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牛奶还能喝吗?肠道菌群与乳制品摄入影响健康人对重症新冠肺炎的易感性

已有 1640 次阅读 2020-4-28 13:31 |系统分类:科普集锦| 新冠肺炎, COVID-2019, 肠道菌群, 微生物, 免疫因子

      现在的新冠疫情,已经超乎了大多数人的想象,全球被感染的人数超过了300万!美国一国都超过了100万人。

      根据目前的流行病学调查数据,感染新冠病毒后,大多数人都是轻症,不过,仍然有20%的感染者最终发展成重症,可能其中一半重症会死亡。另外,患重症的人里面,老年人居多。

       疫情发生以来,人们一直在研究,为什么感染了同样的病毒,有些人表现轻症,有些人表现是重症呢?为什么老年人更容易得重症呢?


肠道菌群重症.PNG

      最新的研究发现,每个人肠道菌群组成不同可能导致对病毒的易感性不一样。

       来自西湖大学和中山大学的合作研究发表在预印本MediRxiv网站上。他们发现,重症新冠病毒肺炎患者血液中促炎症因子的比例越高,那么这些患者重症的风险也会越大。

       我们都知道肠道的免疫细胞最多,而肠道中的微生物也最多,肠道菌群和免疫系统之间有非常密切的联系,所以,不得不让人怀疑是不是这些促炎症因子的变化跟肠道菌群有关系?

       并且,新冠病毒入侵人体的受体ACE2和肠道的关系也很密切,这个受体在肠道的分布,表达都非常的高,远远超过肺部。

肠道ACE.png

主要发现预览:

     首先,他们基于数千人的数据,采用机器学习的算法,发现中血液中有20种蛋白质组学的生物标记物可以预测这些感染者是否会发展成重症。

      然后,他们又对这些生物标记物进行研究发现,在990例没有感染的人群中,这些蛋白质标记物和血液中的促炎因子是正相关的,并且只在老年人群体中发现了这种强的相关性。

      紧接着,他们又发现,肠道中的一些核心微生物可以精确的预测血液中,跟重症相关的蛋白质标记物。并且,这些肠道菌群的特征和366个人的促炎细胞因子浓度是高度相关的,这就把肠道菌群和血液中的蛋白质标记物与老年人的重症之间建立了联系。

      此外,粪便代谢组学的研究也表明,氨基酸相关的代谢途径是肠道菌群与炎症联系的关键。

      在这个研究的最后,作者们推测肠道菌群可能是正常人患严重的心脏肺炎的诱因。

肠道重症1.PNG

重症患者血液蛋白质标记物与炎症因子密切相关

        在健康个体中,严重COVID-19的预测蛋白质组学特征与329种促炎因子相关。特别是在大于58岁的老人血液里,相关性更强(下图B)。对990位参与者的分析发现,有330种与COVID-19相关的血液蛋白质组学生物标志物和蛋白质组学危险评分(PRS)与331种宿主炎症性标志物直接存在显著关联。在重症患者中,有332种蛋白下调。

肠道重症2.PNG

 具体哪些微生物核心微生物与血液炎症因子相关呢?

       通过对336人的数据分析发现,有349种微生物与宿主炎性细胞因子的相关。从下面的热图颜色可以区分正相关还是负相关。 具体而言,拟杆菌属(Bacteroides genus,链球菌属(Streptococcus genus和梭菌属(Clostridiales与大多数测试的促炎症细胞因子相关,瘤胃球菌Ruminococcus genus, Blautia genus 和乳杆菌属(Lactobacillus genus)与抑制炎症的因子正相关。

        特别是乳酸杆菌与IL-10相关性非常明显,而IL-10是一种抑炎因子。这就说明,拟杆菌,链球菌和梭菌可能跟重症有关,而类似乳酸杆菌这种有益菌具有保护作用。

肠道重症3.PNG

氨基酸代谢途径可能介导了微生物对免疫因子的调控

       接下来,他们又对粪便代谢组进行了分析,来确定究竟是肠道菌群产生了哪些物质影响了炎症因子。这就把蛋白质组学风险得分相关的核心微生物特征与宿主炎症联系了起来。有45种粪便代谢物(主要属于氨基酸,脂肪酸和胆汁酸)显示与超过一半的选定微生物显着相关。

       其中,有三个途径,即氨酰基-tRNA生物合成途径,精氨酸生物合成途径和缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸生物合成途径是关键途径。粪便中有15种代谢产物参与氨酰基-tRNA生物合成途径,该途径负责向新生肽链中添加氨基酸,并且靶向抑制细胞因子引起炎症。此外,有4种代谢物与精氨酸的生物合成途径有关,有3种代谢物在缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸(称为支链氨基酸,BCAA)的生物合成途径中富集。

       说明这些代谢物可能在介导核心肠道微生物的作用,对它们影响炎症因子以及重症的发病起关键作用。

肠道重症4.PNG

乳制品消费量对核心微生物组影响最大

        由于肠道菌群相关的影响因素众多,与人口特征,社会经济,饮食和生活方式等因素都可能相关,究竟哪些因素影响了肠道菌群呢?

        因此,在研究里他们探讨了这些宿主和环境因素对确定的核心微生物组成影响。 在测试的40个项目中,有9个项目(即性别,教育程度,体育活动,舒张压,血糖,血脂和2型糖尿病的药物使用)与核心微生物组成有相关性。其中,在饮食/营养类别中(解释了1.1%的差异),只有乳制品消费对核心微生物的组成的差异有重大贡献。

肠道重症饮食5.PNG

       然而,另外感到意外的是,奶制品的摄入量与抑制炎症因子最相关的乳酸杆菌是负相关,而与促进炎症因子最相关的拟杆菌却是正相关。奶制品被认为是优质的蛋白质和钙质的来源,理论上奶制品应该促进乳酸杆菌等有益菌生长,而抑制有害菌生长。但是,从这篇文章上看,结果是相反的。

       张文宏主任推荐的早餐喝奶不喝粥,不知道碰到这个实验结果会怎么办?这又是一个扯皮的问题。

张文.webp.jpg



我们再来总结一下这篇文章的发现:

      在健康的未感染个体中,肠道微生物特征可以高度预测严重COVID-19疾病的血液蛋白质组学生物标志物。相应肠道微生物组特征的破坏可能使健康个体处于异常的炎症状态,这可能进一步解释了COVID-19的敏感性和严重性。 

     粪便代谢组学分析表明,氨基酸相关的途径可能提供了已确定的核心肠道菌群,炎症和COVID-19敏感性之间的关键联系。此外,宿主和环境因素的改变很可能影响上述核心肠道微生物群的组成,特别是饮食中的乳制品。

肠道重症-实验.PNG


最后,提醒一下大家:这篇文章未经同行评议,文中的结论尚未得到确认


参考资料:

点击下载可以查看全文

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.04.22.20076091v1.full.pdf




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