چگونه میکروبیوم روده می تواند بر شدت COVID-19 تأثیر بگذارد


از 27 سپتامبر 2022، بیماری کروناویروس 2019 (COVID-19) مسئول بیش از 6.5 میلیون مرگ در سراسر جهان بوده است. COVID-19 ناشی از سندرم شدید تنفسی حاد ویروس کرونا 2 (SARS-CoV-2) است و شدت بالینی آن به طور قابل توجهی غیرقابل پیش بینی بوده است.

در نتیجه، تلاش‌های زیادی برای تعیین عواملی که خطر ابتلا به COVID-19 شدید یا کشنده را افزایش می‌دهند، انجام شده است. اخیرا عوامل بیماری زا مطالعه مجله نقش بالقوه میکروبیوم روده را در تعیین COVID-19 شدید بررسی می کند.

مطالعه: میکروبیوتای روده و کووید-19: پیامدهای بالقوه برای شدت بیماری.  اعتبار تصویر: nobeastsofierce / Shutterstock.com

مطالعه: میکروبیوتای روده و کووید-19: پیامدهای بالقوه برای شدت بیماری. اعتبار تصویر: nobeastsofierce / Shutterstock.com

مقدمه

تحقیقات قبلی بر اهمیت میکروبیوم روده در تنظیم فرآیندهای التهابی در هر دو سطح محلی و سیستمیک تاکید کرده است. میکروبیوم به دلیل ارتباط گسترده ای که با سایر اندام ها و سیستم های بدن دارد، به عنوان “مغز دوم” بدن نیز شناخته می شود.

نشان داده شده است که خطر دیس بیوز روده در طول عفونت SARS-CoV-2 و همچنین عواقب پس از حاد COVID (PASC) افزایش می‌یابد، که دومی معمولاً به عنوان “کووید طولانی” شناخته می‌شود. در این شرایط، افزایش غلظت گونه های بیماری زا فرصت طلب گزارش شده است، در حالی که تعداد باکتری های “خوب” کاهش یافته است. با این حال، عکس آن نیز صادق بود، که در آن بیماران با علائم روده کمتر، شانس کمتری برای وخامت بالینی داشتند.

دیس بیوز باعث التهاب می شود

SARS-CoV-2 با اتصال دامنه اتصال گیرنده خود (RBD) در زیرواحد S1 پروتئین اسپایک ویروسی به گیرنده آنزیم مبدل آنژیوتانسین 2 (ACE2) وارد سلول میزبان هدف می شود.

گیرنده ACE2 همچنین نقش حیاتی در سیستم رنین-آنژیوتانسین-آلدوسترون (RAAS) دارد که فشار خون را تنظیم می کند. بنابراین، کاهش ACE2 در طول عفونت SARS-CoV-2 می تواند بر عملکرد RAAS تأثیر بگذارد.

طوفان سیتوکین، که با انتشار بیش از حد سیتوکین ها مشخص می شود، اغلب در COVID-19 شدید رخ می دهد. این به دنبال تشخیص سلول‌های آلوده توسط سلول‌های ایمنی ذاتی ایجاد می‌شود که متعاقباً باعث ایجاد پاسخ ایمنی بیش از حد التهابی می‌شود. سیتوکین ها مولکول های پیام رسان پیش التهابی مانند اینترلوکین-1 (IL-1)، IL-6، IL-8، IL-12، فاکتور نکروز تومور α (TNF-α) و اینترفرون γ (IFN-γ) را در مقادیر زیاد آزاد می کنند. سطح را وارد گردش خون می کند.

سپس طوفان سیتوکین باعث اتساع عروق سیستمیک می شود و نفوذپذیری عروق را افزایش می دهد، در نتیجه منجر به عوارض ترومبوتیک، ادم ریوی و نارسایی چند اندام می شود. پیامدهای بحرانی و کشنده زمانی که در افرادی با سایر عوامل خطر بیماری قلبی عروقی یا ترومبوز رخ می دهد، بیشتر محتمل است. آسیب سیستمیک و اختلال عملکرد چند عضوی نشانگان زجر تنفسی حاد (ARDS) را مشخص می کند.

