条文本gydF4y2Ba

肠道微生物群动力学在急性COVID-19综合症患者的前瞻性群组gydF4y2Ba
  1. 秦刘gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
  2. 乔伊斯翼燕麦gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
  3. 气苏gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
  4. Yun工具包杨紫琼gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
  5. 恩典Chung-Yan他gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
  6. 苏珊娜所以山NggydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
  7. 分章gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
  8. 艾米Y L李gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
  9. 陆麒gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
  10. 大卫Shu-Cheong回族gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
  11. 保罗KS陈gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
  12. 弗朗西斯·K L陈gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
  13. 萧C NggydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba
  1. 1gydF4y2Ba肠道微生物群的研究中心,医学院gydF4y2Ba,gydF4y2Ba香港中文大学gydF4y2Ba,gydF4y2Ba香港gydF4y2Ba、香港特别行政区、中国gydF4y2Ba
  2. 2gydF4y2Ba内科及药物治疗学讲座gydF4y2Ba,gydF4y2Ba香港中文大学gydF4y2Ba,gydF4y2Ba香港gydF4y2Ba、香港特别行政区、中国gydF4y2Ba
  3. 3gydF4y2Ba国家重点实验室的消化道疾病,李嘉诚健康科学研究所,研究所的消化系统疾病gydF4y2Ba,gydF4y2Ba香港中文大学gydF4y2Ba,gydF4y2Ba香港gydF4y2Ba、香港特别行政区、中国gydF4y2Ba
  4. 4gydF4y2Ba微生物群I-Center(魔术)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba香港gydF4y2Ba、香港特别行政区、中国gydF4y2Ba
  5. 5gydF4y2Ba微生物学系gydF4y2Ba,gydF4y2Ba香港中文大学gydF4y2Ba,gydF4y2Ba香港gydF4y2Ba、香港特别行政区、中国gydF4y2Ba
  6. 6gydF4y2Ba何鸿燊(Stanley Ho)新发传染病中心医学院gydF4y2Ba,gydF4y2Ba香港中文大学gydF4y2Ba,gydF4y2Ba香港gydF4y2Ba、香港特别行政区、中国gydF4y2Ba
  1. 对应到gydF4y2Ba萧教授C Ng,内科及药物治疗学讲座教授,香港中文大学,香港,香港;gydF4y2Basiewchienng在{}cuhk.edu.hkgydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba长期COVID-19后常见的并发症,但持续的病毒清除后症状的潜在原因尚不清楚。gydF4y2Ba

客观的gydF4y2Ba调查是否肠道微生物组成与急性COVID-19综合症(pac),定义为至少一个持续4周后间隙SARS-CoV-2病毒的症状。gydF4y2Ba

方法gydF4y2Ba我们进行了一项前瞻性研究106例COVID-19严重的频谱从进入6个月随访,68 non-COVID-19控制。我们分析了串行粪便微生物组的258个样本使用猎枪宏基因组测序和关联结果与症状持续6个月。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba在6个月时,76%的患者pac和最常见的症状是疲劳,记忆力减退和脱发。肠道微生物群组成在承认与pac的发生有关。病人没有pac显示恢复肠道微生物组概要文件在6个月时可比non-COVID-19控制。肠道微生物组患者的pac的特点是高水平的gydF4y2Ba瘤胃球菌属gnavusgydF4y2Ba,gydF4y2Ba拟杆菌vulgatusgydF4y2Ba和较低水平的gydF4y2BaFaecalibacterium prausnitziigydF4y2Ba。持续的呼吸道症状与机会主义的肠道病原体和神经精神症状和疲劳与院内肠道病原体,包括gydF4y2Bainnocuum梭状芽胞杆菌gydF4y2Ba和gydF4y2Ba放线菌naeslundiigydF4y2Ba(所有p < 0.05)。Butyrate-producing细菌,包括gydF4y2Ba双歧杆菌pseudocatenulatumgydF4y2Ba和gydF4y2BaFaecalibacterium prausnitziigydF4y2Ba显示最大的逆相关性与pac 6个月。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba这些发现提供了观测证据成分改变肠道微生物组的患者COVID-19的长期并发症。进一步的研究应该调查微生物群调制能否促进及时康复急性COVID-19综合症。gydF4y2Ba

  • COVID-19gydF4y2Ba
  • 肠道微生物gydF4y2Ba

数据可用性声明gydF4y2Ba

数据在公共、开放访问存储库。原始数据存入一个BioProject在NCBI序列读取存档:PRJNA714459。gydF4y2Ba

这篇文章是按照BMJ免费供个人使用的网站条款和条件covid-19大流行期间或者直到BMJ另有决定的。你可以用,下载并打印任何合法的文章,非商业目的(包括文本和数据挖掘)提供保留所有版权和商标。gydF4y2Ba

https://bmj.com/coronavirus/usagegydF4y2Ba

来自Altmetric.com的统计gydF4y2Ba

请求的权限gydF4y2Ba

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本研究的意义gydF4y2Ba

已知在这个问题上是什么?gydF4y2Ba

  • 持续的症状在患者康复期后COVID-19报告。gydF4y2Ba

  • 新兴证据支持肠道失调的潜在作用COVID-19感染的严重程度。gydF4y2Ba

  • SARS-CoV-2的长期影响肠道微生物组在急性感染和肠道微生物群组成是否会影响风险的持续症状严重程度不同的患者恢复COVID-19感染是未知的。gydF4y2Ba

