Prospektive Studie
Personen mit einer COVID-19-Infektion haben eine weniger vielfältige Darmflora. Das hat ein Forschungsteam der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen (UDE) festgestellt. Bei COVID-19-Erkrankten häufen sich Bakterien, die mit verschiedenen entzündlichen Erkrankungen in Verbindung stehen – gleichzeitig gibt es weniger entzündungshemmende Bakterien.
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Klinische und experimentelle Studien zeigen eine grundlegende Rolle der Darmmikrobiota für die menschliche Gesundheit. In der Literatur gibt es bereits bei vielen Erkrankungen Hinweise darauf, dass das Darmmikrobiom die Immunantworten in entfernten Organen wie der Lunge beeinflusst, man spricht hier von der sogenannten „gut-lung axis“ (etwa: Darm-Lungen-Achse). Mikrobiota-Wirt-Interaktionen regulieren Reaktionen des Immunsystems in entfernten Organen durch mikrobielle Metaboliten, mikrobielle assoziierte molekulare Muster und Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen und Immunzellen. Die Darmmikrobiota beeinflusst den Verlauf von infektiösen Lungenerkrankungen im Tiermodell und umgekehrt: Lungeninfektionen beeinflussen die Darmmikrobiota was einen bidirektionalen Zusammenhang zwischen Darm und Lunge zeigt. SARS-CoV-2 RNA wird bei etwa 50 % der Infizierten in Stuhlproben nachgewiesen auch wenn das Virus nicht mehr in den Atemwegen nachgewiesen werden kann. Durchfall ist ein häufiges extrapulmonales Symptom und der Nachweis von infektiösen SARS-CoV-2 in Stuhlproben deutet darauf hin, dass der Magen-Darm-Trakt ein Ort für die aktive Virusreplikation sein könnte und dass das Virus das lokale Ökosystem im Darm direkt stören könnte.
Die in „Frontiers in Cellular and Infection Microbiology“ veröffentlichte Studie wurde von der Stiftung Universitätsmedizin Essen gefördert. Die Darmmikrobiota trägt zur Erhaltung der menschlichen Gesundheit und zur Regulierung der Immunreaktionen bei. Eine schwere COVID-19-Erkrankung ist mit einer fehlregulierten proinflammatorischen Immunantwort verbunden. Reinold et al. hatten das Ziel, die verändernde Wirkung von SARS-CoV-2 auf das Darmmikrobiom und die Relevanz des Darmmikrobioms für den Schweregrad von COVID-19 zu klären.
In der prospektiven Studie haben die Autor:innen das Darmmikrobiom von 212 Patient:innen eines Krankenhauses der Tertiärversorgung (117 mit SARS-CoV-2 infizierte und 95 SARS-CoV-2-negative Patienten) mittels 16S-rRNA-Gensequenzierung der V3-V4-Region analysiert. Entzündungsmarker und Immunzellen wurden aus Blut quantifiziert.
Das Darmmikrobiom bei SARS-CoV-2-infizierten Patient:innen war durch eine geringere Bakterienreichtum und deutliche Unterschiede in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms gekennzeichnet, einschließlich einer Anreicherung der Stämme der Proteobakterien und Bacteroidetes und einer Abnahme von Actinobakterien im Vergleich zu SARS-CoV-2-negativen Patient:innen.
Die relative Häufigkeit mehrerer Gattungen, darunter Bifidobacterium, Streptococcus und Collinsella, war bei SARS-CoV-2-positiven Patient:innen geringer, während die Häufigkeit von Bacteroides und Enterobacteriaceae erhöht war. Höhere proinflammatorische Blutmarker und eine niedrigere CD8+-T-Zellzahl kennzeichneten Patient:innen mit schwerer COVID-19-Erkrankung. Das Darmmikrobiom von Patient:innen mit schwerem/kritischem COVID-19 zeigte eine geringere Häufigkeit von den butyratproduzierenden Gattungen Faecalibacterium und Roseburia und eine Verringerung der Konnektivität eines ausgeprägten Netzwerks entzündungshemmender Gattungen, im Vergleich zu Patient:innen mit leichter COVID-19-Erkrankung und bei SARS-CoV-2-negativen Patient:innen.
Die Autor:innen schlussfolgern, dass eine Dysbiose des Darmmikrobioms in Verbindung mit einer proinflammatorischen Signatur zu der hyperinflammatorischen Immunantwort beitragen kann, die für eine schwere COVID-19-Erkrankung charakteristisch ist. (fa)
Quelle
Pressemitteilung
Pressemitteilung Universität Duisburg-Essen, Birte Vierjahn
Originalpublikation
Reinold J et al.: A pro-inflammatory gut microbiome characterizes sars-cov-2 infected patients and a reduction in the connectivity of an anti-inflammatory bacterial network associates with severe covid-19. Front. Cell. Infect. Microbiol., 17 November 2021, https://doi.org/10.3389/fcimb.2021.747816
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