SARS-CoV-2 изменяет кишечную микробиоту, открывая дорогу другим инфекциям

Понимание механизмов протекания коронавирусной инфекции остается важной клинической и научной задачей. Ранее уже было показано, что COVID-19, даже протекающий в легкой форме, ассоциирован с дисбиозом кишечника. Особенно часто это бывает у пациентов, принимающих антибиотики. У таких людей также наблюдается повышенная восприимчивость к инфекциям со множественной лекарственной устойчивостью, развитие вторичных бактериальных инфекций и почти вдвое повышен уровень смертности от септического шока. Однако до сих пор остается неясным, может ли коронавирус сам влиять на кишечный микробиом, или уже существующий дисбиоз делает организм более восприимчивым к коронавирусной инфекции. Исследователи из США показали, что скорее верен первый вариант.

Для начала авторы изучили, может ли SARS-CoV-2 непосредственно вызывать дисбиоз кишечника у мышей. Для этого они заражали их разным количеством вирусных частиц. Затем исследовали состав микробиоты в кале при заражении вирусом в концентрации 10⁴ БОЕ (бляшкообразующих единиц). Это была минимальная концентрация, которая провоцировала развитие клинически видимой респираторной инфекции. На четвертый день после заражения наряду с яркой симптоматикой изменялся состав микробиоты. У мышей было увеличено количество бактерий семейства Akkermansiaceae, и снижено — семейства Erysipelotrichiaceae. Также было увеличено разнообразие Proteobacteria, многие из которых являются патогенными. Таким образом, коронавирус действительно приводил к дисбактериозу у мышей.

Затем исследователи проверили, могут ли бактерии попадать в кровь. У мышей, зараженных коронавирусом в концентрации 1000 БОЕ, наблюдалась бактериальная транслокация в печень и селезенку. А при заражении в концентрации 10⁴ БОЕ были найдены признаки дисфункции кишечного барьера. Причем чем меньше было разнообразие микробиома, тем больше была проницаемость кишечного барьера.

Изменения нашли и в самом эпителии кишечника. У зараженных мышей было увеличено количество бокаловидных клеток, продуцирующих слизь, и снижено количество клеток Панета в подвздошной кишке. В клетках Панета также нашли изменения структуры и снижение экспрессии генов антимикробных пептидов. Ученые сравнили такие изменения с картиной, которая наблюдается у пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника.

Следующий этап исследования был проведен на людях. Для этого определялся состав фекального микробиома в 130 образцах пациентов с COVID-19, которые лечились в двух медицинских центрах Нью-Йорка и Нью-Хейвена. Самыми широко распространенными бактериями были представители Firmicutes, Bacteroidetes и Proteobacteria. В 33 образцах наблюдалось доминирование представителей одного из родов (этот представитель составлял более 50% всей популяции микроорганизмов), что говорит о значительном нарушении микробного состава. Особенно сильно разнообразие было снижено у пациентов с бактеремией, то есть с наличием бактерий в крови.

Авторы изучили образцы 25 пациентов с бактеремией. Оказалось, что присутствие бактерий рода Faecalibacterium в образце было отрицательно связано с развитием бактеремии, но положительно — с разнообразием микроорганизмов. Faecalibacterium продуцируют короткоцепочечные жирные кислоты, поддерживают иммунитет и являются важным представителем нормального микробиома.

Наконец, с помощью метагеномного секвенирования ученые сопоставили бактерии в кишечнике и крови у пациентов с бактеремией. Неудивительно, но в крови были обнаружены те же штаммы микроорганизмов, что преобладали в стуле. Вероятно, из-за снижения иммунитета у пациентов с COVID-19 бактерии попадают из кишечника в кровь и вызывают бактеремию. Авторы предполагают, что причиной этой транслокации может быть воспалительное повреждение эпителия и снижение функции кишечного барьера.

«Наши результаты показывают, что коронавирусная инфекция напрямую вмешивается в здоровый баланс микробов в кишечнике, еще больше подвергая пациентов опасности», — говорит Кен Кадвелл из Медицинской школы Гроссмана Нью-Йоркского университета, один из авторов статьи. Авторы также надеются, что их исследование побудит к более осторожному назначению антибиотиков, которые лишь усиливают дисбиоз.

Врачей призвали воздержаться от необоснованного назначения антибиотиков при COVID-19