Как связаны кишечная микробиота и коронавирус?

Вирус SARS-CoV-2 — возбудитель коронавирусной инфекции COVID-19 поражает не только дыхательную систему, но и другие системы органов. Поэтому помимо привычного кашля, насморка и головной боли, заболевание может проявляться болью в груди, проблемами с мочеиспусканием, изменением артериального давления и даже депрессией.

У многих заболевших появляются симптомы со стороны ЖКТ: диарея, рвота, тошнота.

В статье разбираемся, как связаны кишечник и коронавирус, почему дисбактериоз влияет на течение болезни и помогут ли пробиотики справится с вирусом.

Содержание

• Почему кишечник — «идеальное место» для вируса
• COVID-19 и дисбактериоз
• Микробиота в long-covid
• Нарушение микробиома как источник воспаления
• Ось «кишечник-легкие» при коронавирусе
• Пробиотики и пребиотики во время пандемии COVID-19

Почему кишечник — «идеальное место» для вируса

Как правило, коронавирус попадает внутрь организма через слизистые оболочки, выстилающие верхние дыхательные пути.

SARS-CoV-2 способен проникать только в клетки, на поверхности которых присутствует мембранный белок ангиотензинпревращающий фермент II типа (АПФ2, ACE2).

АПФ2 — рецептор, с которым связываются гликопротеиновые «шипы» (S-шипы), расположенные на поверхности вирусных частиц.

Рецепторы АПФ2 есть на слизистых оболочках клеток:

• дыхательной системы,
• центральной нервной системы,
• пищевода и кишечника,
• подвздошной кишки,
• почек,
• мочевого пузыря,
• сердца.

Именно поэтому симптомы коронавирусной инфекции могут быть разнообразны. Это зависит от того, с рецепторами каких органов и систем «связался» вирус.

Еще один невольный пособник коронавируса — протеаза TMPRSS2 (Transmembrane protease serine 2, трансмембранная сериновая протеаза 2), которая расщепляет и активирует S-белок.

В кишечнике в большом количестве присутствуют как молекулярные ворота для коронавируса — рецептор ACE2, так и активатор спайк-белка TMPRSS2, поэтому вирус так легко проникает внутрь и провоцирует заболевание. Причем рецепторов ACE2 в кишечнике значительно больше, чем в легких.

Данные о большом количестве ACE2 и TMPRSS2 в кишечнике были подтверждены разными лабораторными методами и в многочисленных независимых исследованиях.

COVID-19 и дисбактериоз

Дисбактериоз — нарушение баланса микрофлоры, которое часто обнаруживается при коронавирусной инфекции. Начиная с 2020 года исследования пациентов с COVID-19 выявляют значительные изменения в микробиоме: у заболевших снижено разнообразие и численность бактериального населения в кишечнике.

На фоне коронавирусной инфекции в кишечнике увеличивается число условно-патогенных микроорганизмов, таких как Streptococcus. В то же время, комменсалов, или бактерий—помощников становится меньше. Например, снижается количество Alistipes onderdonkii и Faecalibacterium prausnitzii, которые в норме защищают от воспаления.

К сожалению, дисбактериоз сохраняется не только на время течения COVID-19, но даже после выздоровления. Недавнее исследование показало, что значительное снижение микробного разнообразия кишечника у пациентов с COVID-19 сохраняется в течение полугода после выздоровления.

Микробиота и long-covid

Ученые предполагают, что одно из следствий хронического дисбактериоза у пациентов с коронавирусной инфекцией — лонг-ковид (long-covid).  Этот термин используется для описания симптомов COVID-19, которые сохраняются дольше 4—12 недель и не связаны с другими заболеваниями.

Основные симптомы лонг-ковида:

• усталость,
• нарушение сна,
• одышка,
• тревожность и депрессия,
• снижение концентрации внимания,
• выпадение волос,
• потеря вкуса и обоняния,
• диарея

Данные по SARS-CoV-2 неутешительны: примерно у 80% пациентов развивается по крайней мере один хронический симптом.

Некоторые из этих симптомов, в частности, усталость, нарушение сна, боли в суставах, депрессия и диарея, также могут быть вызваны дисбактериозом кишечника.

По мнению ученых, сходство симптомов дисбактериоза и коронавирусной инфекции подозрительно велико, особенно учитывая тот факт, что дисбактериоз является следствием COVID-19. Пока прямых доказательств связи «коронавирус—дисбактериоз—длительный ковид» нет, но изучение явления продолжается.

Так, исследование 68 пациентов с COVID-19, у 50 из которых был длительный ковид, показало, что у пациентов с лонг-ковидом микробиом кишечника был менее разнообразный, чем у пациентов без коронавируса и без длительного течения заболевания.

Ученые также определили  81 вид бактерий-виновников лонг-ковида, с которыми были связаны различные хронические симптомы. Несколько «недружелюбных» бактерий также были связаны с более низкими показателями в тесте с 6 минутной ходьбой (распространённый нагрузочный тест для определения функционального статуса пациентов с патологией органов дыхания).

Нарушение микробиома как источник воспаления

Новая коронавирусная инфекция побуждает иммунную систему вырабатывать воспалительные вещества — цитокины. У некоторых пациентов эта реакция может быть чрезмерной, в таких случаях в ответ на вирус развивается «цитокиновый шторм», который приводит к обширному повреждению тканей, септическому шоку и нарушениям работы многих систем органов. Чем сильнее воспалительная реакция, тем тяжелее протекает заболевание.

При этом в организме человека желудочно-кишечный тракт является одним из самых крупных иммунных органов: в стенках кишечника обитает множество иммунных клеток, а площадь поверхности стенок кишечника по самым скромным оценкам примерно равна площади маленькой квартиры-студии — 12 квадратных метров.

