Warum ein gesundes Mikrobiom ein starkes Immunsystem aufbaut, das helfen könnte, Covid-19 zu besiegen

Ein gesundes Mikrobiom baut ein starkes Immunsystem auf, das helfen könnte, Covid-19 zu besiegen Die im Darm lebenden Mikroben sind der Schlüssel zu einer guten Gesundheit. Dr_Microbe / iStock / Getty Images Plus

Sie wissen es vielleicht nicht, aber in Ihnen lebt eine Armee von Mikroben, die für die Abwehr von Bedrohungen unerlässlich sind, einschließlich des Virus, der COVID-19 verursacht.

In den letzten zwei Jahrzehnten haben Wissenschaftler gelernt, dass in unserem Körper mehr Bakterienzellen als in menschlichen Zellen leben. Diese Bakteriengemeinschaft, die in und auf uns lebt - das sogenannte Mikrobiom - ähnelt einem Unternehmen, bei dem jede Mikrobenart spezielle Aufgaben wahrnimmt, aber alle daran arbeitet, uns gesund zu halten. Im Darm gleichen die Bakterien die Immunantwort gegen Krankheitserreger aus. Diese Bakterien stellen sicher, dass die Immunantwort wirksam, aber nicht so heftig ist, dass sie dem Wirt Kollateralschäden zufügt.

Bakterien in unserem Darm können eine wirksame Immunantwort gegen Viren auslösen, die nicht nur den Darm infizieren, wie z Norovirus und Rotavirus, aber auch solche, die die Lunge infizieren, wie z das Grippevirus. Die nützlichen Darmmikroben tun dies, indem sie spezialisierten Immunzellen befehlen, potente antivirale Proteine ​​zu produzieren, die letztendlich eliminieren Virusinfektionen. Und der Körper einer Person, der diese nützlichen Darmbakterien fehlen, hat keine so starke Immunantwort auf eindringende Viren. Infolgedessen können Infektionen unkontrolliert bleiben und die Gesundheit beeinträchtigen.

Ich bin Mikrobiologe fasziniert von der Art und Weise, wie Bakterien die menschliche Gesundheit formen. Ein wichtiger Schwerpunkt meiner Forschung ist dabei herauszufinden, wie die nützlichen Bakterien, die unseren Darm bevölkern, Krankheiten und Infektionen bekämpfen. Meine jüngste Arbeit konzentriert sich auf den Link zwischen einer bestimmten Mikrobe und der Schwere von COVID-19 bei Patienten. Mein letztendliches Ziel ist es herauszufinden, wie das Darmmikrobiom durch Ernährung verbessert werden kann, um eine starke Immunantwort hervorzurufen - nicht nur für SARS-CoV-2, sondern für alle Krankheitserreger.


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Warum ein gesundes Mikrobiom ein starkes Immunsystem aufbaut, das helfen könnte, covid-19 zu besiegenGute Bakterien helfen dem Immunsystem, schädliche Mikroben abzuwehren. Chombosan / iStock / Getty Images Plus

Wie halten ansässige Bakterien Sie gesund?

Unsere Immunabwehr ist Teil einer komplexen biologischen Reaktion gegen schädliche Krankheitserreger wie Viren oder Bakterien. Da unser Körper jedoch von Billionen von meist nützlichen Bakterien, Viren und Pilzen bewohnt wird, ist die Aktivierung unserer Immunantwort streng reguliert, um zwischen schädlichen und hilfreichen Mikroben zu unterscheiden.

Unsere Bakterien sind spektakuläre Begleiter, die fleißig dabei helfen, die Abwehrkräfte unseres Immunsystems zu stärken, um Infektionen zu bekämpfen. Eine wegweisende Studie ergab, dass Mäuse, die mit Antibiotika behandelt wurden, die Bakterien im Darm eliminieren, eine beeinträchtigte Immunantwort zeigten. Diese Tiere hatten eine geringe Anzahl virusbekämpfender weißer Blutkörperchen, schwache Antikörperreaktionen und eine schlechte Produktion eines Proteins, das für lebenswichtig ist Bekämpfung von Virusinfektionen und Modulation der Immunantwort.

