Особенности микробиома желудочно-кишечного тракта у больных COVID-19

Введение. Для COVID-19 характерна мультиморбидность с поражением не только органов дыхания, но и сердечно-сосудистой, мочевыделительной и нервной систем и желудочно-кишечного тракта. Клинические симптомы заболевания объединены в гастроинтестинальный синдром, регистрируемый в 30-79% случаев. При этом начало болезни может сопровождаться диареей у 50% пациентов и как сочетаться с катаральными явлениями со стороны носоглотки, так и предшествовать им. Цель работы. Оценить особенности микробиоты кишечника у больных COVID-19, в том числе при поражении желудочнокишечного тракта.

Материалы и методы. У 85 больных с диагнозом «новая коронавирусная инфекция» оценили количественный состав микробиоты кишечника по числу копий микроорганизмов, выявленных методом полимеразной цепной реакции с применением тест-системы ЭНТЕРОФЛОР.

Результаты. Исследование структурного состава микробиома кишечника показало, что у пациентов с диареей наблюдается статистически значимое превышение числа копий Bifidobacterium longum subsp. infantis, Bifidobacterium longum subsp. longum и Bifidobacterium breve на фоне снижения Bifidobacterium spp., Bifidobacterium adolescentis, Bifidobacterium bifidum и Bifidobacterium сatenulatum. Из представителей грамотрицательных комменсалов активность проявляли Butyricimonas spp. Среди условнопатогенной и патогенной флоры отмечали возрастание числа копий Enterobateriaceae преимущественно у больных с диарей. У них же чаще идентифицировали штаммы Staphylococcus aureus с геном резистентности mecA и Clostridium dificile с генами сdtA и cdtB. Была установлена прямая корреляционная связь между C. dificile и Butyricimonas spр., а также обратная – между B. сatenulatum и C. dificile сdtA и cdtB и между Bifidobacterium spp. и S. aureus mecA.

Заключение. Среди комменсалов наблюдается уменьшение грамположительных в пользу грамотрицательных микроорганизмов. Снижение B. adolescentis и полное отсутствие B. bifidum и B. catenulatum у больных COVID-19 с диареей указывает на формирование воспалительных процессов в кишечнике. Переход на аэробный метаболизм позволяет Enterobateriaceae получать конкурентное преимущество по отношению к полезным облигатным анаэробам с ростом штаммов, содержащих гены резистентности.

1. Borges V., Isidro J., Cunha M., et al. Long-Term Evolution of SARS-CoV-2 in an Immunocompromised Patient with Non-Hodgkin Lymphoma. mSphere. 2021; 25: 6 (4): e0024421. DOI: 10.1128/mSphere.00244-21.

2. Ghafari M., Hall M., Golubchik T., et al. Prevalence of persistent SARS-CoV-2 in a large community surveillance stud. Nature. 2024; 626 (8001): 1094-1101. DOI: 10.1038/s41586-024-07029-4.

3. D’Amico F., Baumgart D. C., Danese S., PeyrinBiroulet L. Diarrhea During COVID-19 Infection: Pathogenesis, Epidemiology, Prevention, and Management. Clin Gastroenterol Hepatol. 2020; 18 (8): 1663-1672. DOI: 10.1016/j.cgh.2020.04.001. Epub 2020 Apr 8.

4. Лялюкова Е. А. Патогенез диареи у пациентов с COVID-19 и подходы к терапии. Лечащий Врач. 2022; (5-6): 77-83. DOI: 10.51793/OS.2022.25.6.014.

5. Ong J., Young B. E., Ong S. COVID-19 in gastroenterology: a clinical perspective. Gut. 2020; 69: 1144-1145. DOI: 10.1136/gutjnl-2020-321051.

6. Megyeri K., Dernovics Á., Al-Luhaibi Z. I. I., Rosztóczy A. COVID-19-associated diarrhea. World J Gastroenterol. 2021; 27 (23): 3208-3222. DOI: 10.3748/wjg.v27.i23.3208.

7. Guo Y., Luo R., Wang Y., et al. SARS-CoV-2 induced intestinal responses with a biomimetic human gut-on-chip. Sci Bull (Beijing). 2021; 66: 783-793. DOI: 10.1016/j.scib.2020.11.015.

8. Zhang J., Wang S., Xue Y. Fecal specimen diagnosis 2019 novel coronavirus-infected pneumonia. J. Med. Virol. 2020; 92: 680-682. DOI: 10.1002/jmv.25742.

9. Huang Y., Mao K., Chen X., et al. S1P-dependent interorgan traffi cking of group 2 innate lymphoid cells supports host defense. Science. 2018; 359: 114-119.

10. Kılıç A. O., Akın F., Yazar A., et al. Zonulin and claudin-5 levels in multisystem inflammatory syndrome and SARS-CoV-2 infection in children. J Paediatr Child Health. 2022. DOI: 10.1111/jpc.16033.

11. Zuo T., Zhang F., Lui G. C. Y., et al. Alterations in Gut Microbiota of Patients With COVID-19 During Time of Hospitalization. Gastroenterology. 2020; 159: 944-955. e8. DOI: 10.1053/j.gastro.2020.05.048.