Пул бактерий, вирусов и грибков в кишечнике не только поддерживает иммунитет слизистой оболочки, но и играет важную роль в стимуляции, обучении и функционировании иммунной системы хозяина. Микробиота также участвует в регуляции выработки воспалительных цитокинов.

Так, род Lactobacillus связан с молекулами-регуляторами иммунного ответа — интерлейкином-6 (IL-6) и интерфероном гамма (IFN-γ). При этом, считается, что дисбаланс во взаимодействии микробиоты и иммунитета в определенных условиях способствуют развитию множества системных расстройств: рака, сахарного диабета 2 типа, неалкогольный трансформации печени, ишемической болезни сердца, нейродегенеративных заболеваний и депрессии.

Современные данные также указывают на то, что микробиота кишечника влияет на иммунитет и развитие воспаления при респираторных заболеваниях, к которым относится и коронавирусная инфекция.

Поэтому дисбаланс кишечного микробиома может быть связан с тяжестью воспалительной реакции при COVID-19, которая ухудшает прогноз течения заболевания.

Однако в настоящий момент мы не можем говорить о причинно-следственной связи: приводит ли дисбактериоз к воспалению и тяжелому течению коронавируса или, напротив, нарушение микрофлоры кишечника является следствием инфекции.

Ось «кишечник — легкие» при коронавирусе

Известно, что желудочно-кишечный тракт и дыхательные пути, хотя и являются отдельными органами, работают сообща. И там, и там есть слизистые оболочки, в составе которых немало клеток иммунной системы. Такую связь между органами учёные назвали «ось кишечник—легкие».

Ось влияет на иммунные реакции организма при столкновении с патогенами — вирусами, грибками, паразитами. Считается, что связь работает в двух направлениях: когда активируется один участник, например, кишечник, происходят изменения в другом — в легких. И наоборот.

В экспериментах на животных изменение микробиоты кишечника приводило к аномальной активации иммунной системы. В результате у подопытных развивались респираторные заболевания вроде астмы, аллергического ринита и даже хронической обструктивной болезни легких. И наоборот, после вирусных и бактериальных инфекций, у животных наблюдались значительные изменения в микробиоте кишечника.

О том, какую роль ось «кишечник–легкие» играет в развитии коронавирусной инфекции, ученые знают благодаря исследованиям близкого родственника нового коронавируса — коронавируса SARS-CoV-1, который стал причиной эпидемии острого респираторного синдрома в 2002 году.

При вспышке коронавирусной инфекции в 2002 году диарея встречалась у 16—73% пациентов, а сам вирус поражал не только клетки легких, но и иммунные клетки, вызывая интенсивный иммунный ответ.

Ученые предположили, что высокие уровни воспалительных цитокинов при коронавирусной инфекции изменяют микробиоту кишечника и нарушают проницаемость его стенок. В результате обломки бактерий и продукты их жизнедеятельности попадают в кровоток, провоцируя общую воспалительную реакцию. Это еще больше усугубляет течение болезни.

А из–за двунаправленной природы оси «кишечник—легкие», изменение микробиоты кишечника усиливает и респираторные иммунные реакции, что еще сильнее раскручивает порочную спираль воспалительной реакции при SARS-CoV-1.

Схожие процессы происходят и при коронавирусной инфекции, вызванной SARS-CoV-2.

Так, в анализе крови заболевших COVID-19 с дисбактериозом в анамнезе выявил и повышенный уровень воспалительных цитокинов и маркеров повреждения тканей, таких как С-реактивный белок.

Кроме того, коронавирус связан со снижением численности противовоспалительных бактерий Alistipes onderdonkii и Faecalibacterium prausnitzii, которые обитают в кишечнике. А значит, нарушение баланса кишечной микробиоты у пациентов с SARS-CoV-2, может отчасти объяснить развитие  цитокинового шторма, приводящего к тяжелому течению заболевания.

Пробиотики и пребиотики во время пандемии COVID-19

Зная о том, что дисбактериоз ухудшает течение коронавирусной инфекции, ученые и врачи выдвинули предположение, что нормализация микрофлоры может помочь избежать тяжелых последствий COVID-19.

Небольшое исследование с участием 70 госпитализированных пациентов с COVID-19, 28 из которых получали пробиотик с несколькими «дружелюбными» штаммами бактерий, показало, что у пациентов, получавших пробиотик, помимо устранения выраженности симптомов, риск развития дыхательной недостаточности уменьшался в 8 раз. Также снижался риск перевода в отделение интенсивной терапии и уровень смертности.

Аналогичное исследование, в котором приняли участие 200 пациентов с тяжелой пневмонией, вызванной COVID-19, также показало снижение смертности на 19% в группе, получавшей пробиотики. Поэтому, есть основания полагать, что пробиотики и пребиотики могут стать дополнительными методами профилактики и лечения COVID-19.

И хотя данных об их использовании при коронавирусной инфекции пока немного, придерживаться благоприятной для микрофлоры кишечника диеты точно будет не лишним, потому что такое питание поддерживает здоровье в целом.

Результаты Теста микробиоты Атлас помогут узнать, какие виды бактерий населяют кишечник, как микробиота справляется с синтезом полезных биологически активных веществ вроде короткоцепочечных жирных кислот и масляной кислоты, а также помогут оценить степень защиты от заболеваний, включая коронавирусную инфекцию COVID-19.

Статьи о влиянии микробиоты на здоровье:

• Связь иммунитета и микробиоты
• Как микробиота влияет на опухоли
• Как микробиота борется со стрессом и депрессией