In einer anderen StudieMäuse wurden gefüttert Lactobacillus Bakterien, die üblicherweise als Probiotika in fermentierten Lebensmitteln verwendet werden. Diese Mikroben reduzierten die Schwere der Influenza-Infektion. Das Lactobacillus-behandelte Mäuse verloren kein Gewicht und hatten im Vergleich zu unbehandelten Mäusen nur leichte Lungenschäden. In ähnlicher Weise haben andere festgestellt, dass die Behandlung von Mäusen mit Lactobacillus schützt vor verschiedenen Subtypen von beeinflussen und menschliches respiratorisches Syncytialvirus - das Hauptursache für virale Bronchiolitis und Lungenentzündung bei Kindern.

Warum ein gesundes Mikrobiom ein starkes Immunsystem aufbaut, das helfen könnte, covid-19 zu besiegenFermentierte Lebensmittel wie Kimchi, rote Rüben, Apfelessig, Kokosmilchjoghurt, Gurkengurken und Sauerkraut können zur Bereitstellung nützlicher Bakterien beitragen. marekuliasz / iStock / Getty Images Plus

Chronische Krankheiten und Mikroben

Patienten mit chronischen Krankheiten wie Typ-2-Diabetes, Fettleibigkeit und Herz-Kreislauf-Erkrankungen weisen ein hyperaktives Immunsystem auf, das keinen harmlosen Reiz erkennt und mit einem veränderten Darmmikrobiom verbunden ist.

Bei diesen chronischen Erkrankungen fehlen dem Darmmikrobiom Bakterien, die aktiviert werden Immunzellen das blockiert die Reaktion gegen harmlose Bakterien in unserem Darm. Eine solche Veränderung des Darmmikrobioms wird auch in beobachtet Babys per Kaiserschnitt geliefert, Personen, die einen Armen konsumieren Diät und älteren Generation .

In den USA 117 Millionen Menschen - etwa die Hälfte der erwachsenen Bevölkerung - leiden an Typ-2-Diabetes, Fettleibigkeit, Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder einer Kombination davon. Dies deutet darauf hin, dass die Hälfte der amerikanischen Erwachsenen eine fehlerhafte Mikrobiomarmee trägt.

Die Forschung in meinem Labor konzentriert sich auf die Identifizierung von Darmbakterien, die für die Schaffung eines ausgeglichenen Immunsystems entscheidend sind, das lebensbedrohliche bakterielle und virale Infektionen bekämpft und gleichzeitig die nützlichen Bakterien in und auf uns toleriert.

Angesichts der Tatsache, dass die Ernährung die Vielfalt der Bakterien im Darm beeinflusst, Meine Laborstudien zeigen, wie Diät verwendet werden kann als Therapie für chronische Krankheiten. Durch die Verwendung verschiedener Lebensmittel können Menschen ihr Darmmikrobiom auf ein Mikrobiom verlagern, das eine gesunde Immunantwort fördert.

Ein Teil der mit SARS-CoV-2, dem Virus, das die COVID-19-Krankheit verursacht, infizierten Patienten entwickelt schwere Komplikationen, die einen Krankenhausaufenthalt auf Intensivstationen erfordern. Was haben viele dieser Patienten gemeinsam? Hohes Alter und chronische ernährungsbedingte Krankheiten wie Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Schwarze und Latinx-Menschen sind überproportional von Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen betroffen, die alle mit schlechter Ernährung verbunden sind. Es ist also kein Zufall, dass Diese Gruppen haben mehr Todesfälle durch COVID-19 erlitten verglichen mit Weißen. Dies ist nicht nur in den USA der Fall, sondern auch in Britannien.

Entdeckung von Mikroben, die den Schweregrad von COVID-19 vorhersagen

Die COVID-19-Pandemie hat mich dazu inspiriert, meine Forschung zu verlagern und die Rolle des Darmmikrobioms bei der übermäßig aggressiven Immunantwort gegen SARS-CoV-2-Infektionen zu untersuchen.

Meine Kollegen und ich haben die Hypothese aufgestellt, dass kritisch kranke SARS-CoV-2-Patienten mit Erkrankungen wie Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen ein verändertes Darmmikrobiom aufweisen, das sich verschlimmert akutem Atemnotsyndrom.

Es wird angenommen, dass sich das akute Atemnotsyndrom, eine lebensbedrohliche Lungenverletzung, bei SARS-CoV-2-Patienten aus a entwickelt tödliche Überreaktion der Immunantwort genannt Zytokinsturm das verursacht eine unkontrollierte Flut von Immunzellen in die Lunge. Bei diesen Patienten verursacht ihre eigene unkontrollierte entzündliche Immunantwort anstelle des Virus selbst die schwere Lungenverletzung und Multiorganversagen das führte zum Tod.

