A szervezetünkben élő baktériumok jelentős hatással lehetnek a COVID-19 súlyosságára

Nincsen jövőnk tudomány nélkül, nincsen Qubit nélkületek. Támogasd a munkánkat!

Az emberi bélrendszerben élő milliárdnyi baktérium, vírus és gomba nagy szerepet játszik az egészség fenntartásában, és sokan közülük az immunrendszer szabályozásában is részt vesznek. Már a koronavírus-járvány első hullámában felmerült a bélflóra kutatóiban, hogy a mikrobiom felturbózása akár a koronavírus elleni harcban is segíthet, de egy újabb, peer review-n még nem átesett kutatás még tovább megy: bizonyos baktériumok jelenléte a bélben előrejelzi, ki az, akinél nagyobb a súlyos COVID-19-tünetek kialakulásának veszélye.

A kutatás vezető szerzője, Ana Maldonado-Contreras mikrobiológus, a Massachusettsi Egyetem orvosi karának adjunktusa a Conversationben foglalta össze eredményeit.

Az elmúlt két évtizedben vált fokozatosan világossá, hogy az emberi test több baktériumsejtnek ad szállást, mint ahány emberi sejtje van – az arány mintegy tíz az egyhez –, és a mikrobák testre gyakorolt hatása sokkal nagyobb a korábban véltnél. A baktériumok közössége, amelyet a többi hasznos mikroogranizmust is magába foglaló mikrobiom néven emlegetnek, a kutató szerint egy cég munkavállalóira emlékeztet: minden mikrobának megvan a speciális munkaköre és felelőssége, de a cél közös, fenntartani a gazdatest egészségét. A bélrendszerben élő baktériumok egyensúlyozzák ki a patogénekre adott immunválaszt is, azaz biztosítják, hogy hatásos immunreakció induljon el, de ne legyen annyira erős, hogy az már a gazdatestet is veszélyeztesse.

Mindez nemcsak a közismert emésztőrendszeri vírusok, például a norovírus vagy a rotavírus esetén igaz, hanem azoknál a kórokozóknál is, amelyek a légzőszerveket támadják meg, mint például az influenza. A hasznos bélbaktériumok ilyenkor potens antivirális fehérjék kiválasztására késztetik a immunsejteket, és ezek egy idő után felszámolják a vírusfertőzést. Azoknál, akiknek a bélflórájából részben vagy teljes egészében hiányoznak ezek a jótékony baktériumok, az immunválasz is nagyobb eséllyel megy félre, ennek következtében a különféle vírusok is szabadabban garázdálkodhatnak a testükben.

Maldonado-Contreras munkájának fókuszában a fent röviden összefoglalt mechanizmus áll, azt kutatja, hogyan fejtik ki betegség- és fertőzésellenes hatásukat a bélben élő hasznos mikroorganizmusok. Az új tanulmányban pedig a mikrobiom és a koronavírus-fertőzés következtében kialakult COVID-19 súlyosságának összefüggéseit vizsgálta kutatótársaival, a Massachusettsi Egyetem munkatársaival. Távlati céljuk, hogy megállapítsák, milyen diétával lehet elősegíteni, hogy a bélrendszer albérlői által is gerjesztett immunválasz minél tökéletesebb legyen, nemcsak a SARS-CoV-2, hanem egyéb kórokozók esetén is.

Baktériummal a vírus ellen

Az immunvédekezés része annak az összetett biológiai válasznak, amelyet a szervezet a kártékony vírusok és baktériumok kivédésére produkál. Ám mivel az emberi szervezetet jótékony mikroorganizmusok billiói népesítik be, az immunválasz aktiválása szorosan kötődik a kártékony és jótékony mikroorganizmusok felismeréséhez.

Egy áttörő tanulmány tíz éve arra jutott, hogy az antibiotikummal kezelt laboregerek elégtelen immunválaszt adnak. Testükben alacsony volt a vírusellenes fehérvérsejtek száma, emellett gyengébb antitestképződést mértek náluk, és kevesebb termelődött bennük abból a fehérjéből is, amely létfontosságú a vírusfertőzések elleni harcban és az immunválasz szabályozásában.

Egy másik, 2017-es tanulmányban az erjesztett ételekben nagy mennyiségben megtalálható probiotikumokat, laktobacilusokat juttattak az egerek bélrendszerébe, és az így kezelt laboratóriumi állatokat kevésbé terítette le az influenza; nem fogytak le, és csak enyhén károsodott a tüdejük kezeletlen társaikhoz képest. Több másik kísérlet is hasonló eredményre vezetett: a laktobacilusokkal etetett egerek védelme rendre hatékonyabbnak bizonyult az influenzavírus különféle altípusai, valamint a légúti óriássejtes vírus ellen.

