Реакции кишечника: микроорганизмы в пищеварительном тракте влияют на тяжесть COVIDРеакции кишечника: микроорганизмы в пищеварительном тракте влияют на тяжесть COVID
Наши резидентные бактерии помогают регулировать иммунную систему и реакцию на инфекции.
Одна из многих проблем, которые ставят в тупик ученых, исследующих COVID-19, - это разнообразие симптомов, которые выходят далеко за рамки обычного спектра респираторных инфекций: от потери обоняния до образования тромбов и инсульта, от боли в конечностях до нарушения цвета кожи пальцев ног. Одним из наиболее распространенных нереспираторных проявлений являются проблемы с желудочно-кишечным трактом. До 50% пациентов с COVID испытывают тошноту, диарею и/или боли в животе. А согласно канадскому обзорному исследованию, в одном крупном исследовании у 16% пациентов это были единственные симптомы.
Исследования показывают, что SARS-CoV-2 может непосредственно атаковать эпителиальные клетки, выстилающие желудочно-кишечный тракт, проникая через молекулярные врата ангиотензин-конвертирующего фермента 2 (ACE2). Эти клетки экспрессируют высокий уровень АСЕ2, как и клетки, выстилающие легкие - основное место инфекции.
Но кишечник - это не просто пассивная мишень для вируса. Данные свидетельствуют о том, что он также играет важную роль в развитии тяжести COVID-19. Всплеск исследований за последнее десятилетие показал, что микробиота кишечника играет жизненно важную роль в защите организма от патогенов и в регулировании иммунного ответа на инфекции, и, похоже, это относится и к COVID.
Триллионы бактерий, грибков, вирусов и других одноклеточных организмов живут в желудочно-кишечном тракте в динамичной экосистеме. И в каждом из нас живет свое уникальное сообщество. Когда микробиота нашего кишечника находится в здоровом и сбалансированном состоянии, она поддерживает правильное функционирование нашей иммунной системы. Когда баланс нарушается - а это состояние ученые называют дисбактериозом - наши защитные силы оказываются подорванными, и мы становимся более восприимчивыми к инфекциям.
Известно, что разнообразие микробиоты кишечника снижается с возрастом. Кроме того, существует связь между измененной микробиотой кишечника и хроническими заболеваниями, такими как ожирение, диабет и сердечно-сосудистые заболевания - состояния, предрасполагающие к тяжелой форме COVID-19. Пока еще нет доказательств прямой связи между тяжестью COVID и дисбиозом кишечника, но данных об этом становится все больше.
В исследовании 2021 года 100 пациентов, госпитализированных с COVID, Сиу К. Нг и ее коллеги из Китайского университета Гонконга обнаружили, что в целом микробиом кишечника пациентов (по результатам исследования образцов кала) был значительно менее разнообразным, чем образцы, взятые у контрольной группы до пандемии, независимо от того, принимали ли пациенты антибиотики или другие препараты. У пациентов с COVID наблюдался дефицит ряда полезных видов бактерий, а степень нарушения микробиома коррелировала с тяжестью заболевания и увеличением признаков воспаления.
"Несколько видов микроорганизмов кишечника с известной иммуномодулирующей функцией были обеднены у пациентов с COVID-19", - объясняет Нг. Их истощение может быть одним из факторов "цитокинового шторма", опасного, гипервоспалительного состояния, которое иногда наблюдается у пациентов с COVID.
Этот сценарий - один из нескольких способов, с помощью которых обитатели нашего кишечника могут влиять на тяжесть COVID. Точные механизмы пока неизвестны, "но мы можем строить гипотезы", - говорит Гарри Сокол, изучающий взаимосвязь между микробами кишечника и иммунной системой в больнице Сент-Антуан в Париже. Он предполагает, что "на ранней стадии инфекции происходит изменение микробиоты кишечника, что приводит к снижению выработки [веществ], производимых микробиотой, которые важны для борьбы с инфекцией". Такие изменения наблюдались в исследовании 2021 года под руководством Сокола, в котором макаки были инфицированы вирусом SARS-CoV-2.
На более поздней стадии COVID, предполагает Сокол, уменьшение количества определенных микробов может повлиять на целостность кишечника. Эти микроорганизмы обычно вырабатывают вещества, которые помогают сохранять эпителий кишечника, например, короткоцепочечные жирные кислоты, такие как масляная кислота (butyric acid). Поэтому снижение уровня ключевых бактерий может вызвать "негерметичность кишечника", что, в свою очередь, может привести к вымыванию провоспалительных молекул, усилению цитокиновых штормов, которые могут вызвать обширные повреждения органов, наблюдаемые в тяжелых случаях COVID.
Повреждение самого кишечника и других органов может быть результатом воспаления, самой вирусной атаки или нарушения нормальных функций ACE2. В кишечнике АСЕ2 играет множество ролей, включая регулирование экологии микробиоты кишечника. Таким образом, неясно, вызывает ли COVID повреждение кишечника или повреждение кишечника создает предпосылки для тяжелого COVID. "Вероятно, и то, и другое верно и взаимосвязано", - говорит Сокол.
Микроорганизмы кишечника могут влиять на исход COVID через обмен химическими сигналами с клетками легких. Эта недавно открытая ось "кишечник-легкие", как и большинство биологических осей, является двусторонней: микробы кишечника влияют на то, как легкие реагируют на инфекции, а воспаление легких может также изменять микробиоту кишечника.
Например, в обзорном исследовании бразильских ученых, опубликованном в начале этого года, говорится, что, согласно результатам исследований, химические сигналы, посылаемые бактериями кишечника и принимаемые клетками легких, помогают защитить мышей от заражения вирусом гриппа, тогда как введение мышам антибиотиков, нарушающих микробиоту кишечника, ставит под угрозу их иммунный ответ на грипп. Если то же самое верно и для COVID у людей, клиницистам следует с осторожностью применять антибиотики у пациентов с COVID - если, конечно, у них нет вторичных микробных инфекций.
По мере того как ученые узнают больше о роли кишечника при COVID, могут появиться и другие возможности для лечения и профилактики. Мониторинг здоровья кишечника может быть одним из способов прогнозирования тяжести заболевания, а использование пробиотиков и оптимизация питания для улучшения микробиома может оказаться ценной стратегией. Нг отмечает, что в ее институте проводится несколько рандомизированных испытаний со специально разработанной смесью пробиотиков: эти испытания направлены на снижение риска заболевания COVID в уязвимых группах, таких как пожилые люди и люди с диабетом, а также на улучшение реакции на вакцины против COVID. Другие исследователи также проверяют возможные преимущества использования пробиотиков и фекальной трансплантации пациентам с COVID, страдающим от дефицита кишечных микроорганизмов.
Возможно, есть даже полезные выводы относительно страшного "долгого COVID". В своем исследовании 2021 года Нг и ее коллеги обнаружили, что дисбиоз кишечника сохраняется у многих выздоровевших пациентов COVID, когда вирус больше не обнаруживается. В исследовании некоторые пациенты наблюдались в течение 30 дней после выздоровления, но авторы считают, что необходимо более длительное наблюдение. По словам Нг, "выздоровевшим пациентам может быть целесообразно придерживаться диеты или включить в нее полезные компоненты: увеличить потребление клетчатки, принимать пробиотики и заниматься спортом". Это разумный совет при любых обстоятельствах.