دیس بیوز باعث ایجاد اثرات سیستمیک می شود

تقریباً از هر پنج بیمار COVID-19 یک نفر در مرحله ای از عفونت دچار اسهال می شود، با یا بدون ناراحتی یا درد شکمی. به نظر می رسد RNA ویروسی در مخاط روده و مدفوع بیمارانی که قبلاً آلوده شده بودند، بیش از یک ماه از شروع علائم باقی می ماند. SARS-CoV-2 علاوه بر ایجاد آسیب مستقیم به سلول های روده، احتمالاً از طریق این محیط التهابی آسیب روده ایجاد می کند.

برخی از بیماران COVID-19 مبتلا به اسهال، سطح سیتوکین سرم بالاتری را نشان می‌دهند که احتمالاً به دلیل اتصال پروتئین ویروسی به پروتئین‌های سلول‌های اپیتلیال است که به ایجاد اتصالات محکم کمک می‌کند. ایجاد اختلال در سد اپیتلیال روده تعادل یونی درون سلولی را مختل می کند و در نتیجه باعث ایجاد کولیت و دیواره های روده ملتهب می شود. علاوه بر این، این ممکن است به باکتری های روده اجازه دهد تا به گردش خون سیستمیک عبور کنند و در نتیجه به آسیب التهابی سیستمیک ناشی از سیستم ایمنی کمک کند.

بیان بالای ACE2 روی اپیتلیوم روده کلید تضمین ترکیب و عملکرد میکروبیوم پایدار و سالم است. برعکس، هنگامی که بیان ACE2 کاهش می یابد، جذب سدیم و اسید آمینه نیز کاهش می یابد، بنابراین حساسیت به التهاب روده افزایش می یابد.

کاهش بیان ACE2 روی اپیتلیوم روده، هدف پستانداران مسیر راپامایسین (mTOR) را ضعیف می کند، بنابراین بیان پپتیدهای ضد میکروبی (AMPs) را با افزایش اتوفاژی تغییر می دهد. تداخل با این فرآیندهای متقابل، بقای انتروسیت را به خطر می اندازد.

سد ضعیف روده منجر به اختلال عملکرد مزمن روده و تغییر در جذب اسیدهای آمینه مانند فنیل آلانین، تریپتوفان، گلوتامین و لوسین می شود. این اثرات می تواند منجر به التهاب، اسهال و دیس بیوزیس شود.

دیس بیوز باعث افزایش آسیب پذیری نسبت به عفونت تنفسی و شدت بالینی آن می شود. به عنوان مثال، موش های مبتلا به دیس بیوز روده ناشی از آنتی بیوتیک بیشتر در معرض التهاب ریه ناشی از آنفولانزا هستند.

Dysbiosis شدت COVID-19 را افزایش می دهد

چندین مطالعه قبلی نشان داده اند که COVID-19 در حضور افزایش فراوانی هفت کلاس باکتریایی، به ویژه، احتمالاً شدت کمتری دارد. Faecalibacterium prausnitzii و Alistipes onderdonkii. هر دوی این گونه های میکروارگانیسمی متابولیسم تریپتوفان و هموستاز ایمنی را تنظیم می کنند. Faecalibacterium prausnitzii سطح آن اغلب در رژیم های غربی کم است اما در رژیم های مدیترانه ای بالا است.

کووید-19 شدید نیز با وجود آن در ارتباط است کوپروباسیلوس، کلستریدیوم راموسوم، سی.هاتاوی، و Erysipelotrichaceae. علاوه بر این، کوپروباسیلوس ارتباط زیادی با اسهال و التهاب در بیماری روده تحریک پذیر (IBD) دارد.