有什么新发现吗?gydF4y2Ba

  • 我们的结果表明,一个人的肠道微生物组配置文件可能会影响他们的易感性COVID-19的长期并发症。gydF4y2Ba

  • 肠道微生物组模式反映了不同的症状在急性COVID-19综合症患者(pac)。gydF4y2Ba

  • 不同的肠道微生物群组成在承认与pac的发生6个月。gydF4y2Ba

它会如何影响临床实践在可预见的未来吗?gydF4y2Ba

  • 这些发现提供了新的见解之间的复杂关联COVID-19感染后肠道微生物组和长期后遗症。gydF4y2Ba

  • Microbiome-based分析可能是作为一个工具在早期发生急性COVID-19综合症的危险分层。gydF4y2Ba

视频摘要gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

COVID-19在急性感染的临床特点很好地描述,但知之甚少COVID-19的长期并发症。急性COVID-19综合症(pac),特点是长期并发症和/或持续症状COVID-19发生之后,越来越多的认可。gydF4y2Ba1 - 3gydF4y2Ba四分之三的患者描述至少一个症状在6个月后恢复,和多系统症状包括疲劳、肌肉无力和睡眠困难,通常报道。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba

潜在的政治行动委员会的发展在很大程度上是不清楚的理由。扰动的免疫和炎症反应,细胞损伤急性病毒性感染或后遗症的关键疾病可能导致长期COVID-19感染后的症状。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba越来越多的证据表明,肠道失调与COVID-19感染的严重程度和持续疾病后解决。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba几项研究已经显示大量的参与COVID-19消化道,包括增强胃肠道ACE2的表达式gydF4y2Ba7gydF4y2Ba在受试者SARS-CoV-2感染和肠道微生物群的扰动。gydF4y2Ba8gydF4y2BaCOVID-19患者有显著改变粪便微生物与non-COVID-19控制相比,特点是浓缩的机会致病菌和互利共生的损耗。gydF4y2Ba8 9gydF4y2Ba等与已知的免疫调节肠道共生的潜力gydF4y2BaFaecalibacterium prausnitziigydF4y2Ba,gydF4y2Ba真细菌rectalegydF4y2Ba和双歧杆菌是不足的病人,这些细菌保持在低位后1个月收集的样本中,疾病的决议。gydF4y2Ba10gydF4y2Ba

胃肠道是人体最大的免疫器官,异常的免疫反应COVID-19居民微生物引起的感染可能会影响经济复苏的过程。新兴证据支持肠道失调的潜在作用COVID-19感染的严重程度。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba这里我们研究肠道微生物群组成的改变及其与急性COVID-19后持续的症状。gydF4y2Ba

材料和方法gydF4y2Ba

研究人群gydF4y2Ba

这个前瞻性群组研究是在三个地区医院(威尔士亲王医院,美国基督教医院、仁济医院)在香港,中国。所有患者COVID-19证实诊断,如图所示,一个积极的反向transcriptase-polymerase连锁反应(rt - pcr)检测SARS-CoV-2在鼻咽拭子,鼻拭子,深喉唾液,唾液或气管吸入,招募了2月1日至2020年8月31日。所有确认COVID-19患者需要住院根据当地政府的政策。病人可以出院,如果他们符合以下条件之一:两个相同类型的临床标本(即呼吸或凳子上)的SARS-CoV-2核酸rt - pcr检测呈阴性了至少24小时分开或SARS-CoV-2抗体阳性。患者接受相同的抗生素(阿莫西林clavulanate)在住院期间。患者被排除在外,如果他们无法联系,拒绝参加研究或死在后续访问。人口统计、临床和实验室数据提取电子病历的临床管理系统香港医院管理局。感染的严重性COVID-19归类为(1)温和,如果没有肺炎的影像学证据;(2)适度,如果出现发烧和呼吸道肺炎症状;(3)严重,如果呼吸率≥30 /分钟,氧饱和度≤93%时呼吸空气,或动脉压力/部分灵感氧≤300毫米汞柱(1毫米汞柱= 0.133 kPa); or (4) critical, if there was respiratory failure requiring mechanical ventilation, shock, or organ failure requiring intensive care.11gydF4y2Ba

pac被定义为至少一个持久的症状不能解释为另一种诊断SARS-CoV-2结关后4周。我们评估的30个最常见症状post-COVID报道gydF4y2Ba12日13gydF4y2Ba在疾病发作后3个月和6个月(gydF4y2Ba在线补充表1gydF4y2Ba)。6分钟步行距离测试,这是一个简单的功能评估的有氧能力和耐力,进行出院后6个月患者从COVID-19中恢复过来的一个子集。数据与肠道微生物群分析。gydF4y2Ba

