โดย Ana Maldonado-Contreras, โรงเรียนแพทย์มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์

ซื้อกลับบ้าน

  • ลำไส้ของคุณเป็นที่อยู่ของแบคทีเรียหลายล้านล้านตัวที่มีความสำคัญต่อการรักษาสุขภาพให้แข็งแรง
  • จุลินทรีย์เหล่านี้บางส่วนช่วยในการควบคุมระบบภูมิคุ้มกัน
  • งานวิจัยใหม่ที่ยังไม่ได้รับการตรวจสอบโดยละเอียดแสดงให้เห็นว่ามีแบคทีเรียบางชนิดในลำไส้ซึ่งอาจเผยให้เห็นว่าคนกลุ่มใดมีความเสี่ยงที่จะติดเชื้อโควิด -19 ที่รุนแรงกว่า

คุณอาจไม่รู้ แต่คุณมีจุลินทรีย์จำนวนมากอาศัยอยู่ภายในตัวคุณซึ่งจำเป็นสำหรับการต่อสู้กับภัยคุกคามรวมถึงไวรัสที่ทำให้เกิด COVID-19

ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ว่าร่างกายของเราเป็นที่อยู่ของเซลล์แบคทีเรียมากกว่าเซลล์ของมนุษย์ ชุมชนของแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในตัวเราเรียกว่าไมโครไบโอมมีลักษณะคล้าย บริษัท โดยจุลินทรีย์แต่ละชนิดทำงานเฉพาะทาง แต่ทั้งหมดทำงานเพื่อให้เรามีสุขภาพที่ดี ในลำไส้แบคทีเรียจะปรับสมดุลของการตอบสนองของภูมิคุ้มกันต่อเชื้อโรค แบคทีเรียเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันมีประสิทธิภาพ แต่ไม่รุนแรงจนก่อให้เกิดความเสียหายต่อโฮสต์

แบคทีเรียในลำไส้ของเราสามารถกระตุ้นภูมิคุ้มกันที่มีประสิทธิภาพต่อไวรัสที่ไม่เพียง แต่ติดเชื้อในลำไส้เช่น โนโรไวรัส และโรตาไวรัสแต่ยังรวมถึงผู้ที่ติดเชื้อในปอดด้วยเช่น ไวรัสไข้หวัดใหญ่. จุลินทรีย์ในลำไส้ที่มีประโยชน์จะทำเช่นนี้โดยสั่งให้เซลล์ภูมิคุ้มกันเฉพาะทางผลิตโปรตีนต้านไวรัสที่มีศักยภาพซึ่งจะกำจัดได้ในที่สุด การติดเชื้อไวรัส. และร่างกายของคนที่ขาดแบคทีเรียในระบบทางเดินอาหารที่มีประโยชน์เหล่านี้จะไม่มีภูมิคุ้มกันที่ดีต่อไวรัสที่บุกรุก เป็นผลให้การติดเชื้ออาจไม่ถูกตรวจสอบและส่งผลเสียต่อสุขภาพ

ฉันเป็นนักจุลชีววิทยา หลงใหลในวิธีที่แบคทีเรียสร้างสุขภาพของมนุษย์ จุดสำคัญของการวิจัยของฉัน กำลังหาวิธีที่แบคทีเรียที่มีประโยชน์ในการต่อสู้กับโรคและการติดเชื้อของเรา งานล่าสุดของฉันเน้นไปที่ลิงก์ ระหว่างจุลินทรีย์เฉพาะกับความรุนแรงของ COVID-19 ในผู้ป่วย เป้าหมายสูงสุดของฉันคือการหาวิธีเพิ่มจุลินทรีย์ในลำไส้ด้วยอาหารเพื่อกระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันที่แข็งแกร่ง – ไม่ใช่แค่โรคซาร์ส – โควี -2 แต่เป็นเชื้อโรคทั้งหมด

แบคทีเรียประจำถิ่นทำให้คุณมีสุขภาพดีได้อย่างไร?