قابل توجه، چندین گونه از باکتریوئیدها بیان ACE2 را در روده بزرگ موش کاهش می دهد و با کووید-19 شدیدتر همراه است.

متابولیت‌های باکتریایی مانند اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه (SCFAs) که از تخمیر باکتریایی فیبر غذایی منشأ می‌گیرند نیز می‌توانند با هموستاز مرتبط باشند. بوتیرات اهمیت ویژه ای دارد زیرا یکپارچگی سد اپیتلیال روده را حفظ می کند و در عین حال مسیرهای ایمنی و التهابی را در سراسر بدن تعدیل می کند.

SCFA ها همچنین به روش های دیگر برای کاهش التهاب عمل می کنند. برای مثال، دیسبیوز روده با کاهش گونه‌های باکتریایی مربوطه، تولید SCFA را کاهش می‌دهد و در عین حال فراوانی پاتوژن‌های فرصت‌طلب را ارتقا می‌دهد. این ارگانیسم‌ها می‌توانند به سد ضعیف مخاط روده نفوذ کنند و متعاقباً باعث عفونت ثانویه در یک فرد آسیب‌پذیر شوند و خطر پیامدهای شدید یا کشنده را افزایش دهند.

COVID-19 باعث ایجاد دیس بیوز می شود

در بیماران مبتلا به کووید-19، میکروبیوم روده تغییر می‌کند، با باکتری‌های مشترک کمتری از گونه‌های اصلی مانند باکتریوئیدها، سودمند Lachnospiraceae، و بیفیدوباکتریوم. به طور همزمان، پاتوژن های فرصت طلب مانند استرپتوکوک، روتیا، و برخی از گونه های کلستریدیا پسندیدن سی. هاتاوی افزایش دادن.

افزایش علائم التهاب، مانند پروتئین واکنشی C (CRP)، لاکتات دهیدروژناز (LDH)، گاما گلوتامیل ترانسفراز (GGT) و سطوح IL-6، IL-10، IFN-γ و TNF-α در گردش، نیز گزارش شده است. این تغییرات حتی یک ماه پس از پاکسازی ویروس باقی ماند.

پروبیوتیک ها شدت COVID-19 را کاهش می دهند

پروبیوتیک ها، به ویژه آنهایی که حاوی بیفیدوباکتریوم گونه‌ها، عفونت‌های دستگاه تنفسی فوقانی را از طریق اثرات ضدالتهابی خود که با تعدیل میکروبیوم روده انجام می‌شود، کوتاه می‌کنند. بنابراین، تحقیقات نشان می دهد که مکمل های پروبیوتیک می تواند شدت COVID-19 را کاهش دهد.

پیش از این، پروبیوتیک ها ایمونوگلوبولین M (IgM) و IgG ویژه ویروس را بدون ایجاد تغییر قابل توجهی در مشخصات میکروبیوتای مدفوع افزایش می دادند. این نشان دهنده اثر مستقیم IgG بر ایمنی به جای تغییر ترکیب میکروبیوم روده است.

ACE و شدت COVID-19

چندین مطالعه نشان داده است که بیماران مبتلا به بیماری ریوی از قبل، سرطان، پیوند جامد، سن بالاتر (70 سال یا بالاتر)، چاقی، بیماری قلبی عروقی و سندرم متابولیک در معرض خطر ابتلا به کووید-19 شدید و کشنده هستند. این می تواند به دلیل تغییرات در فعالیت ACE2 مربوط به RAAS باشد. به عنوان مثال، بیماران مبتلا به سرطان ریه یا دیابت، ACE2 را در سطح پایه بالاتری بیان می کنند.

عفونت SARS-CoV-2 باعث افزایش بیان ACE2 در ریه ها و کلیه ها می شود، به ویژه در بیماران مسن و مبتلایان به بیماری مزمن ریوی، دیابت و فشار خون بالا. این می تواند منجر به فعال شدن بیش از حد محور گیرنده ACE-آنژیوتانسین II-آنژیوتانسین 1 شود.

