы рассмотрим градиент тяжести заболевания, дети находятся на одном конце, а пожилые люди и пациенты с хроническими состояниями - на другом.

Какие состояния связаны с тяжелой формой COVID-19?

Информация, собранная исследователями из многих стран, указывает на схожие характеристики и состояния здоровья, которые чаще наблюдаются у пациентов с тяжелыми заболеваниями.  К ним относятся пожилой возраст, высокое кровяное давление, диабет и ожирение.

Сила этих ассоциаций еще более заметна среди молодых людей, поскольку более молодые пациенты с ожирением и диабетом более склонны к серьезным заболеваниям.

В Нью-Йорке 5279 пациентов дали положительный результат на COVID-19 в период с 1 марта по 8 апреля 2020 года. Из них 22,6% страдали диабетом и 35,3% страдали ожирением.

Ожирение было связано с более частой госпитализацией и тяжелыми заболеваниями.  Аналогичные результаты были предоставлены исследователями из Соединенного Королевства в отношении вспышки в Великобритании, где у пациентов с ожирением вероятность развития тяжелого заболевания в два раза выше.

Повышают ли эти результаты возможность того, что механизмы, лежащие в основе высокого кровяного давления, диабета и ожирения, могут помочь объяснить, почему эти состояния приводят к тяжелой болезни COVID-19?  Прежде чем исследовать этот вопрос, давайте рассмотрим клеточные и молекулярные механизмы, которые, как известно, участвуют в заболевании COVID-19.

Как организм борется с инфекцией COVID-19?

Когда вирус попадает в организм, он в основном попадает в дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт.  Затем вирус связывается со специфическими рецепторами, присутствующими на поверхности эпителиальных клеток, и проникает в эти клетки.  Репликация вирусов в клетках приводит к их повреждению и гибели.  Это приводит к высвобождению определенных сигнальных молекул, которые предупреждают местную иммунную систему.

Затем направляются армии иммунных клеток, чтобы инициировать противовирусный ответ.  Некоторые из этих клеток специализируются на обнаружении и идентификации вируса, в то время как другие проводят специфическую иммунную атаку.  Иммунный ответ приводит к высвобождению цитокинов, хемокинов и антител, которые во многих случаях могут победить вирус, и пациент выздоравливает.

Иногда иммунная система находится в опасном состоянии повышенной готовности и слишком остро реагирует.  В этом случае иммунные клетки вызывают особенно сильный воспалительный ответ - тот, который выходит за рамки того, что требуется для уничтожения вируса.  Эта сверхсильная атака высвобождает цитокины и хемокины в большом количестве по всему телу, что приводит к цитокиновому шторму, который вызывает широко распространенное воспаление и повреждение тканей у пациентов с тяжелой формой COVID-19.

Одна из причин аномального, чрезмерно реактивного иммунного ответа кроется в желудочно-кишечном тракте.  Между иммунной системой и триллионами неопасных микробов, обитающих в организме, постоянно происходят миллионы взаимодействий.  Эти взаимодействия обучают иммунную систему тому, как функционировать, и, что важно, как не чрезмерно реагировать на инфекционные микробы.  Может ли это помочь объяснить, почему у некоторых людей выше вероятность развития неконтролируемого воспаления при заражении COVID-19?

Триллионы микроорганизмов, которые называют ваш желудочно-кишечный тракт своим домом

Микробиом кишечника - это сообщество микроорганизмов, обитающих в желудочно-кишечном тракте, в основном в толстой кишке.  Микробиом содержит бактерии, грибы (дрожжи), вирусы и простейшие, которые способствуют поддержанию сбалансированной экосистемы и здоровья человека.  Эти микробы в совокупности выполняют множество полезных функций, включая обучение иммунной системы.

Изучая микробиом, ученые изучают состав (что есть) и функции (что они делают) этой экосистемы.  Мы узнали, что состав и функция микробиома кишечника являются важными характеристиками, связанными со здоровьем человека.  В определенных условиях баланс состава и функции микробиома кишечника нарушается, что приводит к заболеванию - явлению, называемому дисбиозом микробиома.

В исследованиях на животных и людях накапливаются данные о том, что дисбиоз кишечного микробиома играет причинную роль в нарушении регуляции метаболизма, проявляющейся в диабете и ожирении - факторах риска тяжелого заболевания COVID-19.

Предрасполагает ли микробиом кишечника к тяжелой форме COVID-19?

Микробиом кишечника регулирует защиту хозяина от вирусных инфекций, включая респираторные вирусы, такие как вирус гриппа.  Это происходит за счет активации иммунных противовирусных механизмов и предотвращения чрезмерного воспаления.

Различные виды микробиома кишечника обладают провоспалительными или противовоспалительными свойствами и играют разные роли в регулировании иммунной системы.  В контексте COVID-19 недавнее предварительное исследование (еще не прошедшее экспертную оценку) показало, что определенные члены микробиома кишечника связаны с тяжелым заболеванием и с иммунными маркерами, которые, как известно, повышаются при тяжелом заболевании.  Связь этих кишечных бактерий с иммунными маркерами была даже выше, чем у известных факторов риска тяжести COVID-19: возраста и ожирения.

Необходима дальнейшая работа, чтобы подтвердить, что провоспалительные виды микробов могут способствовать иммунным ответам, которые повышают вероятность тяжелого COVID-19, но, исходя из того, что мы знаем о микробиоме, это, безусловно, возможно.  Это также может означать, что полезные виды кишечного микробиома, которые способствуют слабому воспалению, могут предотвращать или устранять иммунные нарушения, которые приводят к тяжелому COVID-19.

Возможность лечения и профилактики

Исследовательское сообщество прилагает все усилия для разработки и тестирования безопасных и эффективных вакцин и средств лечения от COVID-19.  Использование потенциала микробиома кишечника - еще один путь, которым мы можем следовать, чтобы определить потенциально безопасные и доступные пробиотики для профилактики и лечения.  Это не беспрецедентно в контексте вирусных респираторных заболеваний: пробиотики и пребиотики могут влиять на иммунный ответ на вакцину против гриппа и могут улучшить исходы при гриппоподобных заболеваниях.

Пока не появятся эффективные методы лечения, «берегите свои микробы» и ведите здоровый образ жизни.