為什麼健康的微生物組會建立強大的免疫系統來幫助擊敗Covid-19

健康的微生物組可建立強大的免疫系統,幫助擊敗Covid-19 生活在腸道中的微生物是保持健康的關鍵。 Dr_Microbe / iStock / Getty Images Plus

您可能不知道,但是您內部生活著一大批微生物,這些微生物對於抵禦各種威脅(包括導致COVID-19的病毒)至關重要。

在過去的二十年中,科學家們知道我們的身體比人類的細菌細胞更多。 這個生活在我們體內和之上的細菌群落稱為微生物組,類似於一家公司,每種微生物都從事專門的工作,但所有微生物都在保持我們的健康。 在腸道中,細菌平衡了對病原體的免疫反應。 這些細菌可確保免疫反應有效,但強度不高,不會對宿主造成附帶損害。

我們腸道中的細菌可以引發針對不僅感染腸道的病毒的有效免疫反應,例如 諾如病毒 和輪狀病毒,還有那些感染肺的人,例如 流感病毒。 有益的腸道微生物通過命令專門的免疫細胞產生有效的抗病毒蛋白來最終消除 病毒感染。 缺乏這些有益腸道細菌的人的身體對入侵病毒的免疫反應不會那麼強。 結果,感染可能無法得到控制,從而損害了健康。

我是微生物學家 被細菌影響人類健康的方式所吸引。 我研究的重點 正在研究填充我們腸道的有益細菌如何抵抗疾病和感染。 我最近的工作集中在鏈接上 特定微生物與患者COVID-19的嚴重程度之間的關係。 我的最終目標是弄清楚如何通過飲食增強腸道微生物組,以引起強烈的免疫反應-不僅針對SARS-CoV-2,還包括所有病原體。

為什麼健康的微生物組會建立強大的免疫系統來幫助擊敗covid-19好的細菌可以幫助免疫系統抵禦有害微生物。 chombosan / iStock / Getty Images Plus

常駐細菌如何使您保持健康?

我們的免疫防禦是針對有害病原體(例如病毒或細菌)的複雜生物反應的一部分。 但是,由於我們的身體居住著數以萬億計的有益細菌,病毒和真菌,因此我們對免疫反應的激活進行了嚴格的調節,以區分有害微生物和有益微生物。

我們的細菌是與眾不同的同伴,他們勤奮地幫助我們增強免疫系統的防禦能力以抵抗感染。 一項開創性研究發現,用抗生素消除腸道細菌的小鼠表現出受損的免疫反應。 這些動物的抗病毒白細胞數量低,抗體反應弱,並且對 抵抗病毒感染並調節免疫反應.


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在另一項研究中,給老鼠餵食 乳酸桿菌 細菌,通常在發酵食品中用作益生菌。 這些微生物降低了流感感染的嚴重性。 的 乳酸桿菌與未治療的小鼠相比,經治療的小鼠沒有體重減輕並且僅具有輕度的肺損傷。 同樣,其他人發現用 乳酸桿菌 防止不同 的亞型 影響 病毒 和人類呼吸道合胞病毒– 兒童病毒性毛細支氣管炎和肺炎的主要原因.

為什麼健康的微生物組會建立強大的免疫系統來幫助擊敗covid-19泡菜,紅甜菜,蘋果醋,椰奶酸奶,黃瓜泡菜和酸菜等發酵食品可以幫助提供有益細菌。 marekuliasz / iStock / Getty Images Plus

慢性病和微生物

患有2型糖尿病,肥胖症和心血管疾病等慢性疾病的患者表現出機能亢進的免疫系統,該系統無法識別無害的刺激,並且與腸道微生物組的改變有關。

在這些慢性疾病中,腸道微生物組缺乏可激活的細菌 免疫細胞 阻止了我們對腸道中無害細菌的反應。 腸道微生物組的這種改變也見於 剖宮產分娩的嬰兒,窮人的消費 飲食老年.