پیامدهای این فعالیت ها شامل آسیب و اختلال عملکرد عروقی، التهاب و فیبروز ریه و عضله قلب، آسیب کلیه و مقاومت به انسولین همراه با افزایش استرس اکسیداتیو است.

دخالت اختلال در تنظیم ACE-2 ناشی از عفونت، بیماری‌های همراه و تغییرات در میکروبیوتای روده در طول COVID-19 و اثرات مفید مکمل‌های غذایی در بازگرداندن میکروبیوتا و هموستاز ایمنی.دخالت اختلال در تنظیم ACE-2 ناشی از عفونت، بیماری‌های همراه و تغییرات در میکروبیوتای روده در طول COVID-19 و اثرات مفید مکمل‌های غذایی در بازگرداندن میکروبیوتا و هموستاز ایمنی.

تغذیه و COVID-19

افراد چاق دارای التهاب مزمن با درجه پایین با واسطه های التهابی بالا هستند که توسط رسوبات چربی احشایی و سلول های ایمنی ذاتی تولید می شوند. این امر خطر طوفان سیتوکین را پس از عفونت ویروسی افزایش می دهد، که توسط دیس بیوز روده و فشار روی ریه ها تشدید می شود.

کشورهای آسیای شرقی که بسیاری از آنها عمدتاً برنج مصرف می کنند، میزان مرگ و میر ناشی از کووید-19 بسیار کمتر از کشورهای گندم خوار در بقیه جهان گزارش شده است.

ویتامین D عملکرد سلول‌های T را تعدیل می‌کند و متعاقباً واسطه‌های التهابی را کاهش می‌دهد در حالی که مولکول‌های ضد التهابی مانند IL-10 و عملکرد آن بر عملکرد ذاتی ایمنی را افزایش می‌دهد. مصرف مکمل ویتامین D می تواند خطر ابتلا به عفونت شدید و مرگ ناشی از COVID-19 را کاهش دهد.

ویتامین‌های C، E و A و همچنین فلزاتی مانند روی و آهن، ترکیبات ضد التهابی و آنتی‌اکسیدانی قوی هستند که از طریق مسیرهای مختلف عمل می‌کنند. حفظ اسیدهای چرب امگا 3 در سطح کافی و در عین حال حفظ نسبت آنها با اسیدهای چرب امگا 6 به ترتیب 1:5، یک اقدام حفاظتی بالقوه بسیار مهم است. به طور کلی، یک رژیم غذایی گیاهی غنی شده با غذاهای کاربردی و مکمل ها می تواند به محافظت در برابر عفونت های تنفسی کمک کند.

نتیجه گیری

ترکیب میکروبیوم روده به طور قابل توجهی نحوه واکنش سیستم ایمنی به چندین پاتوژن از جمله SARS-CoV-2 را تعیین می کند. علاوه بر این، دیس بیوزیس را می توان یک عامل خطر و نتیجه کووید-19 شدید در نظر گرفت.

واضح است که مداخلات با هدف ایجاد مجدد یک ترکیب صحیح میکروبیوتا برای توسعه یک رویکرد جامع تر برای مدیریت یک سری بیماری ها از جمله COVID-19 مهم هستند.….استراتژی هایی با هدف اصلاح سبک زندگی و رژیم غذایی می توانند به تعدیل مثبت میکروبیوم روده کمک کنند و نقش پیشگیرانه ای در عفونت ویروسی SARS-CoV-2 ایفا کنند.

مرجع مجله:

  • روچی، جی، جیووانتی، ام.، بندتی، اف.، و همکاران (2022). میکروبیوتای روده و کووید-19: پیامدهای بالقوه برای شدت بیماری. عوامل بیماری زا. doi:10.3390/pathogens11091050.



منبع