12. Espín E., Yang C., Shannon C. P., et al. Cellular and molecular biomarkers of long COVID: a scoping review. EBioMedicine. 2023; 91: 104552. DOI: 10.1016/j.ebiom.2023.104552.

13. Hashimoto T., Perlot T., Rehman A., et al. ACE2 links amino acid malnutrition to microbial ecology and intestinal inflammation. Nature. 2012; 487: 477-481. DOI: 10.1038/nature11228.

14. Viana S. D., Nunes S., Reis F. ACE2 imbalance as a key player for the poor outcomes in COVID-19 patients with age-related comorbidities-role of gut microbiota dysbiosis. Ageing Res. Rev. 2020; 62: 101123. DOI: 10.1016/j.arr.2020.101123.

15. Reuben R. C., Beugnon R., Jurburg S. D. COVID-19 alters human microbiomes: a metaanalysis. Front Cell Infect Microbiol. 2023; 2 (13): 1211348. DOI: 10.3389/fcimb.2023.1211348.

16. Ivashkin V., Fomin V., Moiseev S., et al. Efficacy of a Probiotic Consisting of Lacticaseibacillus rhamnosus PDV 1705, Bifidobacterium bifidum PDV 0903, Bifidobacterium longum subsp. infantis PDV 1911, and Bifidobacterium longum subsp. longum PDV 2301 in the Treatment of Hospitalized Patients with COVID-19: a Randomized Controlled Trial. Probiotics Antimicrob Proteins. 2023; 15 (3): 460-468. DOI: 10.1007/s12602-021-09858-5.

17. Ding S., Liang T. J. Is SARS-CoV-2 Also an Enteric Pathogen With Potential Fecal-Oral Transmission? A COVID-19 Virological and Clinical Review. Gastroenterology. 2020; 159: 53-61. DOI: 10.1053/j.gastro.2020.04.052.

18. Li J., Si H., Du H. et al. Comparison of gut microbiota structure and Actinobacteria abundances in healthy young adults and elderly subjects: a pilot study. BMC Microbiol. 2021; 21 (1): 1-10. https://DOI.org/10.1186/s12866-020-02068-z.

19. Li H., Stanton C., Ross R. P., et al. Exopolysaccharides Produced by Bifidobacterium longum subsp. longum YS108R Ameliorates DSS-Induced Ulcerative Colitis in Mice by Improving the Gut Barrier and Regulating the Gut Microbiota. J. Agric Food Chem. 2024; 3; 72 (13): 7055-7073. DOI: 10.1021/acs.jafc.3c06421.

20. Бельмер С. В. Факторы формирования кишечной микрофлоры: акцент на липиды. Лечащий Врач. 2023; 1 (26): 28-33. DOI: 10.51793/OS.2023.26.1.005.

21. Chichlowski M., Shah N., Wampler J. L., et al. Bifidobacterium longum Subspecies infantis (B. infantis) in Pediatric Nutrition: Current State of Knowledge. 2020; 12 (6): 1581. DOI: 10.3390/nu12061581.

22. Hickey A., Stamou P., Udayan S., et al. Bifidobacterium breve Exopolysaccharide Blocks Dendritic Cell Maturation and Activation of CD4+ T Cells. Front Microbiol. 2021; 12: 653587. DOI: 10.3389/fmicb.2021.653587.

23. Li Q., Li Y., Qiao Q., et al. Oral administration of Bifidobacterium breve improves anti-angiogenic drugs-derived oral mucosal wound healing impairment via upregulation of interleukin-10. Int J Oral Sci. 2023; 15 (1): 56. DOI: 10.1038/s41368-023-00263-y.

24. Leser T., Baker A. Bifidobacterium adolescentis – a beneficial microbe. Benef microbes. 2023; 14 (6): 525-551.DOI: 10.1163/18762891-20230030.

25. Coutzac C., Jouniaux J. M., Paci A., et al. Systemic short chain fatty acids limit antitumor effect of CTLA-4 blockade in hosts with cancer. Nat Commun. 2020; 11: 2168. DOI: 10.1038/s41467-020-16079-x.

26. Moreira de Gouveia M. I., Bernalier-Donadille A., Jubelin G. Enterobacteriaceae in the Human Gut: Dynamics and Ecological Roles in Health and Disease. Biology (Basel). 2024; 13 (3): 142. DOI: 10.3390/biology13030142.

27. Bajaj J. S., Shamsaddini A., Acharya C., et al. Multiple bacterial virulence factors focused on adherence and biofilm formation associate with outcomes in cirrhosis. Gut Microbes. 2021; 13 (1): 1993584. DOI: 10.1080/19490976.2021.1993584.

28. Kiu R., Hall L. J. An update on the human and animal enteric pathogen Clostridium perfringens. Emerg Microbes Infect. 2018; 7 (1): 141. DOI: 10.1038/s41426-018-0144-8.

29. Coutzac C., Jouniaux J. M., Paci A., et al. Systemic short chain fatty acids limit antitumor effect of CTLA-4 blockade in hosts with cancer. Nat Commun. 2020; 11: 2168. DOI: 10.1038/s41467-020-16079-x.