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新冠病毒最新科研结果汇总——致病力与感染后果方面

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近期新冠病毒感染人数不断增加,很多人的生活都受到了明显影响,压力水平明显增加,不少人更是焦虑不安,情绪难以安定。

新冠病毒最新科研结果汇总——致病力与感染后果方面

本期食与心就带大家来了解已有的科学研究结果,希望能帮助大家减小一点恐惧和心理压力。

新冠病毒最新科研结果汇总——致病力与感染后果方面

  1. 新冠病毒的变异性和毒性在下降

2022年5月19日,以色列科学家在《JAMA》(影响因子157.335)上发表了一项临床研究doi:10.1001/jama.2022.8025,该研究对以色列三波疫情以来12家医院中确诊的171名多系统炎症综合征的儿童进行了深入分析,结果发现:
  • alpha、Delta、Omicron三次流行期间,以色列多系统炎症综合征的发病率分别为54.5/10万、49.2/10万、3.8/10万;
  • 所有多系统炎症综合征患者均接受免疫球蛋白和类固醇治疗,其中Delta、Omicron流行期间分别有6.3%、15.1%的患者已接种了第二剂的疫苗;
  • 三次流行期间儿童ICU入住率分别为57.6%、49.4%、21.2%,且Omicron期间住院的中位数比前两次短2天;
  • 在 Alpha 期间,22% 的患者使用了升压药,在 Delta 期间升压药使用率为17.7%,在 Omicron 期间使用率6.0%;
  • 三次流行期间器械通气使用率分别为8.5%、8.9%、0%。

食与心点评:这项研究提示,病毒已在朝着毒性低的方向变异,疫苗有助于降低重度感染风险。

新冠病毒最新科研结果汇总——致病力与感染后果方面

2. 新冠病毒感染可引起肠道菌群紊乱和肠漏
2022年1月20日《BMC Medicine》(影响因子11.15)的一项研究对于 2020 年 1 月 31 日至 4 月 7 日上海的63名入院感染者及8名未感染者的粪便菌群和免疫情况进行了深入分析,结果发现:

新冠病毒最新科研结果汇总——致病力与感染后果方面

(全文链接:https://bmcmedicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12916-021-02212-0)
  • 与未感染者相比,感染者的粪便微生物组成发生了改变,有益微生物群显著减少而条件致病菌显著增加
  • 与轻症患者相比,重症患者的粪便拟杆菌nordii丰度增加了117%,伯克霍尔德菌contaminans丰度增加了327%,长双歧杆菌丰度增加了30%,布劳特氏菌丰度增加了569%。在一些患者体内,这些微生物在病情恶化期间趋于增加,而在缓解期间趋于减少。
  • 病毒感染对肠道微生物的影响与抗生素使用无关。与未感染者相比,没有使用抗生素的患者菌群也发生了显著改变。
  • 与轻症患者相比,重症患者的肠道微生物代谢明显不同,重症患者有10个毒力基因的丰度显著升高这些富集的毒力基因可以通过各种机制促进细菌的致病潜力,比如增加细菌侵入人体组织的能力,逃避宿主免疫反应的能力,或定植的能力等。而且,与细菌侵袭能力相关的毒力基因与患者血液炎症生物标志物(IL-6、IL-8 和 hs-CRP)含量正相关,与 CD3+ 和 CD4+ T 细胞的循环绝对计数呈负相关。
  • 病毒感染者伴有明显肠漏。与未感染者相比,感染者粪便中人类蛋白质丰度更高,重症患者的人类DNA丰度也显著高于轻症患者。与轻症患者相比,重症患者血浆LBP(脂多糖结合蛋白,可作为肠道屏障功能障碍的标志物)显著升高。LBP 的循环水平与炎症生物标志物(hs-CRP、CRP、IL-5、IL-6 和 IL-8)、免疫细胞(淋巴细胞百分比和中性粒细胞百分比)和乳酸脱氢酶相关。
  • 感染者血液中出现条件致病菌蛋白质。在感染者血液中可检测到多种微生物蛋白质,且这些蛋白质往往来自于患者粪便中富集的细菌,如伯克霍尔德菌属、假单胞菌属和长双歧杆菌。

食与心点评:这项研究直接提示,新冠病毒感染可引起肠道致病菌增加和有益共生菌减少,导致肠道屏障损伤(肠漏),而穿过肠道屏障进入血液的微生物和微生物毒性成分能影响感染的严重程度;简单理解就是拥有一个强大的有益微生物体系可能让新冠病毒进入体内的时候找不到助纣为虐的带路党。
3. 病毒可引发肠漏、肠菌易位甚至菌血症
2022年11月1日《Nature Communications》(影响因子17.694)发表了一项新冠病毒研究,该研究分析了病毒感染对于小鼠和人体菌群和血液的影响。
全文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-33395-6
由多个独立实验组成的小鼠实验。
研究对象:K18-hACE2 小鼠(表达由细胞角蛋白 18启动子驱动的人ACE2, 这些小鼠以病毒剂量依赖的方式发展出严重的呼吸道疾病, 与人类患者中的情况相似)。
研究发现:
  •  致病剂量。小鼠鼻内接种一定剂量的病毒(10、100、1000 和 10000 PFU),接种量低于10000表现出极少或者没有疾病迹象。
  • 病毒感染扰乱菌群。与未感染小鼠相比,感染小鼠(10000 PFU鼻腔接种量,感染5-7天后处死)粪便菌群α多样性降低,β多样性明显改变,理研菌科、普雷沃氏菌科、乳酸杆菌科、毛螺菌科和脱硫弧菌科丰度显著降低,而拟杆菌科、瘤胃球菌科和阿克曼菌科(Akkermansiaceae)丰度显著升高。
  • 病毒感染增加致病菌丰度。小鼠感染病毒后,随着时间推移,阿克曼菌科的增加最为显著;此外,变形菌科丰度也不断增加,而变形菌科是导致菌血症的主要原因。
  • 病毒感染引起肠漏和肠菌易位。与未感染小鼠相比,感染小鼠肝脏和脾脏有明显细菌易位。标记物异硫氰酸荧光素检测也显示感染小鼠肠道渗透性显著增加。而且多样性丧失最严重的小鼠肠道渗透性最高,阿克曼菌科丰富最高。
  • 病毒感染引起回肠严重肠漏。与未感染小鼠相比,感染小鼠回肠杯状细胞(负责分泌黏液)的数量显著增加而潘氏细胞(负责分泌各种抗菌物质如溶菌酶)数量显著减少,且潘氏细胞还出现了明显的结构异常,且回肠中溶菌酶和防御素等抗菌因子的基因表达降低。
  • 病情严重程度与菌群紊乱程度相关。感染后病情最严重的小鼠的微生物组组成也发生了最显著的变化,微生物群多样性最低。杯状细胞数量与α多样性负相关而与阿克曼菌科丰度呈正相关。

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人类研究分析了来自纽约大学和耶鲁大学感染者(2020.1.29-2020.7.2)的菌群与病情的关联。结果发现:
  • 与无菌血症患者相比,发生菌血症的患者粪便菌群α多样性更低。25名患者中有19名直接接受了抗生素治疗,还有6名是检测到菌血症之后才使用了抗生素。
  • 粪杆菌属与菌血症呈负相关,与α多样性呈正相关。这可能与粪杆菌属能产生短链脂肪酸,保护肠道屏障有关。

食与心点评:这项研究显示新冠病毒可诱发肠漏,促进肠道致病或条件致病维生物生长并进入血液易位到人体其他器官,引起菌血症。这种继发于病毒感染的细菌感染会加剧病毒感染的严重后果。所以在患病医疗介入之前,任何人都应该具有这方面的知识,了解病情和病程的多种可能性,为治疗对应提供最安全的选择。

4. 病毒感染患者的呼吸衰竭和死亡率与肠道菌群及其代谢物有关
2022年11月3日《Nature Communications》(影响因子17.694)的一项研究对于重症感染者(2020.9-2021.5芝加哥)的病情和菌群进行了深入分析(71 例重症患者中,39 例存活,32 例死亡,粪便样本为入院72小时内采集),结果发现:
(全文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-34260-2)
  • 幸存者与死亡患者的粪便菌群α多样性未发现显著差异,但死亡患者粪便中变形菌(比如克雷伯氏菌)含量显著增加。
  • 死亡患者粪便中抗生素耐药基因表达显著增加。
  • 死亡患者粪便中微生物组代谢物概况(MMP)发生明显改变,比如次级胆汁酸、吲哚-3-甲醛和脱氨基酪氨酸显著减少。
  • 深入分析发现,MMP评分高的患者死亡可能性比评分低的患者高65%。且较高的MMP评分与呼吸衰竭进展独立相关。

食与心点评:新冠相关的高死亡率主要由于病毒对肺组织的损伤、过度强烈的炎症反应以及随后的肺泡损伤导致。这项研究提示,病毒感染后患者肠道变形菌的丰度增加及随后的菌群代谢改变是引起死亡的重要原因之一。

