【文献解读】新冠病毒病毒活性与COVID-19患者肠道菌群的关系

                简介                 

新冠病毒病毒活性与COVID-19患者肠道菌群的关系

Depicting SARS-CoV-2 faecal viral activity in association with gut microbiota composition in patients with COVID-19

发表期刊：《Gut》

影响因子：17.9

发表日期：2020年7月20日

DOI: 10.1136/gutjnl-2020-322294.

解读：路引Wendy

编辑：很跩的土豆

                正文                 

背景：

新冠肺炎的病人多表现出胃肠道症状，甚至部分患者以此为首发症状。严重急性呼吸系统综合征2型冠状病毒（Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2），也就是新冠肺炎的致病病毒，其RNA可在患者粪便中检测到。部分患者甚至在呼吸道RNA检测阴性后，其粪便RNA仍可检出。在体外SARS-CoV-2感染的细胞模型中SARS-CoV-2基因组3’末端也比5’末端覆盖更多，提示其具有较强的病毒复制和感染活性。但病毒在疾病进程中，对于胃肠道环境中的活性和传染性仍不清楚。基于此，来自中国香港的香港中文大学的Zuo等学者对COVID-19患者SARS-CoV-2病毒短期转录活性及其与粪便菌群关系进行探讨。

研究结果：

研究者对15例COVID-19住院患者的粪便病毒提取物进行RNA宏基因组全测序（shotgun metagenomics），同时定量测定SARS-CoV-2基因组的覆盖度。研究者评估患者与SARS-CoV-2传染性相关的粪便微生物组构成和功能分析等。

纳入患者发病、咽拭子检测阴性和住院时间时间示意图

RNA宏基因组测序分析显示15例COVID-19住院患者中，7例(46.7%)患者粪便中SARS-CoV-2检测阳性。即使患者没有胃肠道症状，该7例患者粪便病毒宏基因组谱中，SARS-CoV-2基因组3’末端也比5’末端覆盖率更高，密度更高。SARS-CoV-2粪便病毒RNA宏基因组谱与肠道感染相关性的假说图如下。A图所示为SARS-CoV-2病毒的全长基因组、转录亚基因组RNA (sgRNA)和病毒粒子结构的示意图。B图为COVID-19患者肠道中SARS-CoV-2病毒存在和感染的假说图。如果SARS-CoV-2病毒感染肠道宿主细胞，其基因组和sgRNAs应高表达并在细胞溶解时释放到肠腔内，肠腔内SARS-CoV-2基因组的3 '端则显示粪便病毒RNA宏基因组测序高度覆盖。

研究者继续使用SARS-CoV-2基因组RNA宏基因组覆盖谱来评估SARS-CoV-2病毒感染活性。A图展示了COVID-19患者咽拭子阳性时患者粪便中SARS-CoV-2基因组3′比5′末端覆盖度较高的宏基因组覆盖谱特征。B图为患者咽拭子SARS-CoV-2转阴后，患者粪便中SARS-CoV-2感染活性逐渐降低的宏基因组覆盖谱特征。C图为喉拭子SARS-CoV-2转阴后，患者粪便中维持SARS-CoV-2感染活性的宏基因组覆盖谱特征。

SARS-CoV-2感染活性高的COVID-19患者粪便菌群中，Collinsella aerofaciens, Collinsella tanakaei, Streptococcus infantis, Morganella morganii等物种相对丰度增高。菌群功能分析显示，SARS-CoV-2感染活性高的COVID-19患者粪便菌群核苷酸从头合成途径、氨基酸合成、糖酵解途径增强。而SARS-CoV-2感染活性低的COVID-19患者粪便菌群中，短链脂肪酸合成相关细菌、Parabacteroides merdae, Bacteroides stercoris, Alistipes onderdonkii,  Lachnospiraceae bacterium 1_1_57FAA等物种相对丰度增高。

总的来说，无论是否存在粪便病毒感染活性，所有患者的粪便微生物组组成都存在显著变化，提示在COVID-19病程中肠道微生物组不稳定。在患者粪便SARS-CoV-2感染活性转阴后，3号患者粪便菌群中有益菌群增加，Parabacteroides distasonis和Bacteroides uniformis增加，而炎症相关菌群，Ruminococcus gnavus降低。而7号患者则在粪便SARS-CoV-2感染活性转阴后，一过性出现致病菌增加。粪便持续存在SARS-CoV-2感染活性的患者中，肠道炎症和院内感染相关细菌增加，如R. gnavus, Clostridium hathewayi，Enterococcus avium等。

综上所述，该初步研究为SARS-CoV-2呼吸道感染转阴后仍存在消化道感染活性和无症状感染提供了证据。SARS-CoV-2胃肠道感染活性较高患者的肠道菌群的特征是机会致病菌的富集、有益菌群降低以及核苷酸、氨基酸生物合成和碳水化合物代谢功能的增强。

                索引                 

往期文献：

                参考                 

[1] Zuo T, et al. Gut 2020;0:1–9. doi:10.1136/gutjnl-2020-322294

                后记                 

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