A krónikus betegségek és a bélbaktériumok

A krónikus betegségekkel – például kettes típusú diabétesszel, elhízással, szív- és érrendszeri betegségekkel – bajlódó páciensek hiperaktív immunrendszere nem képes megkülönböztetni az ártalmatlan behatásokat a kártékonyaktól, ami a bél megváltozott mikrobiomjával függ össze. E krónikus betegségek esetén ugyanis a bélflórában nem találhatók meg kellő mennyiségben azok a mikrobák, amelyek az ártalmatlan bélbaktériumok elleni immunválasz blokkolására képes immunsejteket aktiválják. A mikrobiom hasonló módosulásait figyelték meg egyes császármetszéssel született csecsemőknél, időseknél, illetve olyanoknál, akik nem táplálkoznak megfelelően.

Az Egyesült Államokban 117 millió ember, a felnőtt populáció kisebbik fele szenved a fentiek közül legalább az egyik krónikus betegségben vagy azok kombinációjában, ami arra utal, hogy valóságos hadsereg van ott hibásan működő mikrobiomokból. Nem mintha Magyarországon jobb lenne a helyzet, 2016-os adatok szerint a lakosság több mint 26 százaléka elhízott, a kardiovaszkuláris betegségek okozta korai halálozásban régóta az európai élbolyba tartozunk, és a KSH 2019-es kimutatása szerint 1,1 millió ember él 2-es vagy 1-es típusú cukorbetegséggel.

Maldonado-Contreras kutatótársaival azoknak a bélbaktériumoknak az azonosítását tűzte ki célul, amelyek fontos szerepet játszanak a kiegyensúlyozott immunrendszer kialakításában. Mivel bizonyított, hogy a táplálkozással jelentősen befolyásolható a bélbaktériumok összetétele, laboratóriumukban azt is kutatják, hogyan vethető be a diéta a krónikus betegségek terápiáiban. Különféle ételek bevitelével elméletileg ugyanis elérhető, hogy a mikrobiom áthangolódjon, és elősegítse az egészséges immunválaszt.

A COVID-19 és a mikrobiom

Szerencsére csak a koronavírus-fertőzöttek töredékénél alakulnak ki olyan súlyos komplikációk, amelyek kórházi kezelést vagy intenzív ápolást kívánnak meg. Legtöbbjükben közös, hogy idős korúak, vagy olyan táplálkozással összefüggő betegségekben szenvednek, mint az elhízás, a kettes típusú cukorbetegség vagy a szív- és érrendszeri betegségek. A fekete és a latinó populációk körében mindhárom, az elégtelen táplálkozással összefüggő betegség gyakoribb. Maldonado-Contreras szerint nem véletlen, hogy körükben a COVID-19 következményeibe is többen haltak bele, mint a fehérek közül – az Egyesült Államokban és az Egyesült Királyságban egyaránt.

A világjárvány hatására a mikrobiológus eltért fő kutatási irányától, és azt kezdte el vizsgálni, hogy milyen szerepet játszik a bél mikrobiomja a koronavírus-fertőzésre adott túl intenzív immunválaszban. Kutatótársaival az volt a feltevésük, hogy a COVID-19-ben súlyosan megbetegedett – elhízott, kettes típusú diabéteszben vagy valamilyen szív- és érrendszeri problémában szenvedő – pácienseknél a megváltozott bélmikrobiom súlyosbítja az akut légzési distressz szindrómát.

Ez az életveszélyes tüdőkárosodással járó betegség az eddigi kutatások szerint koronavírusos betegeknél az immunrendszer citokinviharnak nevezett túlreagálása miatt alakul ki. Ilyenkor az immunsejtek kontrollálatlanul ömlenek a tüdőbe, és nem maga a vírus, hanem ez a gyulladásos immunválasz vezet végül is a súlyos tüdőkárosodáshoz, majd a sokszervi elégtelenséghez és a halálhoz.

Egy decemberben megjelent metaanalízisben több ide vágó tanulmány eredményét összesítették, és ezek igazolták a COVID-19-ben megbetegedetteknél a megváltozott mikrobiomot. Januárban több kínai egyetem kutatói publikáltak egy kutatást, amelyben 178 embertől gyűjtött minták alapján megállapították, hogy a COVID-19-ben szenvedő és a nem fertőzött páciensek bélmikrobiomja jelentősen eltér, függetlenül attól, hogy kezelték-e őket antibiotikummal. A COVID-19-ben megbetegedetteknél nagyobb számban fordultak elő a Ruminococcus gnavus, a Ruminococcus torques és a Bacteroides dorei fajok, és ahogy a Maldonado-Contreras-féle kutatócsoport is megállapította, kevesebb volt a bélrendszerükben azokból a mikrobákból, amelyek befolyásolják az immunreakciót, így például a Bifidobacterium adolescentis, a Faecalibacterium prausnitzii vagy az Eubacterium rectale fajokból. Mint a kínai kutatók felhívták a figyelmet, az előbbi kettő hiánya különösen összefüggött a tünetek súlyosságával, ha az antibiotikum-használatot és a páciens korát is figyelembe vették. A koronavírusos betegek beléből hiányzó baktériumok normális szintje 30 nappal a gyógyulás után sem állt vissza, és a kutatók szerint a mikrobiom felborult egyensúlya a hosszú távú COVID-19-cel is összefüggésben lehet.