การป้องกันภูมิคุ้มกันของเราเป็นส่วนหนึ่งของการตอบสนองทางชีวภาพที่ซับซ้อนต่อเชื้อโรคที่เป็นอันตรายเช่นไวรัสหรือแบคทีเรีย อย่างไรก็ตามเนื่องจากร่างกายของเราอาศัยอยู่โดยแบคทีเรียไวรัสและเชื้อราที่เป็นประโยชน์หลายล้านล้านส่วนการกระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันของเราจึงได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดเพื่อแยกความแตกต่างระหว่างจุลินทรีย์ที่เป็นอันตรายและเป็นประโยชน์

แบคทีเรียของเราเป็นเพื่อนที่น่าทึ่งที่ช่วยเสริมระบบภูมิคุ้มกันของเราในการต่อสู้กับการติดเชื้อ การศึกษาในน้ำเชื้อพบว่าหนูที่ได้รับการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะที่กำจัดแบคทีเรียในลำไส้มีการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันบกพร่อง สัตว์เหล่านี้มีจำนวนเม็ดเลือดขาวที่ต่อสู้กับไวรัสต่ำการตอบสนองของแอนติบอดีที่อ่อนแอและการผลิตโปรตีนที่ไม่ดีซึ่งมีความสำคัญต่อ ต่อสู้กับการติดเชื้อไวรัสและปรับการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน.

ในการศึกษาอื่นหนูถูกเลี้ยง แลคโตบาซิลลัส แบคทีเรียที่นิยมใช้เป็นโปรไบโอติกในอาหารหมัก จุลินทรีย์เหล่านี้ช่วยลดความรุนแรงของการติดเชื้อไข้หวัดใหญ่ แลคโตบาซิลลัส– หนูที่ได้รับการรักษาไม่ได้ลดน้ำหนักและมีความเสียหายเพียงเล็กน้อยที่ปอดเมื่อเทียบกับหนูที่ไม่ได้รับการรักษา ในทำนองเดียวกันคนอื่น ๆ พบว่าการรักษาด้วยหนู แลคโตบาซิลลัส ป้องกันที่แตกต่างกัน ชนิดย่อยของ ไข้หวัดใหญ่ ไวรัส และไวรัสซินซิเทียระบบทางเดินหายใจของมนุษย์ – สาเหตุสำคัญของโรคหลอดลมฝอยอักเสบจากเชื้อไวรัสและโรคปอดบวมในเด็ก.

โรคเรื้อรังและจุลินทรีย์

ผู้ป่วยที่เป็นโรคเรื้อรังรวมถึงโรคเบาหวานประเภท 2 โรคอ้วนและโรคหัวใจและหลอดเลือดมีระบบภูมิคุ้มกันที่ทำเกินความจำเป็นซึ่งไม่สามารถรับรู้สิ่งกระตุ้นที่ไม่เป็นอันตรายและเชื่อมโยงกับไมโครไบโอมในลำไส้ที่เปลี่ยนแปลงไป

ในโรคเรื้อรังเหล่านี้จุลินทรีย์ในลำไส้ขาดแบคทีเรียที่กระตุ้น เซลล์ภูมิคุ้มกัน ที่ขัดขวางการตอบสนองต่อแบคทีเรียที่ไม่เป็นอันตรายในลำไส้ของเรา นอกจากนี้ยังพบการเปลี่ยนแปลงของไมโครไบโอมในกระเพาะอาหาร ทารกคลอดโดยการผ่าตัดคลอดบุคคลที่บริโภคคนยากจน อาหาร และ ผู้สูงอายุ.

ในสหรัฐอเมริกา 117 ล้านคน – ประมาณครึ่งหนึ่งของประชากรผู้ใหญ่ – ต้องทนทุกข์ทรมานจากโรคเบาหวานประเภท 2 โรคอ้วนโรคหัวใจและหลอดเลือดหรือการรวมกันของพวกเขา. นั่นแสดงให้เห็นว่าผู้ใหญ่อเมริกันครึ่งหนึ่งมีกองทัพไมโครไบโอมที่ผิดพลาด

การวิจัยในห้องปฏิบัติการของฉันมุ่งเน้นไปที่การระบุแบคทีเรียในกระเพาะอาหารที่มีความสำคัญต่อการสร้างระบบภูมิคุ้มกันที่สมดุลซึ่งต่อสู้กับการติดเชื้อแบคทีเรียและไวรัสที่คุกคามชีวิตในขณะที่ทนต่อแบคทีเรียที่มีประโยชน์ทั้งในและในตัวเรา

