У пациентов с COVID-19 изменяется состав микробиоты дыхательных путей

Метатранскриптом человека — совокупность всех РНК, представленных в образце и принадлежащих как хозяину, так и микробиоте (бактериям, вирусам и грибам). Исследователи из Китая провели метатранскриптомное исследование дыхательных путей 62 пациентов с COVID-19 и 127 пациентов с пневмонией другого генеза, чтобы оценить изменения в трех основных составляющих респираторной инфекции — иммунном ответе хозяина, изменениях в симбиотической микробиоте дыхательных путей и появлении патогенных микроорганизмов.

Исследователи собрали базу из 18556 видов бактерий, вирусов, грибов и других патогенов и использовали ее для классификации видов, присутствующих в метатранскриптомах. Нарушения в составе микробиоты дыхательных путей характерны для респираторных инфекций. У пациентов с COVID-19 разнообразие микробиоты верхних дыхательных путей почти не изменялось, в то время как в образцах из мокроты (нижних дыхательных путей) оно было значимо снижено. Ученые идентифицировали 26 видов, численность которых уменьшилась в верхних дыхательных путях пациентов с COVID-19 по сравнению с другими типами пневмонии, 170 видов со сниженной представленностью в нижних дыхательных путях и еще 18 видов, которые были хуже представлены и там, и там.

У 47,4% пациентов с COVID-19 в метатранскриптомах идентифицировали 24 потенциально патогенных микроорганизма, таких, как вирус гриппа, респираторно-синцитиальный вирус человека, вирус простого герпеса первого типа, Candida albicans. В случае пневмоний другого генеза у 52% пациентов обнаружили 76 потенциально патогенных микроорганизмов, с другим распределением, чем у пациентов с COVID-19: преобладала оппортунистическая патогенная бактерия Haemophilus parainfluenzae. Авторы подчеркивают, что следует уделять более пристальное внимание пациентам с COVID-19, у которых ранее уже были выявлены другие инфекции.

Ученые также выявили 279 дифференциально экспрессирующихся генов (ДЭГ) человека в образцах из верхних дыхательных путей и 4454 ДЭГ в образцах из нижних; экспрессия большей части этих генов была значимо снижена у пациентов с COVID-19 по сравнению с другими типами пневмонии. Интересно, что ген ACE2, кодирующий рецептор для вируса SARS-CoV-2, не имел существенного отличия в экспрессии ни в одном из образцов.

Обнаруженные ДЭГ в основном представляли собой компоненты иммунной системы, с наиболее значимым обогащением среди генов цитокинового сигналинга, дегрануляции нейтрофилов, сигнальных путей рецептора интерлейкина 7 (IL7R) и γ-интерферона (IFN-γ), что говорит о важной роли врожденного иммунитета в патогенезе COVID-19 по сравнению с другими пневмониями.

Используя 36 общих для всех дыхательных путей ДЭГ, а также пол и возраст пациентов, ученые построили классификатор, позволяющий предсказать наличие у пациента COVID-19, а также отличить легкие формы от тяжелых. Применение этого метода в диагностике совместно с идентификацией геномных последовательностей SARS-CoV-2 с помощью ПЦР или в метатранскриптоме позволило добиться 100%-ной чувствительности и специфичности идентификации возбудителя в исследуемой выборке.