鉴于饮食是影响肠道微生物,我们记录饮食记录所有患者COVID-19期间住院的时间。标准化餐是每个医院的医院提供的餐饮服务,和饮食组件和模式符合习惯的饮食通常被香港中文(gydF4y2Ba在线补充表2gydF4y2Ba)。放电后,COVID-19患者被建议继续中国饮食多样化和标准符合习惯性的日常饮食被香港华人。gydF4y2Ba

控制招募COVID-19流行前(2019年9月至2019年11月)从社区通过广告和威尔士亲王医院内镜中心受试者正常结肠镜检查(收集的粪便在肠道准备之前)收集相同的协议。我们选择控制年龄和性别匹配的具有类似并发症和标准饮食模式为比较对象之间的肠道微生物群组成,没有COVID-19感染。人口统计和并发症的控制中列出gydF4y2Ba在线补充表3gydF4y2Ba。non-COVID-19控制的排除标准(1)抗生素的使用在过去的6个月;(2)使用泻药或antidiarrhoeal药物在过去3个月;(3)最近的饮食变化(例如,成为素食或纯素食);(4)已知复杂的感染或败血症;(5)已知历史上严重的器官衰竭(包括失代偿肝硬化、恶性疾病、肾功能衰竭、癫痫、活跃的严重感染,艾滋病);(6)肠道手术在过去6个月(不含结肠镜检查/过程肛周疾病相关);(7)存在一个回肠造口术/气孔;和(8)目前怀孕。gydF4y2Ba

总共258份粪便样本收集和测序。所有样本COVID-19和控制患者同时处理和分析。gydF4y2Ba

这项研究是进行符合赫尔辛基宣言。所有的病人提供书面知情同意。这项研究是通过联合香港中文大学-新界东集群临床研究伦理委员会(CREC参考编号:2020.076)。gydF4y2Ba

粪便样本gydF4y2Ba

收集粪便样本连续入院,出院后1个月和6个月。收集的粪便样本住院患者医院出院病人提供凳子在后续的日子在1个月和6个月后放电或self-sampled在家,样品快递到集合的医院在24小时内。基线(粪便收集门票)抗生素治疗之前收集的样本。所有样品收集管含有防腐剂媒体(猫。63700年,一起Biotek集团、加拿大安大略省)和存储立即−80°C,直到处理。之前我们已经表明,肠道微生物群组成的数据产生的粪便收集使用这种防腐剂中相当立即获得的样本数据存储在−80°C。gydF4y2Ba14gydF4y2Ba

粪便DNA提取和测序gydF4y2Ba

左中描述的详细方法gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba8gydF4y2Ba粪便颗粒加入1毫升的溴化cetyltrimethylammonium缓冲和涡30年代,那么样本加热5分钟的95°C。之后,样本用珠子彻底涡在最大速度为15分钟。然后,40µL蛋白酶K和20µL核糖核酸酶的添加到样本,和混合是在70°C的环境中10分钟。上层清液然后通过离心法在13 000人gydF4y2BaggydF4y2Ba5分钟,放入麦克斯韦RSC机进行DNA提取。提取DNA DNA库建设,通过流程最终修复完成,添加一个尾巴,净化和PCR扩增,使用Flex Nextera DNA库准备工具包(Illumina公司,圣地亚哥,加利福尼亚州,美国)。库随后被测序在我们内部音序器Illumina公司NextSeq 550(150碱基对paired-end)微生物群研究中心,香港中文大学。原始序列数据为本研究生成可用的序列读取存档在加入BioProject: PRJNA714459。gydF4y2Ba

生物信息学gydF4y2Ba

原始序列数据质量筛选使用Trimmomatic V.39删除适配器,低质量的序列(质量分数< 20),读取短于50个碱基对。污染人类读取使用Kneaddata (V.0.7.2过滤gydF4y2Bahttps://bitbucket.org/biobakery/kneaddata/wiki/HomegydF4y2Ba、参考数据库:GRCh38 p12)使用默认参数。这后,微生物群组成资料推断从过滤站读取使用3.0.5 MetaPhlAn3版本。GNU平行gydF4y2Ba15gydF4y2Ba用于并行加速数据处理分析工作。α多样性指标(香农多样性,Chao1丰富性)计算使用phyloseq包,1.26.0版本。物种的平均丰度和流行率小于0.1%和3%,分别被过滤掉。gydF4y2Ba

统计分析和推断的肠道微生物群组成gydF4y2Ba

连续变量表示为中值(差),而分类变量被当作数量(百分比)。定性和定量使用Χ子组之间的差异进行分析gydF4y2Ba2gydF4y2Ba或确切概率测试分类参数和曼惠特尼测试连续参数,是适当的。优势比和调整优势比(aOR)和95%可信区间估计使用逻辑回归来检查临床参数与pac的发展。网站的物种数量和相对丰度表输入R V.3.5.1进行统计分析。这里我们应用微功率,gydF4y2Ba16gydF4y2Ba基于仿真的方法置换多元方差分析(PERMANOVA)的β-diversity比较,评估本研究的效应值和统计力量有68患者或没有pac。这个样本大小提供了80%的电力检测的影响大小(修正系数确定ω2)的0.015%和90%功率检测不同ω2 = 0.006。主坐标分析(PCoA)是用于可视化聚类样本根据他们了解成分配置文件。肠道社区之间的联系组成和患者的使用PERMANOVA参数评估。关联的特定微生物物种和病人参数被确定使用线性判别分析效应大小和多元线性模型的分析(MaAsLin2)统计框架中实现Huttenhower实验室星系实例(gydF4y2Bahttp://huttenhower.sph.harvard.edu/galaxy/gydF4y2Ba)。PCoA, PERMANOVA普罗克汝斯忒斯和分析实现的素食V.2.5-7 R包。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

急性COVID-19综合症gydF4y2Ba

2月1日至2020年8月31日,我们招募了106名患者从三个地区医院在香港和跟着他们为6个月。平均年龄为48.3岁(IQR 33 - 62年)和56(52.9%)是女性(gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba)。患者中,高血压(17%)是最常见的合并症2型糖尿病(15.1%)紧随其后。大多数患者有轻度至中度的严重性COVID-19住院期间(81.1%)和25例(23.6%)住院期间接受了抗生素。总的来说,pac被报道在86年(81.1%)和81年(76.4%)患者COVID-19在3个月和6个月,分别。最常见的症状在6个月疲劳(31.3%)、记忆力减退(28.3%)、脱发(21.7%),焦虑(20.8%)和不易入睡(20.8%;gydF4y2Ba图1一个gydF4y2Ba)。没有明显差异在年龄、性别、并存病,使用抗生素、抗病毒药物的使用和严重程度的患者或没有pac COVID-19 6个月(gydF4y2Ba图1 bgydF4y2Ba,gydF4y2Ba在线补充表4和表5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba在线补充图1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

图1gydF4y2Ba

病毒清除后急性COVID-19综合征(pac)。(A) 30症状的比例在106例急性COVID-19后3个月和6个月;(B)多变量分析因素与pac的发展。中心圆点表示平均值,框表示上、下四分位范围。gydF4y2Ba

表1gydF4y2Ba

106名患者的临床特点从COVID-19中恢复过来gydF4y2Ba

改变肠道微生物群组成COVID-19持续6个月后患者疾病的决议gydF4y2Ba

COVID-19患者106名,68年收集的粪便样本在入学(n = 47), 1个月(n = 64)和6个月的(n = 68)后续肠道微生物群分析。11个病人收集的粪便样本也在9个月的随访(gydF4y2Ba在线补充表6gydF4y2Ba)。我们首先检查肠道微生物组成COVID-19患者在随访没有(gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba)和(gydF4y2Ba在线补充图2gydF4y2Ba住院期间)抗生素的使用。肠道微生物群组成antibiotic-naive患者在6个月仍明显(gydF4y2Ba图2一个gydF4y2Ba),和细菌多样性(香农指数)和Chao1丰富性在6个月时明显低于non-COVID-19控件(gydF4y2Ba图2 b, CgydF4y2Ba)。在antibiotic-naive患者中,肠道微生物组成1个月和6个月时显示几乎相同的集群质心(p = 0.555,gydF4y2Ba图2一个gydF4y2Ba),但不同于样品non-COVID-19控件(gydF4y2Ba图2一个gydF4y2Ba,gydF4y2Ba在线补充表7gydF4y2Ba)。此外,肠道微生物群组成稳定在1个月样品分析,6个月,9个月后疾病决议(gydF4y2Ba在线补充图3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba在线补充表8gydF4y2Ba)。我们观察到失调和异质性在肠道微生物群的概要文件定义的五大类群(gydF4y2Ba图2 dgydF4y2Ba属)和十大最普遍在antibiotic-naive COVID-19患者1和6个月而non-COVID-19控件(gydF4y2Ba图2 egydF4y2Ba)。成员的相对丰度gydF4y2Ba瘤胃球菌属gydF4y2Ba和gydF4y2Ba双歧杆菌属gydF4y2BaCOVID-19患者明显低于在non-COVID-19控件(平均3.02% vs 6.75%和平均16.36%和19.22%,分别为p < 0.001, Mann-Whitney测试;gydF4y2Ba图2 egydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba

成分不同的住院患者的肠道微生物群(antibiotic-naive)及其后续负面SARS-CoV-2大便后,和non-COVID-19个人。(A)主坐标分析(PCoA)患者的肠道微生物群组成前后COVID-19负SARS-CoV-2相比non-COVID-19科目。(B)多样性和丰富性(C)分析患者的肠道微生物群的COVID-19在1个月和6个月后病毒清除。(D)平均相对丰富的五大类群和十大微生物属(E)中发现凳子从住院病人及其后续后1个月,超过6个月内- SARS-CoV-2。gydF4y2Ba

抗生素的效果检查时在6个月的随访中,总体的肠道微生物群组成相似antibiotic-naive antibiotic-treated患者(p = 0.351, (gydF4y2Ba在线补充图2 dgydF4y2Ba)。在基线,在微生物组成没有明显差异antibiotic-naive和antibiotic-treated患者(gydF4y2Ba在线补充图2 bgydF4y2Ba),而整个肠道微生物群组成不同的1个月的后续行动(gydF4y2Ba图2 c在线补充gydF4y2Ba)。患者使用抗生素治疗4到12天,平均为7.89(差6尺11寸)天根据医生的自由裁量权。我们发现肠道微生物群组成和时间相关性不显著的抗生素治疗(gydF4y2Ba在线补充图2 e, FgydF4y2Ba)。这些数据表明,抗生素对肠道微生物的影响患者COVID-19没有持续超过6个月。gydF4y2Ba

pac具有不同的患者肠道微生物生态失调gydF4y2Ba

68年COVID-19患者粪便样本中分析了在6个月,50 (73.5%)pac (gydF4y2Ba在线补充图4gydF4y2Ba)。我们测试了病毒载量,发现病毒载量之间没有显著的相关性(在凳子和呼吸道样本)和pac开发(gydF4y2Ba在线补充图5gydF4y2Ba)。我们发现两个截然不同的集群的肠道微生物组患者,没有政治行动委员会在6个月的随访(gydF4y2Ba图3和图4gydF4y2Ba,p < 0.05)。病人没有pac显示恢复肠道微生物与non-COVID-19控制(gydF4y2Ba图3和图4gydF4y2Ba,p = 0.470),而肠道微生物组成的pac患者仍有别于non-COVID-19控制在6个月(gydF4y2Ba图3一gydF4y2Ba,p < 0.001)。在6个月的随访,细菌多样性和丰富性(以香农多样性指数和Chao1丰富度指数,分别)患者的pac明显低于那些没有pac和控制(gydF4y2Ba图3 b, CgydF4y2Ba)。此外,菌香农多样性和丰富性的肠道微生物组显著低于在患者入院pac non-COVID-19控件(gydF4y2Ba图4 cgydF4y2Ba),但是没有差别在香农多样性和丰富性的病人没有pac和控件(gydF4y2Ba图4 bgydF4y2Ba)。在肠道细菌物种中发现患者的pac, 28细菌物种减少和14都浓缩在基线和随访样本(gydF4y2Ba图4 d, EgydF4y2Ba,gydF4y2Ba在线补充表9和10所示gydF4y2Ba)。在6个月,pac显示一个显著的低水平的患者gydF4y2BaCollinsella aerofaciens, f . prausnitzii Blautia obeumgydF4y2Ba和一个更高层次的gydF4y2Ba瘤胃球菌属gnavusgydF4y2Ba和gydF4y2Ba拟杆菌vulgatusgydF4y2Ba比non-COVID-19控制(p < 0.05, LefSe > 2;gydF4y2Ba图3 dgydF4y2Ba,gydF4y2Ba在线补充表10gydF4y2Ba)。受试者没有pac显示只有25改变细菌物种承认,恢复完全由6个月(gydF4y2Ba图4 dgydF4y2Ba,gydF4y2Ba在线补充表11gydF4y2Ba)。pac患者报告显示多个持久化生化病理生理学的频谱。我们研究了肠道功能改变的使用HUMAnN3 bacteriome。我们发现32 MetaCyc通路的相对丰度明显不同pac和通过MaAslin2 non-COVID-19控制分析患者(p < 0.05;gydF4y2Ba在线补充表12gydF4y2Ba)。肠道微生物组患者pac展出增加大量的尿素循环通路,L-citrulline生物合成途径和L-ornithineⅡ生物合成途径(gydF4y2Ba在线补充图6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba在线补充表12gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

图3gydF4y2Ba

患者的肠道微生物群组成COVID-19有无急性COVID-19综合症(pac)在6个月;(一)主坐标分析(PCoA)患者的肠道微生物群组成COVID-19有无pac在6个月。(B)细菌多样性和丰富性。(C)分析患者肠道微生物群组成,没有pac。(C)线性判别分析效果的分析判别患者肠道微生物类群的政治行动委员会在6个月。LDA,线性判别分析。gydF4y2Ba

图4gydF4y2Ba

成分不同的肠道微生物群的基线和随访样本在不同时间点后病毒清除。(一)主坐标分析(PCoA)的肠道微生物群组成COVID-19有或没有急性COVID-19综合症患者(pac) -反向transcriptase-quantitative聚合酶链反应前后SARS-CoV-2而non-COVID-19科目。(B)多样性和丰富度分析(以辛普森多样性和Chao1丰富指数,分别)患者的肠道微生物群的COVID-19基线相比non-COVID-19科目。(C)患者的肠道微生物群的多样性和丰富性分析COVID-19在6个月的随访与non-COVID-19科目。(D)改变肠道微生物组成从基线到6个月的随访患者的病毒清除后COVID-19有或没有pac。(E)线性判别分析效应大小的肠道微生物组恢复患者在基线pac。gydF4y2Ba

肠道微生物组成反映了pac患者不同的症状gydF4y2Ba

我们下一个检查肠道微生物的组成及其与不同的症状在6个月。基于PERMANOVA,肠道成分与住院期间医疗无关或疾病严重程度(gydF4y2Ba图5一个gydF4y2Ba,gydF4y2Ba在线补充表13gydF4y2Ba)。我们将pac的症状分为呼吸(咳嗽、痰、鼻塞、流鼻涕、气短)、神经精神(头痛、眩晕、失去味道,失去嗅觉、焦虑、注意力不集中、睡眠困难、悲伤、记忆力减退、视力模糊),胃肠道(恶心、腹泻、腹痛、上腹部疼痛)、皮肤(脱发)、肌肉骨骼关节痛,肌肉疼痛和疲劳。我们测试了协会的单一细菌类群不同类别的症状用多元与线性模型(MaAsLin2)。不同的症状与不同的肠道微生物组模式(gydF4y2Ba图5 bgydF4y2Ba,gydF4y2Ba在线补充表14gydF4y2Ba)。总共有81种细菌与不同类别的pac和许多相关的细菌物种与两个以上类别的持续症状(gydF4y2Ba图5 cgydF4y2Ba,gydF4y2Ba在线补充表15gydF4y2Ba)。在6个月,患者的肠道微生物组成持续呼吸道症状呈正相关,许多机会致病菌包括gydF4y2Ba链球菌anginosus,前庭神经,链球菌gordoniigydF4y2Ba和gydF4y2Badisporicum梭状芽胞杆菌gydF4y2Ba,而大量的医院病原体与机会性感染等有关gydF4y2Bainnocuum梭状芽胞杆菌gydF4y2Ba和gydF4y2Ba放线菌naeslundiigydF4y2Ba与神经精神症状和疲劳。Butyrate-producing物种如gydF4y2BaRoseburia inulinivoransgydF4y2Ba和gydF4y2BaFaecalibacterium prausnitziigydF4y2Ba显著减少在持久的脱发患者6个月(n = 23),相比之下,non-COVID-19控制(p < 0.05,gydF4y2Ba在线补充表16gydF4y2Ba)。此外,相对丰富的多种细菌种类包括已知有利于宿主免疫力gydF4y2Ba双歧杆菌pseudocatenulatum, f . prausnitzii r . inulinivoransgydF4y2Ba和gydF4y2BaRoseburia hominisgydF4y2Ba显示最大的逆相关性与pac在6个月(gydF4y2Ba图5 cgydF4y2Ba,gydF4y2Ba15和16个在线补充表gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

图5gydF4y2Ba

因素影响肠道微生物组在随访后从病人粪便清除病毒。(一)效应大小的元数据在肠道微生物组成由置换多元方差分析(PERMANOVA)测试。整体之间的关联(B)肠道微生物组成不同的子组急性COVID-19综合症(pac)由PERMANOVA测试。(C)关联的细菌物种不同类别的政治行动委员会在6个月。MaAsLin,多元的线性模型。gydF4y2Ba

6分钟步行试验常用于确定功能能力的病人。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba以前的工作表明,post-convalescence患者较低的微生物群丰富有肺功能受损,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba但减少COVID-19后6分钟步行距离的原因仍然未知。提供的68年COVID-19患者粪便样本在6个月随访,52人在6个月6分钟步行试验评估。中位数在6分钟步行距离pac患者明显低于那些没有pac(意思是382米和464米,p < 0.001,gydF4y2Ba在线补充图7gydF4y2Ba)。我们观察到显著的反向关联的步行距离与致病性细菌物种(例如,gydF4y2Bainnocuum梭状芽胞杆菌gydF4y2Ba,gydF4y2Babolteae梭状芽胞杆菌gydF4y2Ba),这可能带来致病性或与不同人群的疾病风险相关gydF4y2Ba17 18gydF4y2Ba(p < 0.05,gydF4y2Ba在线补充图7 bgydF4y2Ba)。步行距离呈正相关,几个短链脂肪酸和丁酸生产商的肠道微生物,包括gydF4y2Ba双歧杆菌pseudocatenulatumgydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2BaRoseburia inulinivoransgydF4y2Ba20.gydF4y2Ba和gydF4y2Ba拟杆菌ovatusgydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba暗示人类和gut-lung-microbiome轴之间的互利共生关系后清除病毒。gydF4y2Ba

肠道微生物群组成在预测pac的承认gydF4y2Ba

我们决定是否在入学影响肠道微生物组剖面pac的发展。我们观察到两个显著不同的细菌集群患者和没有pac的承认样品(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba,p < 0.05)。与pac的患者相比,基线肠道细菌组成那些没有pac被浓缩在19属包括细菌种类和特点gydF4y2Ba双歧杆菌属gydF4y2Ba,gydF4y2BaBlautiagydF4y2Ba和gydF4y2Ba拟杆菌gydF4y2Ba(gydF4y2Ba图6 b, CgydF4y2Ba(p < 0.05),线性判别分析效应大小> 2,gydF4y2Ba在线补充表17gydF4y2Ba)。在承认,香农多样性和丰富性患者肠道细菌的pac明显低于non-COVID-19控件(gydF4y2Ba图4 cgydF4y2Ba)。总共13包括细菌物种gydF4y2BaBlautia wexleraegydF4y2Ba和gydF4y2Ba双歧杆菌longumgydF4y2Ba在承认与PACS在6个月负相关,表明这些物种的公认的保护作用的复苏SARS-CoV-2感染(gydF4y2Ba图6 b, CgydF4y2Ba),而gydF4y2Ba放线菌sp S6 Spd3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba放线菌johnsoniigydF4y2Ba和gydF4y2BaAtopobium parvulumgydF4y2Ba与pac呈正相关。我们发现重叠的细菌物种等gydF4y2Bar . gnavus c . innocuum Erysipelatous ramosumgydF4y2Ba,保持改变从基线到后续和展览协会和几个pac症状,进一步暗示改变肠道微生物之间的联系和COVID-19患者的恢复过程(gydF4y2Ba图6 dgydF4y2Ba)。完全这些发现表明,在承认个体的肠道微生物组的配置可能影响受试者的易感性COVID-19的长期并发症。gydF4y2Ba

图6gydF4y2Ba

肠道微生物群组成的入学COVID-19患者有或没有任何症状持续6个月。(一)主坐标分析(PCoA)的肠道微生物群组成COVID-19患者有或没有任何持久的症状清算SARS-CoV-2后6月。(B)肠道微生物群组成后的粪便样本证实积极扭转transcriptase-quantitative住院期间SARS-CoV-2聚合酶链反应。(C)之间的联系持续症状患者恢复COVID-19和基线微生物特性由多元与线性模型(p < 0.05)。(D)示意图总结急性肠道微生物之间的联系和发展COVID-19综合症。gydF4y2Ba

讨论gydF4y2Ba

我们所知,这是第一次研究证明持久肠道失调在6个月后恢复从COVID-19和改变肠道微生物群之间的联系和共同的挥之不去的症状。我们的研究是小说在评估持续症状急性COVID-19后和他们联系改变肠道微生物群患者不同COVID-19清规戒律(包括轻微的疾病)。力量是肠道微生物群的前瞻性评估使用猎枪宏基因组测序从入学到6个月,完成临床数据收集。相关的一些COVID-19死亡发生在香港和受试者招募从三个区域医院管理大多数患者COVID-19在香港,因此不太可能存在选择偏倚在队列。小样本大小是本研究的一个限制,我们的发现在不同的人群应该在更大的群组研究中进行确认。gydF4y2Ba

特定的肠道微生物组概要文件与pac的存在有关,这表明人类肠道微生物可能在pac的发展起着重要的作用。肠道微生物的潜在作用在急性肺损伤,通过gut-lung易位的细菌,gydF4y2Ba22gydF4y2Ba和调节免疫和炎症,gydF4y2Ba23gydF4y2Ba表明microbiome-based概要文件的可能性pac的危险分层。多个共生的细菌的丰度有利于宿主免疫力,包括gydF4y2Bac . aerofaciens f . prausnitzii E rectalegydF4y2Ba和gydF4y2Bab . obeumgydF4y2Ba显示明显的逆相关性与pac的发展。gydF4y2Baf . prausnitziigydF4y2Ba耗尽pac被患者免疫调节特性,有助于宿主防御,包括下调炎症反应通过抑制NF-kB通路,gydF4y2Ba24gydF4y2Ba干扰interleukin-8合成和抑制interleukin-8分泌,gydF4y2Ba25gydF4y2Ba而gydF4y2BaBlautia obeumgydF4y2Ba的属gydF4y2BaBlautiagydF4y2Ba可以发挥抗炎作用。gydF4y2Ba26日27日gydF4y2Ba不同壁厚菌门细菌有不同的角色在上调或下调小鼠肠道中ACE2表达gydF4y2Ba28gydF4y2Ba和gydF4y2Baf . prausnitziigydF4y2Ba派生的分子与诱导白细胞介素- 10”的能力,抗炎细胞因子。gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba此外,一系列butyrate-producing细菌的存在强烈与6分钟步行距离测试,这意味着潜在的有益微生物的角色在降低系统性并发症急性感染后。随着呼吸道COVID-19的主要靶器官,我们的发现相关联的某些链球菌细菌在肠道和持续的肺部症状,包括呼吸困难,并不奇怪。gydF4y2Ba