เนื่องจากอาหารมีผลต่อความหลากหลายของแบคทีเรียในลำไส้ การศึกษาในห้องปฏิบัติการของฉันแสดงให้เห็นว่าสามารถใช้อาหารได้อย่างไร เป็นการบำบัดโรคเรื้อรัง การใช้อาหารที่แตกต่างกันผู้คนสามารถเปลี่ยนไมโครไบโอมในกระเพาะอาหารไปเป็นอาหารที่ช่วยเพิ่มการตอบสนองภูมิคุ้มกันที่ดีต่อสุขภาพ

ผู้ป่วยส่วนหนึ่งที่ติดเชื้อซาร์ส – โควี -2 ซึ่งเป็นไวรัสที่เป็นสาเหตุของโรคโควิด -19 ทำให้เกิดภาวะแทรกซ้อนรุนแรงที่ต้องเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลในหอผู้ป่วยหนัก ผู้ป่วยจำนวนมากมีอะไรเหมือนกัน? อายุเยอะ และโรคเรื้อรังที่เกี่ยวข้องกับอาหารเช่นโรคอ้วนเบาหวานประเภท 2 และโรคหัวใจและหลอดเลือด

คนผิวดำและชาวลาตินเอ็กซ์ได้รับผลกระทบจากโรคอ้วนโรคเบาหวานประเภท 2 และโรคหัวใจและหลอดเลือดอย่างผิดสัดส่วนซึ่งทั้งหมดนี้เชื่อมโยงกับโภชนาการที่ไม่ดี ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่ กลุ่มคนเหล่านี้มีผู้เสียชีวิตจาก COVID-19 มากขึ้น เมื่อเทียบกับคนผิวขาว กรณีนี้ไม่เพียง แต่ในสหรัฐอเมริกาเท่านั้น ในสหราชอาณาจักร.

การค้นพบจุลินทรีย์ที่ทำนายความรุนแรงของ COVID-19

การระบาดใหญ่ของ COVID-19 เป็นแรงบันดาลใจให้ฉันเปลี่ยนการวิจัยและสำรวจบทบาทของจุลินทรีย์ในระบบทางเดินอาหารในการตอบสนองของภูมิคุ้มกันที่ก้าวร้าวมากเกินไปต่อการติดเชื้อซาร์ส – โควี -2

เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันได้ตั้งสมมติฐานว่าผู้ป่วยโรคซาร์ส – โควี -2 ที่ป่วยหนักที่มีภาวะเช่นโรคอ้วนโรคเบาหวานประเภท 2 และโรคหัวใจและหลอดเลือดมีการเปลี่ยนแปลงของจุลินทรีย์ในลำไส้ที่ทำให้รุนแรงขึ้น กลุ่มอาการหายใจลำบากเฉียบพลัน.

กลุ่มอาการของโรคทางเดินหายใจเฉียบพลันซึ่งเป็นอาการบาดเจ็บที่ปอดที่คุกคามถึงชีวิตในผู้ป่วยโรคซาร์ส – โควี -2 คิดว่าเกิดจาก ปฏิกิริยาตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันมากเกินไป เรียกว่า พายุไซโตไคน์ ที่ทำให้เกิดน้ำท่วมที่ไม่มีการควบคุม ของเซลล์ภูมิคุ้มกันเข้าสู่ปอด. ในผู้ป่วยเหล่านี้การตอบสนองของภูมิคุ้มกันการอักเสบที่ไม่สามารถควบคุมได้ของตัวเองแทนที่จะเป็นไวรัสเองทำให้เกิด การบาดเจ็บที่ปอดอย่างรุนแรงและความล้มเหลวของหลายคน ที่นำไปสู่ความตาย

การศึกษาหลายชิ้น อธิบายไว้ในบทวิจารณ์ล่าสุด ได้ระบุจุลินทรีย์ในลำไส้ที่เปลี่ยนแปลงไปในผู้ป่วยที่ติดเชื้อ COVID-19 อย่างไรก็ตามยังขาดการระบุแบคทีเรียเฉพาะภายในไมโครไบโอมที่สามารถทำนายความรุนแรงของโควิด -19 ได้

เพื่อตอบคำถามนี้เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันได้คัดเลือกผู้ป่วย COVID-19 ที่เข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลที่มีอาการรุนแรงและปานกลาง เราเก็บตัวอย่างอุจจาระและน้ำลายเพื่อตรวจสอบว่าแบคทีเรียภายในลำไส้และไมโครไบโอมในช่องปากสามารถทำนายความรุนแรงของโควิด -19 ได้หรือไม่ การระบุเครื่องหมายไมโครไบโอมที่สามารถทำนายผลลัพธ์ทางคลินิกของโรคโควิด -19 เป็นกุญแจสำคัญในการช่วยจัดลำดับความสำคัญของผู้ป่วยที่ต้องการการรักษาอย่างเร่งด่วน