Verschiedene Studien in einer aktuellen Überprüfung beschrieben haben ein verändertes Darmmikrobiom bei Patienten mit COVID-19 identifiziert. Es fehlt jedoch die Identifizierung spezifischer Bakterien innerhalb des Mikrobioms, die den Schweregrad von COVID-19 vorhersagen könnten.

Um diese Frage zu beantworten, rekrutierten meine Kollegen und ich COVID-19-Krankenhauspatienten mit schweren und mittelschweren Symptomen. Wir haben Stuhl- und Speichelproben gesammelt, um festzustellen, ob Bakterien im Darm und im oralen Mikrobiom den Schweregrad von COVID-19 vorhersagen können. Die Identifizierung von Mikrobiom-Markern, die die klinischen Ergebnisse der COVID-19-Krankheit vorhersagen können, ist der Schlüssel zur Priorisierung von Patienten, die dringend behandelt werden müssen.

Wir haben demonstriertIn einem noch nicht von Experten begutachteten Artikel wurde festgestellt, dass die Zusammensetzung des Darmmikrobioms der stärkste Prädiktor für den Schweregrad von COVID-19 im Vergleich zu den dafür üblicherweise verwendeten klinischen Merkmalen des Patienten ist. Insbesondere haben wir festgestellt, dass das Vorhandensein eines Bakteriums im Stuhl - genannt Enterococcus faecalis- war ein robuster Prädiktor für den Schweregrad von COVID-19. Nicht überraschend, Enterococcus faecalis wurde zugeordnet chronisch Entzündung.

Enterococcus faecalis Aus Fäkalien gewonnenes Material kann in klinischen Labors außerhalb des Körpers gezüchtet werden. So kann ein E. faecalis Der Test könnte eine kostengünstige, schnelle und relativ einfache Möglichkeit sein, Patienten zu identifizieren, die wahrscheinlich mehr unterstützende Pflege und therapeutische Interventionen benötigen, um ihre Überlebenschancen zu verbessern.

Aus unserer Forschung ist jedoch noch nicht klar, welchen Beitrag das veränderte Mikrobiom zur Immunantwort auf eine SARS-CoV-2-Infektion leistet. Eine aktuelle Studie hat das gezeigt Eine SARS-CoV-2-Infektion löst ein Ungleichgewicht in den Immunzellen aus namens T-regulatorische Zellen, die für das Immungleichgewicht entscheidend sind.

Bakterien aus dem Darmmikrobiom sind verantwortlich für die ordnungsgemäße Aktivierung dieser T-regulatorischen Zellen. Daher müssen Forscher wie ich über einen längeren Zeitraum wiederholt Stuhl-, Speichel- und Blutproben von Patienten entnehmen, um zu erfahren, wie das bei COVID-19-Patienten beobachtete veränderte Mikrobiom die Schwere der COVID-19-Erkrankung modulieren kann, möglicherweise durch Veränderung der Entwicklung des T- regulatorische Zellen.

Als Latina-Wissenschaftler, der die Wechselwirkungen zwischen Ernährung, Mikrobiom und Immunität untersucht, muss ich die Bedeutung besserer Strategien zur Verbesserung des Zugangs zu gesunden Lebensmitteln hervorheben, die zu einem gesünderen Mikrobiom führen. Es ist auch wichtig, kulturell sensible Ernährungsinterventionen für schwarze und lateinamerikanische Gemeinschaften zu entwickeln. Während eine qualitativ hochwertige Ernährung eine SARS-CoV-2-Infektion möglicherweise nicht verhindert, kann sie die mit ihrer Schwere verbundenen Grunderkrankungen behandeln.

Takeaways

  • In Ihrem Darm leben Billionen von Bakterien, die für Ihre Gesundheit von entscheidender Bedeutung sind.

  • Einige dieser Mikroben helfen, das Immunsystem zu regulieren.

  • Neue Forschungsergebnisse, die noch nicht von Experten begutachtet wurden, zeigen, dass das Vorhandensein bestimmter Bakterien im Darm möglicherweise Aufschluss darüber gibt, welche Personen anfälliger für einen schwereren Fall von COVID-19 sind.

Über den Autor

Ana Maldonado-Contreras, Assistenzprofessorin für Mikrobiologie und physiologische Systeme, University of Massachusetts Medical School

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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