我们的数据与以前的研究报道扰动的肠道微生物在慢性疾病,从胃肠道炎症和代谢疾病,神经系统和呼吸系统疾病。gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba脱发已经在大约20%的报道COVID-19幸存者。粪便微生物群的构成在患者脱发后急性COVID-19 butyrate-producing物种的减少等gydF4y2Bar . inulinivoransgydF4y2Ba和gydF4y2Baf . prausnitzii。gydF4y2Ba丁酸盐已被证明产生有益的适应在大脑可塑性和功能,gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba和butyrate-producing微生物可能保护宿主免受许多压力的负面影响,包括脱发和焦虑行为。gydF4y2Ba32 33gydF4y2Ba我们的发现的细菌类群及其协会与特定的急性症状表明,不同的微生物可能导致发展模式不同的pac的症状。因此,微生物可能作为代理发展的预测特定的急性COVID-19症状。gydF4y2Ba

在这项研究中,我们发现了一个强烈的负面关系丰富的多种有益的细菌种类和PACS在6个月的发展。失去几个共生体,包括属gydF4y2Ba双歧杆菌gydF4y2Ba,gydF4y2BaRoseburiagydF4y2Ba和gydF4y2BaFaecalibacteriagydF4y2Ba已知的免疫调节功能,尤其与持久与COVID-19恢复患者的症状。最后两个细菌是重要的几个短链脂肪酸生产者和维护免疫内稳态的主要球员。这些脂肪酸已被证明改变趋化作用和吞噬作用,诱导活性氧,改变细胞增殖和功能,有抗菌和抗炎作用。虽然观察协会是令人鼓舞的,这项研究可能是有限的力量COVID-19无关,但未被发现的因素可能会影响细菌微生物,包括主机环境,饮食,生活方式,药物(尽管所有科目都不采取任何抗生素在随访期间,并没有差异并存病)和可能的偏见的病人的主观回答问卷。当病人没有重复病毒测量放电后,我们无法确定那些病毒活动的持续时间,没有pac。还需要进一步的研究来理解和微生物群如何调制能否减少pac的负担。研究结合饮食,血清学和免疫学数据进一步阐明机制需要持续感染后急性COVID-19症状。gydF4y2Ba

总之,改变肠道微生物组成与持久强烈相关症状患者COVID-19 SARS-CoV-2病毒的间隙后6个月。考虑到数以百万计的人感染的大流行期间,我们的发现是考虑微生物群的强大动力调制方便及时恢复和减少急性COVID-19综合症的负担。gydF4y2Ba

数据可用性声明gydF4y2Ba

数据在公共、开放访问存储库。原始数据存入一个BioProject在NCBI序列读取存档:PRJNA714459。gydF4y2Ba

伦理语句gydF4y2Ba

病人同意出版gydF4y2Ba

伦理批准gydF4y2Ba

这项研究是通过联合香港中文大学-新界东集群临床研究伦理委员会(CREC参考编号:2020.076)。这项研究是符合赫尔辛基宣言和规则执行良好的临床实践。所有参与者签署书面知情同意后,研究协议完全解释道。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

我们感谢所有医疗人员在隔离病房的威尔士亲王和基督教联合医院、中国香港特别行政区。我们感谢乔伊Chan洛克张楚Wenye徐,春盘张和其他人员/学生为他们的技术贡献这一研究中,包括样本收集、库存和加工;和亚瑟涌,回族詹援助与DNA提取和测序。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

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脚注gydF4y2Ba

  • 推特gydF4y2Ba@wingyanjoycegydF4y2Ba

  • QL, JWYM和QS同样起到了推波助澜的作用。gydF4y2Ba

  • 调整通知gydF4y2Ba本文已经被修正,因为它第一次在网上发布。关系已经更新。gydF4y2Ba

  • 贡献者gydF4y2BaQL JWYM构想和设计的研究和对数据的完整性和准备承担责任的手稿。QL和QS进行微生物分析。QL的担保人。YKY至关重要的知识内容的修订手稿microbime。GC-YL和SSSN导致收集的临床资料。AYLL导致临床资料分析。FZ和王导致宏基因组测序。DS-CH和PC研究设计。视交叉上核和FKLC导致了研究设计,写作方向,指导和手稿。gydF4y2Ba

  • 资金gydF4y2Ba这个项目是由肠道微生物研究种子基金提供的医学院,香港中文大学和香港特别行政区政府提供的InnoHK@Health,中国。gydF4y2Ba

  • 相互竞争的利益gydF4y2Ba没有宣布。gydF4y2Ba

  • 出处和同行评议gydF4y2Ba不是委托;外部同行评议。gydF4y2Ba

  • 补充材料gydF4y2Ba此内容已由作者(年代)。尚未审查由BMJ出版集团有限公司(BMJ)和可能没有被同行评议。任何意见或建议讨论仅代表作者(年代)和不了BMJ的支持。和责任起源于BMJ概不负责任何依赖的内容。内容包括任何翻译材料,BMJ并不保证翻译的准确性和可靠性(包括但不限于当地法规、临床指南,术语,药物名称和药物剂量),和不负责任何错误或遗漏引起的翻译和改编或否则。gydF4y2Ba