เราแสดงให้เห็นในเอกสารที่ยังไม่ได้รับการตรวจสอบโดยเพื่อนระบุว่าองค์ประกอบของไมโครไบโอมในลำไส้เป็นตัวทำนายความรุนแรงของโควิด -19 ที่แข็งแกร่งที่สุดเมื่อเทียบกับลักษณะทางคลินิกของผู้ป่วยที่มักใช้กันทั่วไป โดยเฉพาะเราระบุว่ามีแบคทีเรียในอุจจาระ – เรียกว่า Enterococcus faecalis– เป็นตัวพยากรณ์ความรุนแรงของ COVID-19 ได้อย่างชัดเจน ไม่น่าแปลกใจเลย Enterococcus faecalis ได้รับการเชื่อมโยงกับ เรื้อรัง การอักเสบ.

Enterococcus faecalis ที่เก็บจากอุจจาระสามารถปลูกได้นอกร่างกายในห้องปฏิบัติการทางคลินิก ดังนั้น E. อุจจาระ การทดสอบอาจเป็นวิธีที่ประหยัดค่าใช้จ่ายรวดเร็วและค่อนข้างง่ายในการระบุผู้ป่วยที่มีแนวโน้มที่จะต้องการการดูแลช่วยเหลือและการแทรกแซงการรักษาเพื่อเพิ่มโอกาสในการรอดชีวิต

แต่ยังไม่เป็นที่ชัดเจนจากการวิจัยของเราว่าอะไรคือการมีส่วนร่วมของไมโครไบโอมที่เปลี่ยนแปลงในการตอบสนองภูมิคุ้มกันต่อการติดเชื้อซาร์ส – โควี -2 การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่า การติดเชื้อซาร์ส – โควี -2 ทำให้เซลล์ภูมิคุ้มกันไม่สมดุล เรียกว่า T เซลล์ควบคุมที่มีความสำคัญต่อสมดุลภูมิคุ้มกัน.

แบคทีเรียจากจุลินทรีย์ในลำไส้มีหน้าที่ในการ การเปิดใช้งานที่เหมาะสม ของกฎข้อบังคับ T เหล่านั้น เซลล์. ดังนั้นนักวิจัยอย่างฉันจึงต้องเก็บตัวอย่างอุจจาระน้ำลายและเลือดของผู้ป่วยซ้ำในระยะเวลาที่นานขึ้นเพื่อเรียนรู้ว่าไมโครไบโอมที่เปลี่ยนแปลงไปที่พบในผู้ป่วย COVID-19 สามารถปรับความรุนแรงของโรค COVID-19 ได้อย่างไรโดยอาจเปลี่ยนแปลงพัฒนาการของ T- เซลล์ควบคุม

ในฐานะนักวิทยาศาสตร์ Latina ที่ตรวจสอบปฏิสัมพันธ์ระหว่างอาหารไมโครไบโอมและภูมิคุ้มกันฉันต้องเน้นย้ำถึงความสำคัญของนโยบายที่ดีกว่าในการปรับปรุงการเข้าถึงอาหารที่ดีต่อสุขภาพซึ่งนำไปสู่ไมโครไบโอมที่ดีต่อสุขภาพ นอกจากนี้ยังเป็นสิ่งสำคัญในการออกแบบการแทรกแซงด้านอาหารที่มีความอ่อนไหวทางวัฒนธรรมสำหรับชุมชน Black และ Latinx แม้ว่าอาหารที่มีคุณภาพดีอาจไม่สามารถป้องกันการติดเชื้อซาร์ส – โควี -2 แต่ก็สามารถรักษาสภาวะพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับความรุนแรงได้

[Get our best science, health and technology stories. Sign up for The Conversation’s science newsletter.]บทสนทนา

Ana Maldonado-Contreras, ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านจุลชีววิทยาและระบบสรีรวิทยา, โรงเรียนแพทย์มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์

บทความนี้เผยแพร่ซ้ำจาก บทสนทนา ภายใต้สัญญาอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

You might also enjoy: