COVID-19 Hastalığında Akciğer Mikrobiyomundaki Değişiklikler

Geçtiğimiz haftalarda yayınlanan bir makale, şiddetli akut solunum sendromu koronavirüs 2 (SARS-CoV-2) enfeksiyonu sırasında akciğer mikrobiyomunda değişiklikler olduğunu bulmuştur. Pennsylvania Üniversitesi Perelman Tıp Fakültesi'nden Ronald G. Collman liderliğindeki ekip, mikrobiyomdaki geniş bir çeşitliliğin daha az şiddetli hastalık ve hastaneye yatma ihtiyacı ile ilişkili olduğunu öne sürmüştür. Staphylococcus için daha yüksek prevalans gösteren entübe hastalarda mikrobiyomda farklılıklar gözlenmiş olmakla birlikte daha fazla miktarda Anelloviridae ve Redondoviridae, şiddetli COVID-19 komplikasyonları olan entübe hastalarla da korelasyon göstermiştir. Araştırmacılar hastanede yatan COVID-19 hastalarında solunum yolu bakteriyel ve viral mikrobiyomun derin disbiyozunu bildirdiklerini ve bunun, COVID olmayan hastalardan farklı olduğunu, zamanla hızlandırılmış stabilizasyon sergilediğini ve hastalık şiddeti ve sistemik immün profilleri ile ilişkili olduğunu belirtmişlerdir.

Ekip, COVID-19 enfeksiyonu nedeniyle hastaneye kaldırılan 83 hastadan orofaringeal veya nazofaringeal sürüntü topladıklarını ve hastaların ortalama 64 yaşında ve 39’unun kadın ve 44’ünün erkek olduğunu bildirmiştir. Hastaların yaklaşık %67'si siyahi olmakla birlikte ardından hastaların %24'ü beyaz ırk olarak tanımlanmıştır. Çalışmada beş tanesi dışında hepsinin komorbiditeleri olduğu bildirilmiştir. Örnekler hastaneye kaldırıldıktan ortalama dört gün sonra alınmış olmakla birlikte entübe edilen ve %24'ü hayatını kaybetmek üzere olan katılımcıların %48'inin de örneklerinin bulunduğu belirtilmiştir. Bu hastalar ayrıca endotrakeal aspirat örnekleri de vermiştir. COVID-19'u olmayan ancak altta yatan bir durumu olan on üç katılımcı hastaneye kaldırılmış olmasına karşın yoğun bakım ünitesi (YBÜ)'nde olmadıkları bildirilmiştir. Ancak bu hastaların yaklaşık %62'sinin entübe edilmesi gerektiği ve bu hastların %46'sının hayatını kaybettiği bildirilmiştir. Hastalığın ciddiyeti, hastaneye yatış düzeyi 4 ve ölüm düzeyi 10 olarak etiketlenen DSÖ 11 puan ölçeği kullanılarak ölçülmüştür. Mikrobiyom analizi için toplam 582 örnek COVID pozitif hastalardan ve 75'i COVID olmayanlardan toplanmıştır. Araştırmacılar çalışma kontrollerinin, sürüntü örnekleri sağlayan 30 sağlıklı bireyden ve bronkoskopi ve bronkoalveolar lavaj uygulanan 12 örnekten oluştuğunu bildirmişlerdir. Hasta örneklerinden ekstrakte edilen RNA’nın değişken olduğu gözlemlenmiş olmakla birlikte viral yük, hastalığın ilerlemesi sırasında çoğu hastada saptanamaz hale gelmiştir. Bununla birlikte, bazı hastalar semptom başlangıcından 3 hafta sonra SARS-CoV-2 RNA sergilemeye devam etmiştir. Ekip, RNA seviyelerinin klinik sonuçlarla korele olmadığını belirtmiştir. 26 hasta örneğinden genom dizilimi, SARS-CoV-2'nin B.1 soyunun altına düştüğünü göstermiştir. Bu soy, P314L varyantı ile birlikte başak protein üzerindeki D614G mutasyonunu içermektedir.

Mikrobiyom Hastalık Şiddetini Nasıl Etkiliyor?

Araştırmacılar, entübe hastalardaki solunum mikrobiyomlarının, Staphylococcus, Klebsiella ve Stenotrophomonas dahil olmak üzere yaygın solunum patojenlerini içerdiğini belirtmişlerdir. Bununla birlikte, COVID-19'lu hastalarda daha az çeşitli mikrobiyomlar gözlenmiştir. Entübe edilen 24 hastadan 6 mikrobiyom, Staphylococcus için yüksek bir prevalans göstermiştir. Yaklaşık 5 hasta, kültür testinden bir hafta sonra mikrobiyomda Staphylococcus baskınlığı göstermiş olmakla birlikte sadece 3 hastada S. aureus olduğu gözlemlenmiştir. Üç hastada ise Enterococcus olduğu bildirilmiştir. Daha düşük miktarlarda bulunan diğer patojenler arasında Stenotrophomonas, Enterobacteriaceae ve Enterobacterales yer almaktadır. Araştırmacılar, bazı hastalar için mikrobiyomda stabilite bulurken, diğerleri zamanla değişiklikler göstermiştir. Mikrobiyomdaki bozulmalar, daha az çeşitli hava yolu mikrobiyom topluluklarına bağlı daha düşük bir lenfosit-nötrofil oranı olan COVID-19'a karşı bağışıklığı da öngörmüş olmakla birlikte azalan seviyelerin, artan hastalık şiddeti ile ilişkili olduğu gözlemlenmiştir. Ekip ayrıca, 34 hastadan alınan periferik kan mononükleer hücre fenotipleme örneklerinden alınan 193 ayrı hücresel bağışıklık özelliklerine baktıklarını bildirmiştir. Sonuçlar, orofaringeal mikrobiyomun sistemik immün hücre kompozisyonu ile ilişkili olduğunu göstermiştir. Erken örnekleme, Anelloviridae ve Redondoviridae'nin hastanede entübasyon gerektiren en mükemmel mikrobiyal göstergelerden biri olduğunu göstermiştir.

Araştırmacılar, COVID-19 hastalığının şiddetini tahmin etmede bakteri kadar güçlü olmasa da bir kişinin entübe edilip edilmeyeceği tahmin edilen yüksek seviyelerde küçük dairesel DNA virüslerini bulmak için iki hastada makine öğrenimi algoritmalarını kullandıklarını belirtmişlerdir. Orofaringeal örneklerdeki Prevotella ve Mycoplasma da hastaneye yatırılmış entübasyon riskinin daha yüksek olmasıyla ilişkili olmakla birlikte bu da daha yüksek hastalık şiddeti ile ilişkili olan DNA virüslerinden ziyade bakteriyel soyları göstermektedir. Sonuç olarak araştırmacılar, boylamsal analizlerinin, COVID-19'daki orofaringeal bakteriyel mikrobiyomun, COVID olmayan hastalara göre daha fazla dengesizleştiğini ortaya koyduğunu bildirmişlerdir.