在美國,117億人(約佔成年人口的一半) 患有2型糖尿病,肥胖症,心血管疾病或這些疾病的組合。 這表明一半的美國成年人攜帶有缺陷的微生物組。

我實驗室的研究重點是識別腸道細菌,這些細菌對於建立平衡的免疫系統至關重要,可以抵抗威脅生命的細菌和病毒感染,同時還能耐受我們體內和自身的有益細菌。

考慮到飲食會影響腸道細菌的多樣性, 我的實驗室研究表明如何使用飲食 作為慢性疾病的療法。 人們可以使用不同的食物將腸道微生物組轉變為能增強健康免疫反應的微生物組。

感染SARS-CoV-2(會導致COVID-19疾病的病毒)的患者中,有一小部分會出現嚴重的並發症,需要在重症監護病房住院治療。 這些患者中有多少有共同點? 老年 以及與飲食相關的慢性疾病,例如肥胖,2型糖尿病和心血管疾病。

黑人和拉丁人受肥胖,2型糖尿病和心血管疾病的影響最大,所有這些都與營養不良有關。 因此,這並非巧合 這些人群死於COVID-19的人數更多 與白人相比。 不僅在美國,而且在這種情況下 在英國.

發現可預測COVID-19嚴重性的微生物

COVID-19大流行激發了我改變研究方向,並探索了腸道微生物組在針對SARS-CoV-2感染的過度攻擊性免疫反應中的作用。

我和我的同事假設,肥胖,2型糖尿病和心血管疾病等重症SARS-CoV-2患者的腸道微生物組發生改變,從而加劇 急性呼吸窘迫綜合徵.

據認為,SARS-CoV-2患者的急性呼吸窘迫綜合徵(一種危及生命的肺損傷)是由 致命的免疫反應過度反應 叫做 細胞因子風暴 導致不受控制的洪水 免疫細胞進入肺部。 在這些患者中,他們自己的不受控制的炎性免疫反應(而不是病毒本身)導致了 嚴重的肺損傷和多器官衰竭 導致死亡。

幾項研究 在最近的評論中描述 已發現COVID-19患者的腸道微生物組發生了變化。 但是,缺乏對微生物組中可以預測COVID-19嚴重程度的特定細菌的鑑定。

為了解決這個問題,我和我的同事招募了COVID-19住院的重度和中度症狀患者。 我們收集了糞便和唾液樣本,以確定腸道和口腔微生物組中的細菌是否可以預測COVID-19的嚴重程度。 鑑定可預測COVID-19疾病臨床結果的微生物組標誌物是幫助確定需要緊急治療的患者的優先順序的關鍵。

我們展示了在尚未進行同行評審的論文中,與通常用於此目的的患者臨床特徵相比,腸道微生物組的組成是COVID-19嚴重程度的最強預測指標。 具體來說,我們確定了糞便中存在一種細菌-稱為 糞腸球菌–是COVID-19嚴重程度的可靠預測指標。 不出所料, 糞腸球菌 已被關聯 慢性 .

糞腸球菌 從糞便中收集的蛋白質可以在臨床實驗室中體外生長。 因此, 糞腸球菌 測試可能是一種經濟高效,快速且相對容易的方法,可以識別可能需要更多支持治療和治療干預以提高生存機會的患者。

但是,根據我們的研究尚不清楚,改變的微生物組在對SARS-CoV-2感染的免疫反應中起什麼作用。 最近的一項研究表明 SARS-CoV-2感染引發免疫細胞失衡 被稱為 T調節細胞對免疫平衡至關重要.

腸道微生物組中的細菌負責 正確激活 那些T調節 細胞。 因此,像我這樣的研究人員需要在更長的時間範圍內重複採集患者的糞便,唾液和血液樣本,以了解在COVID-19患者中觀察到的微生物組改變如何調節COVID-19疾病的嚴重程度,也許是通過改變T-調節細胞。

作為一名研究飲食,微生物組和免疫力之間相互作用的拉美裔科學家,我必須強調製定更好的政策以改善獲得健康食品的途徑的重要性,從而使微生物組更加健康。 為黑人和拉丁裔社區設計對文化敏感的飲食干預措施也很重要。 雖然優質飲食可能無法預防SARS-CoV-2感染,但它可以治療與其嚴重性有關的潛在疾病。

投資訊息

  • 腸道內有數万億種細菌,這些細菌對保持健康至關重要。

  • 這些微生物中的一些有助於調節免疫系統。

  • 尚未經過同行評審的新研究表明,腸道中存在某些細菌可能表明哪些人更容易感染更嚴重的COVID-19病例。

關於作者

Ana Maldonado-Contreras,微生物學和生理學系助理教授, 馬薩諸塞大學醫學院

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

 


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