میکروب‌های روده چه ارتباطی با شدت بیماری کرونا دارند؟

به گزارش ایسنا به نقل از مدیکال نیوز، متخصصان بالینی دریافتند بیش از ۶۰ درصد بیماران مبتلا به کووید-۱۹ اسهال، تهوع و استفراغ دارند و این علایم در کل نتیجه بدتری در درمان بیماری کووید-۱۹ را پیش‌بینی می‌کند.

سندرم حاد تنفسی شدید کروناویروس ۲ (SARS-CoV-2) که عامل ایجادکننده بیماری کووید-۱۹ است بااتصال به آنزیم تبدیل‌کننده آنژیوتانسین (ACE) 2 به‌عنوان گیرنده ویروسی عمل می‌کند و وارد سلول میزبان انسانی می‌شود. این مولکول در غلظت‌های بالاتر در ایلئوم (درازروده)  یافت می‌شود و التهاب روده را تنظیم می‌کند. ACE2 به طور مستقیم بر میکروبیوم روده و به‌طور غیرمستقیم بر خطرات قلبی و ریوی تأثیرگذار است.

در تحقیق جدید ارتباط احتمالی میکروبیوم روده و ارتباط آن با کووید-۱۹ بررسی شده است.

محققان مجموعه‌ای از پروتئین‌ها را انتخاب کردند که عملکرد این نشانگرهای زیستی پیش‌بینی کننده شدت بیماری هستند. در این تحقیق همچنین تأثیر این پروتئین بر درک مستعد بودن فرد در ابتلا به این بیماری و شناسایی نوع میکروبیای روده در تنظیم میزان این نشانگرهای زیستی در افراد سالم نیز موردبررسی قرار گرفت.

پروتئومیک خون (PRS)

محققان اطلاعات پروتئومیک خون ۳۱ بیمار مبتلا به کووید-۱۹ به همراه اطلاعات ۲۴۰۰ فرد آلوده نشده بررسی کردند و از آن برای نمره دهی میزان خطر ابتلا  و شدت بیماری استفاده شد. به این وضعیت، خطر پروتئومیک خون (PRS) گفته می‌شود.

سپس ارتباط پروتئومیک خون با نشانگرهای التهابی بررسی شد تا میزان مستعد بودن بیماران در ابتلا به این بیماری شناسایی شود. محققان پروتئومیک  و نشانگرهای زیستی خون در التهاب را در ۹۹۰ شرکت‌کننده این تحقیق بررسی کردند.

قدم بعدی شناسایی ویژگی‌های خاص میکروبیوتای روده بود  که با استفاده از یادگیری ماشین، نشانگرهای زیستی پروتئینی قابل توجه در کووید-۱۹ را پیش بینی کرد. مشخصات متابولیک مدفوع نیز برای کشف مکانیسم‌های دیگر که ممکن است برای اتصال میکروبیوم روده موجب آسیب‌پذیری این بیماری شود نیز مورد تجزیه‌وتحلیل قرار گرفت.

آخرین مرحله این تحقیق شناسایی عوامل زیستی ۴۰ میزبان و عوامل محیطی ایجادکننده این باکتری‌های روده بود.

محققان در تحقیق پیشین انجام‌شده بر روی بیماران مبتلا به کووید-۱۹، ۲۲ نشانگر سرم پروتئومیک شناسایی که پیشرفت بیماری و شدت آن را پیش‌بینی می‌کردند. این مجموعه از نشانگرهای زیستی در ۲۰ بیمار شناسایی شدند و دو مورد آن در بیماران سالم موجود نبود.

از این مجموعه برای تنظیم PRS خون ۳۱ بیمار این تحقیق استفاده شد. ۱۸ مورد از این موارد شدید نبودند و ۱۳ مورد شدید بودند.

با افزایش ۱۰درصدی پروتئومیک، خطر ابتلا به بیماری شدید تا ۵۷ درصد افزایش می‌یابد.

محققان PRS را با استفاده از همان ۲۰ پروتئین اما بر اساس بانک اطلاعاتی از شرکت‌کنندگان سالم، ازجمله پروتئومیک و نشانگرهای التهابی ایجاد کردند. اطلاعات پروتئینی خون از نمونه‌های سرم گرفته‌شده شامل نشانگرهای التهابی IL-1β ، IL-6 ، TNF-α و hsCRP بود.

آنان دریافتند که PRS با hsCRP و TNF-α در بین این مجموعه ارتباط مستقیمی دارد. در یک تجزیه‌وتحلیل زیرگروه طبقه‌بندی‌شده بر اساس سن ارتباط معناداری بین PRS بالاتر و سطح بالاتر خون در همه نشانگرهای التهابی در زیرگروه‌های مسن‌تر اما نه در زیرگروه‌های جوان  پیدا کردند.