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5. 病毒感染者死亡与口咽和肠道条件致病菌显著相关
2022年10月3日《Critical Care》(影响因子19.334)发表的一项研究对于95名重症感染者(2020.3-2020.9,法国)的口腔和肠道菌群及病情进行了深入分析(入院时收集口咽和直肠拭子,每周收集两次),结果发现:
(全文链接:
https://ccforum.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13054-022-04164-0)
  • 感染者入院时的简化急性生理学评分 2 为 33 [24-50] 和序贯器官衰竭评估评分为 6 [4-8],第 90 天全因死亡率为 44.2% (42/95)。
  • 口咽和直肠更高的肠球菌、金黄色葡萄球菌和念珠菌定植与更高的死亡风险相关。
  • 调整年龄、慢性病、药物使用、和序贯器官衰竭评估评分后,肠球菌、金黄色葡萄球菌和念珠菌定植与死亡率的关联依然存在。
  • 口咽和直肠中的条件致病菌(包括肠球菌属、金黄色葡萄球菌和念珠菌属)浓度每增加一个数量级,死亡风险可提高17-31%。

新冠病毒最新科研结果汇总——致病力与感染后果方面

食与心点评:这项研究提示,病毒感染后患者口腔和肠道条件致病菌(肠球菌和念珠菌)与致病菌(金黄色葡萄球菌)的增加可能是患者死亡的重要原因之一。这些微生物原本在体内不应该是重要菌群构成成员,由于它们成为了重要构成部分后,导致致病的危害程度更高。
6. 肠道菌群与病毒感染并发症和死亡有关
2022年2月17日《Gut Microbes》(影响因子9.434)发表的一项研究对于108名新冠肺炎患者、22名康复后新冠肺炎患者、20名肺炎对照及26名未感染者的粪便菌群、唾液菌群和病情进行了分析(德国),结果发现:
(全文链接:https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2022.2031840)
  • 感染者的肠道菌群组成发生了改变,轻症患者的菌群组成与普通肺炎和未感染者相近,而重症患者的菌群组成与新冠死亡者的相似。感染时和感染清除后的菌群组成无显著差异,提示病毒感染造成菌群异常可长期存在。
  • 新冠肺炎严重程度及进展与肠道细菌的变化相关,副拟杆菌属等与严重疾病呈正相关,粪杆菌等与严重疾病呈负相关。
  • 肠道细菌的组成及α-多样性的变化与并发症的数量及类型相关;粪杆菌prausnitzii随着并发症数量的增加而减少,并且在具有三种并发症的患者中不存在;副拟杆菌在急性呼吸窘迫综合征和血液透析患者中增加,并与死亡率呈正相关。
  • 稳定的肠道细菌组成与更好的新冠肺炎预后相关,没有任何并发症的患者的微生物组成更稳定。
  • 基于肠道细菌特征可准确预测新冠肺炎患者的死亡(AUC=0.94)。
食与心点评:这项研究提示,病毒感染可扰乱肠道菌群,增加肠道条件致病菌数量,降低有益共生菌数量,而这种异常菌群结构在病毒清除后依然存在;根据患者的菌群特征可预测患者的并发症情况及死亡风险。

7. 肠道菌群及其代谢物可预测病毒感染的免疫反应及并发症
2022年9月22日《Gastroenterology》(影响因子33.883)的一项研究对于感染住院者(2020.3-2020.12,日本)和非感染者的菌群、免疫和病情等进行了分析,研究者还对于被试的基础生理、饮食和生活习惯等情况做了匹配,结果发现:
(全文链接:
https://www.gastrojournal.org/article/S0016-5085(22)01081-2/fulltext)
  • 与未感染者相比,感染者有156个肠道物种发生了显著改变,比如能产生短链脂肪酸的微生物显著减少。
  • 除了病毒感染,吸烟、抗生素和血脂异常显着增加了一些与病毒相关的微生物的丰度。
  • 与轻症患者相比,重症患者有40个微生物物种发生显著变化,饮酒、糖尿病和性行为在一定程度上影响与严重病症相关的微生物。
  • 与未感染者相比,患者有87种粪便代谢物发生了显著改变。在与病毒感染相关的富集代谢物中,53%是氨基酸,且这些氨基酸与病毒富集菌(如链球菌、罗氏菌属和放线菌属)呈正相关,而与产短链脂肪酸的微生物呈负相关。而与病毒相关耗竭代谢物包括碳水化合物相关代谢物(如短链脂肪酸)、神经递质相关代谢物(如GABA、多巴胺和五羟色胺)以及神经递质合成辅助因子(如维生素B6)。
  • 与未感染者相比,患者血液中与细胞因子风暴相关的免疫介质含量更高;病毒富集的肠道微生物100%与患者升高的细胞因子正相关,而病毒耗竭的微生物93.3%与患者降低的细胞因子呈正相关;微生物代谢物也与血液细胞因子显著相关。
  • 口腔共生菌和氨基酸也与病毒富集的细胞因子呈正相关,而与病毒耗竭的细胞因子呈负相关,口腔微生物氨基酸代谢与肠道氨基酸代谢相关,一致率>72.7%。
  • 肠道菌群特征可用来预测病毒感染严重程度,并发病毒感染与其他疾病区分开来。

新冠病毒最新科研结果汇总——致病力与感染后果方面

食与心点评:这项研究提示,病毒感染扰乱肠道菌群,改变肠道微生物代谢组,而改变的微生物及其代谢物与病毒感染后的免疫反应、病情炎症程度及死亡风险密切相关,肠道微生物特征可预测病毒感染后果。不良生活习惯如饮酒和抽烟可造成一些可与病毒协同致病的微生物增加。这些研究也表明生活习惯的不健康不利于对抗病毒感染。
8. 病毒感染患者肠道抗生素耐药基因大幅增加
2022年10月6日《Gut Microbes》(影响因子9.434)发表的一项研究,研究者分析了感染者(2020.3.1-2021.1.31,中国)和未感染者的肠道微生物变化,结果发现:
(原文链接:https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2022.2128603)
未感染者 VS 未接受抗生素治疗的感染者
  • 与未感染者相比,未接受抗生素治疗的感染者肠道菌群发生明显改变,抗生素耐药基因显著增加,特别是四环素、氯霉素和多重耐药基因。
  • 与未感染者相比,未接受抗生素治疗的感染者耐药基因的增加不仅表现在感染期,病毒清除后6个月时依然在扩增。
  • 扩张的耐药基因组可预测病毒后遗症风险。病毒清除时耐药基因高的感染者往往肠道致病菌如克雷伯氏菌丰度更高,6个月内出现焦虑、腹泻、记忆问题、失眠和疲劳等症状的风险更高。
感染者是否接受抗生素治疗的影响
  • 与未接受抗生素治疗的感染者相比,接受了抗生素治疗的感染者耐药基因增加了约3倍。使用的抗生素种类越多,耐药基因增加越多。
感染者接受益生菌干预的结果
  • 在接受标准治疗的前提下,与未接受益生菌干预的感染者相比,接受感染者益生菌干预的感染者肠道耐药基因更少。
  • 病毒清除后,与清除后未补充益生菌者相比,病毒清除后补充益生菌的人肠道耐药基因保持稳定,停止益生菌两个月内也一直保持稳定。

新冠病毒最新科研结果汇总——致病力与感染后果方面

食与心点评:这项研究提示,病毒感染会扰乱肠道菌群,增加条件致病菌和致病菌的耐药基因,抗生素治疗会加剧耐药基因的扩张,而益生菌干预能抑制耐药基因的夸张。即便是在病毒清除后,病毒引起的耐药基因扩张依然存在,病毒后遗症的出现和持续与耐药基因有关。补充益生菌能抑制耐药基因的扩张。

食与心温馨总结:尽管新冠病毒的进化呈现减弱趋势,对人类对死亡威胁也越来越少,同时世界上众多的研究也为中国开放和今后的防治工作提供了不可多得的宝贵经验。事实上这些研究均显示,重症病毒感染者的肠道菌群有一个共同特征——条件致病微生物富集和有益微生物耗竭,幸存者出现的各种后遗症症状也与病毒感染造成的菌群改变密不可分。
接触一定数量的病毒后人才可能感染,病毒感染除了寻找受体以外,需要肠道微生物作为带路党给它们指引方向,从而继续扰乱肠道菌群。有些人肠道菌群原本多样性更高有益微生物更多就不容易受病毒影响,感染后也不会出现严重症状;有些人的肠道菌群受基础疾病和不良生活习惯影响原本就多样性偏低条件致病菌较多,感染病毒后这些致病菌觉察到信号就会大肆增殖,与病毒一起完全压制有益微生物,导致肠道菌群紊乱,肠道渗透性增加,条件致病菌/致病菌及其毒素进入血液,从而引起严重免疫反应,从而增加感染严重程度甚至死亡风险。
病毒清除后,感染造成的菌群异常及菌群代谢异常也可能长期存在,引起感染后遗症。而恢复健康的菌群则能预防或改善这些不良症状。
所有的研究都发现了理性的饮食、健康的生活习惯和营造良好的微生态环境显然是人类今后能不居家隔离而畅行大自然的最好保护伞。
下期食与心将跟大家分享日常饮食和生活因素与病毒的关联,敬请期待!

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