Ugyanakkor egyik korábbi kutatás sem azonosított olyan baktériumfajt, amely előre jelezte volna a koronavírus okozta megbetegedés súlyosságát. Pedig a mikrobiomban kínálkozó markerek a massachusettsi kutatók szerint segíthetnek az orvosoknak annak meghatározásában, hogy ki szorul a legsürgősebben ellátásra, kinek a tünetei válhatnak hirtelen súlyossá. Maldonado-Contreras és kollégái így súlyos és közepesen súlyos tünetekkel küzdő, kórházban kezelt COVID-19 páciensek széklet- és nyálmintáit vizsgálták meg, keresve a bélben és a szájban fellelhető baktériumok és a tünetek súlyossága közti összefüggéseket. 

A szakértői értékelésen még át nem esett tanulmányban bebizonyították, hogy a bél mikrobiomjának összetétele a legerősebb előrejelzője a COVID-19 súlyosságának, még ha a betegség kezelésénél bevett általános klinikai jellemzőkkel vetik is össze. Különösen az Enterococcus faecalis nevű baktérium bizonyult a súlyos COVID-19-tünetek megbízható előrejelzőjének. Ez a baktérium amúgy a béltraktus flórájának rendes tagja, de jóval nagyobb problémákat is okozhat, mint egy húgyúti fertőzés. A nyolcvanas évek óta létező antibiotikum-rezisztens változatai a kórházi fertőzések egyik főkolomposává tették. Az Enterococcusszal szemben hatástalan antibiotikumok túl gyakori alkalmazása szelekciós nyomást gyakorol a bélflórára, és ezzel elősegíti a mindig jelen lévő baktérium elszaporodását – amint egy 2004-es tanulmányban kifejtették az akkor még létező Johan Béla Országos Epidemiológiai Központ folyóiratában. Maldonado-Contreras pedig arra hívta fel a figyelmet, hogy az E. faecalist krónikus gyulladásos állapotokkal szokták tudományos munkákban összefüggésbe hozni.

Mivel az E. faecalis a székletből begyűjtve a testen kívül is kitenyészhető, az amerikai kutatók szerint ez költséghatékony és gyors módszer lehetne a nagyobb támogatásra szoruló betegek azonosítására, eredményesebb kezelésükre.

Ugyanakkor egyelőre nem tisztázott, hogy pontosan hogyan járul hozzá a megváltozott mikrobiom a SARS-CoV-2-fertőzésre adott immunválaszhoz. Egy friss amerikai kutatás szerint a vírus éppen az immunválaszt szabályozó T-sejtekben borítja fel az egyensúlyt, és az is tudható, hogy a bélben élő baktériumok felelnek a T-sejtek megfelelő aktiválásáért. Az Imperial College London ugyancsak a koronavírus-fertőzés és a mikrobiom összefüggéseit vizsgáló novemberi kutatása szerint a bélben található baktériumok összetétele a vírusfehérjére fogékony ACE-2-receptor kifejeződését befolyásolja, és ezáltal gyakorol hatást a koronavírus fertőzőképességére, valamint a tünetek súlyosságára.

Maldonado-Contreras szerint a hozzá hasonló kutatóknak hosszabb távon is, újra és újra nyál-, vér- és székletmintákat kellene venniük, hogy megfigyelhessék, hogyan képes a mikrobiom-összetétel módosulása megváltoztatni COVID-19-tünetek súlyosságát – talán a T-limfociták fejlődésének átírásával. 

Járvány, klímaváltozás, forradalmak – mindez csak három dermesztő arca annak a felbolydult világnak, ami ránk vár. Lesz még neki jó pár. Ha teheted, segítsd a munkánkat, mi megháláljuk a bizalmadat, és ebben a nagy zavarodottságban hitelesen, alaposan és közérthetően magyarázzuk el, hogy a legégetőbb kérdésekre milyen válaszokat adnak a sárgolyó legnagyobb elméi. Maradj velünk. Támogatom a Qubit szerkesztőségét!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: