Мікробіом і COVID-19 – зв’язок і наслідки

Микробиом и коронавирус

Коронавірусне захворювання COVID-19 виникло в 2019 році в провінції Хубей (Китай) і, стрімко поширившись в багатьох країнах світу, швидко перетворилося на пандемію. Це пандемічне захворювання викликане новим β-коронавірусом, який отримав назву SARS-CoV-2 і є представником РНК-вірусів з шипоподібними виступами на поверхні оболонки, що створює враження корони, звідки і термін «коронавірус». Оскільки людство зіткнулося з новим вірусом, який здатний дуже швидко поширюватися і вражати різні органи, викликаючи в ряді випадків серйозні ускладнення, COVID-19 виявився великим викликом сучасній науці і практичній медицині. Тому закономірно з’явився сплеск інтересу наукової спільноти до цієї проблеми, про що свідчить поява близько 80 тисяч наукових публікацій з даної тематики, розміщених тільки за кілька місяців попереднього року в найбільш великих світових базах даних.

У найкоротші терміни було встановлено, що SARS-CoV-2, головним чином, інфікує клітини людини шляхом зв’язування з рецептором ACE2, значний рівень експресії якого відзначається в тканини легенів, і це визначає їх високу вразливість під час інфікування. Крім легенів, одним з основних органів-мішеней інфекції, викликаної SARS-CoV-2, є кишечник, який, ймовірно, може виступати в якості потенційного шляху поширення захворювання. Дійсно, РНК вірусу SARS-CoV-2 нерідко виявляється в кишечнику пацієнтів з COVID-19, а деякі хворі мають кишкові симптоми (діарею, нудоту, блювоту і ін.). Цікаво, що РНК вірусу присутня в калі у половини пацієнтів з COVID-19, навіть за відсутності вірусу в дихальних шляхах. Вчені вважають, що клітини кишечника (ентероцити) можуть діяти як консервативні резервуари для коронавірусів. Порушення роботи шлунково-кишкового тракту є найбільш поширеним симптомом коронавірусу у дітей. Особливо це стосується нових штамів SARS-CoV-2, які почали поширюватися в різних країнах, починаючи з грудня минулого року. Серед специфічних особливостей мутантних штамів є зростання частки молодих людей з важким перебігом COVID-19 і стійкість збудника хвороби до традиційних методів лікування. Крім того, почастішали випадки загострення процесу в гострому періоді, що завжди ускладнює перебіг хвороби і погіршує прогноз. У цих хворих частіше відзначаються розлади функцій шлунково-кишкового тракту, болі в м’язах і суглобах, висип на шкірі. Тому дослідники швидко зосередили увагу на ролі, яку в розвитку COVID-19 грають симбіотичні мікроорганізми (мікробіом).

Було показано, що пацієнти з важким і середнім перебігом COVID-19, як правило, мають порушення в складі і метаболічної функції мікробіома (дисбіоз), який може погіршити результат захворювання, оскільки зменшення популяцій корисних бактерій сприяє розмноженню патогенної флори, розвитку імунних порушень і приєднання до основного захворювання інших патологічних змін в організмі.

На думку фахівців, додаткові розлади складу і функцій мікробіома може викликати гіпоксія, що має місце при ускладненні перебігу COVID-19. У патологічний процес може також залучатися нервова система кишечника, ураження якої відбувається або безпосередньо внаслідок вірусної інфекції, або за рахунок компонентів імунної відповіді. В результаті цього, зокрема за рахунок стимуляції блукаючого нерва, посилюється діарея, блювота і інші дисфункції травного тракту. У зв’язку з активізацією осі кишечник-мікробіом-мозок в деяких випадках після зараження збудником COVID-19 реєструються неврологічні дисфункції на рівні центральної нервової системи, про що свідчать випадки так званого «мозкового туману». Недуга супроводжується втомою, втратою пам’яті, сплутаністю свідомості і іншими аномаліями. Дослідники виявили у таких пацієнтів запалення і високий рівень цитокінів в спинномозковій рідині, що пояснювало їх симптоми. Доведено, що мікробіом поводиться як незалежна нервова система, завдяки чому отримав назву «другий мозок». Фактично саме на кишковому рівні виробляються необхідні поживні речовини для мозкової діяльності.

Оскільки, симбіотичні мікроби населяють не тільки кишечник людини, але і багато інших органів, в тому числі легені, інтерес вчених до можливості участі повноцінного мікробіома в захисті від коронавірусної хвороби COVID-19 безперервно зростає. Існування специфічних осей між усіма локальними мікробіомами, за якими вони активно обмінюються мікроорганізмами, дозволяє кишковим ендотоксинам і мікробним метаболітам впливати на легені через кров, а токсини з легенів (у разі розвитку запалення) можуть впливати на кишковий мікробіом. Дійсно, в ряді досліджень показано, що інфекції респіраторного тракту асоціюються зі змінами складу кишкової мікробіоти.

Численні експериментальні та клінічні спостереження показали, що пошкоджений мікробіом грає ключову роль в патогенезі сепсису і гострого синдрому розладу дихання, що спостерігається у важких пацієнтів, особливо у літніх людей і осіб з ослабленим імунітетом з тенденцією до серйозних клінічних ускладнень. Тому перехресна розмова між легеневим і кишковим мікробіомами може вплинути на результат захворювання.

У попередженні розвитку патогенних інфекцій, в тому числі COVID-19, роль здорового мікробіома в великій мірі залежить від підтримки в оптимальному стані імунної системи. Симбіотичні мікроби секретують протимікробні сполуки і імуномодулюючі сигнали, а також конкурують з патогенними мікробами за джерела харчування і місця проживання, сприяючи тим самим формуванню стану гомеостазу організму людини. Дослідження з використанням експериментальних тварин показали, що склад збалансованого мікробіома має істотний вплив на ефективність легеневого імунітету. Підвищене використання антибіотиків, зокрема пеніцилінів, цефалоспоринів, макролідів і хінолонів, що ушкоджують структуру мікробіома, корелювало з підвищеним ризиком раку легенів. Оптимізація імунних функцій дозволяє попередити пошкодження легенів і інших життєво важливих органів. В таких обставинах дуже важливим є збереження збалансованої імунної відповіді, оскільки як надреактивна, так і дуже слабка відповідь буде приводити до клінічних ускладнень типу пневмонії і гострого синдрому розладу дихання.

Оскільки мікробіом грає важливу роль в імунітеті, в період пандемії значно активізувалися дослідження щодо впливу на інфекцію, викликану коронавірусом SARS-Cov2, засобів мікробіомної терапії, зокрема пробіотиків (живих мікроорганізмів, які при призначенні в адекватних кількостях благотворно впливають на здоров’я людини) .

Сьогодні багато дослідників в усьому світі досліджують взаємозв’язок між мікробіомом і сприйнятливістю до COVID-19, а також оцінюють здатність різних пробіотичних штамів знижувати рівень вірусного навантаження за допомогою різних механізмів дії.

До теперішнього часу вже була показана перспективність застосування пробіотиків під час цілого ряду інфекційних та соматичних захворювань, в тому числі асоційованих з різними вірусами. Наприклад, в клінічних випробуваннях встановлено, що призначення пробіотиків на початку життя недоношених дітей призводило до значного зменшення частоти вірусних інфекцій дихального тракту. Ці дані показують, що вплив на мікробіом у разі оптимального підбору пробіотиків може надати нові недорогі методології зменшення ризику вірусних інфекцій. Крім того, встановлена ​​здатність деяких пробіотиків попереджати різні вірусні інфекції, зокрема знижувати титри вірусів грипу, вірусу Ебола і цитомегаловірусу, зниження тяжкості і тривалості інфекцій верхніх дихальних шляхів або гастроентериту. Важливе значення для лікування хворих на вірусні захворювання мають також протизапальні властивості окремих пробіотиків.

Нещодавно з’явилися результати досліджень, які показали, що критично хворі пацієнти на штучній вентиляції легенів, які отримували пробіотики, мали значно менш виражену пневмонію в порівнянні з плацебо. Тому можна припускати, що пневмонію, пов’язану з COVID-19, можна послабити аналогічним чином.

Нещодавно дослідницькі групи в Бельгії, США і Великобританії, незалежно одна від одної, показали здатність специфічних штамів лактобацил знижувати вірусну активність в носоглотці і ротоглотці за допомогою посилення бар’єру і протизапального ефекту зі зниженням ризику вторинної бактеріальної інфекції під час COVID-19. Дослідники вважають, що пробіотики можна застосовувати як допоміжний засіб під час профілактики і лікування вірусних інфекцій, включаючи COVID-19. Відомо, що літні люди, пацієнти з ослабленим імунітетом і з іншими супутніми захворюваннями, (діабет, серцево-судинні і метаболічні розлади) погано справляються з COVID-19. Цікаво відзначити, що у всіх таких пацієнтів є серйозні порушення мікробіома. Тому призначення в якості допоміжної терапії пробіотиків може сприяти полегшенню ступеня тяжкості хвороби і швидшому одужанню хворих. Інший підхід може полягати в профілактичному застосуванні пробіотиків особами, які мають безпосередній контакт з хворими.

Слід особливо відзначити, що величезний асортимент пробіотиків на сучасному фармацевтичному ринку вимагає величезної відповідальності під час вибору оптимальної пробіотичної формули для кожного конкректного випадку. Далеко не кожен пробіотик є безпечним для важко хворих пацієнтів. Тому тільки пробіотики з переконливо доведеною безпекою і мікробіомною ефективністю можуть використовуватися в якості допоміжної терапії.

В цілому слід розуміти, що модуляція мікробіома за допомогою пробіотиків під час будь-якої вірусної інфекції може покращувати стан хворих, перш за все за допомогою впливу на імунітет. Застосування пробіотиків може служити одним з ефективних засобів профілактики, а також їх доцільно призначати пацієнтам з COVID-19 для прискорення одужання і поліпшення результатів захворювання. Пробіотичний вплив на мікробіом розглядається вченими як один з перспективних терапевтичних підходів для поліпшення стану хворих на COVID-19, а також попередження пов’язаних з ним запальних ускладнень. Сьогодні інтерес до цього питання настільки зріс, що найближчим часом слід очікувати великої кількості нових результатів досліджень, які дозволять визначити оптимальні підходи до застосування пробіотиків у хворих на COVID-19. Результати таких досліджень можуть дати нові напрямки розуміння інфекційних захворювань і можуть допомогти в їх лікуванні в майбутньому.