سوالی که محققان با آن روبرو هستند این است که آیا تغییرات در این پروتئین‌ها تحت تأثیر فعالیت ایمنی بدن یا نتیجه آن است. این تحقیق ارتباط آشکاری بین عدم تعادل ایمنی و PRS بالاتر، به‌ویژه در بزرگسالان مسن نشان می‌دهد.

مرحله بعدی در گروهی با ۳۰۰ شرکت‌کننده انجام شد. محققان ارتباط بین مشخصات میکروبی میکروبیای روده و پروتئومیک خون را اندازه‌گیری کردند. آنان همبستگی بین پروفایل‌ میکروبی میکروبیای روده و پروتئومیک خون را ارائه کردند.

در اولین مورد ، از یادگیری ماشین برای آشکار کردن ۲۰ خوشه باکتریایی (واحدهای تاکسونومیکی عملیاتی ، OTU) برای پیش‌بینی مستعد بودن افراد در ابتلا به کووید-۱۹ استفاده شد. بیشتر OTU ها از جنس‌ها و خانواده‌های Bacteroides، Streptococcus، Lactobacillus، Ruminococcaceae 119، Lachnospiraceae و Clostridiales بودند. با استفاده از این نتایج بیش از یک‌پنجم از تغییرات در PRS قابل توضیح است.

نتایج نشان داد همبستگی زیادی بین هسته OTU  پیش‌بینی کننده PRS  وPRS واقعی وجود دارد. همچنین ارتباط تنگاتنگی بین ۲۰ هسته OTU و ۲۰ نشانگر بیولوژیکی پروتئومیک پیش‌بینی کننده کووید-۱۹ شدید است. در طبقه‌بندی بر اساس سن، این ارتباط فقط در گروه‌های سنی بالاتر دیده می‌شود.

تغییرات میکروبیوم روده زودتر از تغییر پروتئومیک خون رخ می‌دهد بنابراین نقش علّی دارند.

محققان ارتباط بین مشخصات میکروبی روده اصلی و متابولیت‌های مدفوع را در حدود ۱۰۰۰ شرکت‌کننده بررسی کردند و دریافتند که ۴۵ متابولیت در ادرار به‌طور قابل‌توجهی با بیش از نیمی از OTU هسته مرتبط است.

بیشتر آنها اسیدهای آمینه، اسیدهای چرب یا اسیدهای صفراوی بودند که در سه مسیر درگیر بودند. میزان اسیدآمینه در بافت‌ها برای حفظ ایمنی بسیار حیاتی است زیرا به استرس متابولیک و در دسترس بودن مواد مغذی بستگی دارد و کاهش سطح اسیدهای آمینه خاص، التهاب را مهار می‌کند.

بنابراین ، این مسیرهای متابولیکی، تعدیل شده توسط رژیم غذایی و جمعیت باکتریایی وابسته، ممکن است اثرات میکروبیای روده بر متابولیسم میزبان و التهاب ایجاد کنند.

فراوانی نسبی ACE2 و عملکرد آن در تنظیم سطح اسیدهای آمینه در واکنش به رژیم‌های غذایی  و سیستم ایمنی ذاتی ، ممکن است ارتباط دوم بین میکروبیوم روده و التهاب باشد  که به‌نوبه خود شدت کووید-۱۹را پیش‌بینی می‌کند.

میزبان و محیط‌زیست

این مطالعه همچنین نشان می‌دهد که ۲.۴ درصد از اختلاف مستعد بودن در ابتلا به این بیماری با ۹ عامل  با جمعیت و خصوصیات بالینی مانند سطح تحصیلات، جنس و عوامل مختلف فیزیولوژیکی مانند فشارخون و زیست‌شیمی مرتبط است. این‌ها به‌طور غیرمستقیم ترکیب میکروبیوم روده را تعدیل می‌کنند.

محققان پیشنهاد می‌کنند که در افراد سالم، ترکیب میکروبی روده از نشانگرهای زیستی پروتئینی خون است که با شدت کووید-۱۹ مرتبط هستند.

"طوفان سیتوکین" (سطوح بیش از حد مواد شیمیایی ضدالتهابی در بدن) ایجادشده با  کووید-۱۹ موجب مرگ‌ومیر بیماران می‌شود، بنابراین درمان آن در بقای بیمار حیاتی است. ارتباط بیونشانگرهای پروتئومیک با مولکول‌های التهابی به‌خصوص در گروه‌های سنی بالاتر نشان می‌دهد که طوفان سیتوکین نتیجه التهاب زمینه‌ای است که در بین این زیرگروه رایج‌تر است.

محققان نتیجه گرفتند که ویژگی‌های میکروبی هسته روده و متابولیت‌های مرتبط با آن ممکن است یک روش پیشگیری و درمانی بالقوه در بین افراد مستعد عفونت به کروناویروس باشند. همچنین می‌توانند به‌عنوان اهداف درمانی بالقوه برای تولید دارو کمک‌کننده باشند.