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客观的虽然严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2 (SARS-CoV-2)患者的粪便RNA检测COVID-19,活动和传染性的病毒在胃肠道疾病在很大程度上是未知的。我们调查时间SARS-CoV-2转录活动及其与纵向粪便微生物改变COVID-19患者。
设计我们进行RNA猎枪的串行粪便提取病毒宏基因组测序15 COVID-19住院患者。SARS-CoV-2基因组的测序覆盖量化。我们评估了粪便微生物组成和微生物功能与粪便SARS-CoV-2传染性的签名。
结果7(46.7%)的患者15 COVID-19凳子积极性了SARS-CoV-2病毒RNA宏基因组测序。即使在没有胃肠道症状的情况下,所有七个病人显示明显更高的覆盖率(p = 0.0261)和密度(p = 0.0094)的3和5的年底SARS-CoV-2基因组粪便中的病毒metagenome概要文件。三个病人粪便病毒metagenome继续显示活跃的病毒感染签名(高3”vs 5 '端覆盖)SARS-CoV-2结关后6天从呼吸道样本。粪便样本与签名的高SARS-CoV-2传染性细菌物种的丰度较高Collinsella aerofaciens,Collinsella tanakaei,链球菌对象,摩根氏菌属morganii和更高的功能性核苷酸从头合成的能力,氨基酸生物合成和糖酵解,而粪便样本的签名low-to-none SARS-CoV-2传染性丰度较高的短链脂肪酸产生细菌,Parabacteroides merdae,拟杆菌stercoris,Alistipes onderdonkii和Lachnospiraceae细菌1 _1_57faa。
结论这个试点研究提供了积极的证据和长时间静止的胃肠道感染后即使没有胃肠道症状和康复SARS-CoV-2呼吸道感染。肠道微生物群的活跃SARS-CoV-2患者胃肠道感染的特点是浓缩的机会致病菌,失去有益的细菌和增加功能的核苷酸和氨基酸生物合成能力和碳水化合物的新陈代谢。
- 肠道炎症
- 传染性疾病
- 诊断病毒学
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来自Altmetric.com的统计
本研究的意义
已知在这个问题上是什么?
消化系统症状出现在大部分COVID-19患者。
严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2 (SARS-CoV-2) RNA被检测并保持积极的在一些患者的粪便样本COVID-19即使呼吸道标本为病毒RNA阴性。
SARS-CoV-2-infected细胞体外转录分析模型表明,3 '末端SARS-CoV-2基因组显著高覆盖于5 '端指示一个签名的活跃病毒复制和感染。
有什么新发现吗?
我们发现第一次签名活跃肠道病毒感染的患者(47%)的一个子集COVID-19即使没有胃肠道症状,建议“静止”SARS-CoV-2胃肠道感染。
病毒感染和复制的转录活动坚持肠道即使呼吸SARS-CoV-2结关。
粪便样本的签名SARS-CoV-2高传染性怀有更高的大量机会致病菌,Collinsella aerofaciens,Collinsella tanakaei,链球菌对象,摩根氏菌属morganii和一个增强的生物合成能力的核苷酸和氨基酸和碳水化合物代谢(糖酵解),而粪便样本的签名low-to-none SARS-CoV-2传染性细菌产生大量的短链脂肪酸较高,Parabacteroides merdae,拟杆菌stercoris,Alistipes onderdonkii和Lachnospiraceae细菌1 _1_57faa。
本研究的意义
它会如何影响临床实践在可预见的未来吗?
活跃和延长患者的肠道SARS-CoV-2活动COVID-19,即使没有胃肠道症状和恢复后强调长期的冠状病毒和卫生监测的重要性和潜在的粪口传播病毒的威胁。
治疗方法包括消除肠道SARS-CoV-2活动和调节肠道微生物组成和功能应该探索。
介绍
COVID-19,新型冠状病毒引起的急性呼吸道疾病(严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2 (SARS-CoV-2)),特点是活跃在上呼吸道病毒复制。1武汉的早期的报告显示,2% - -10%的患者COVID-19有消化系统症状包括腹泻,但最近的一项荟萃分析报道,20%有胃肠道症状。2 - 5此外,粪便calprotectin,肠道炎症反应的指标,发现升高COVID-19患者腹泻。6这些证据表明,消化道可能是肺外网站SARS-CoV-2 COVID-19患者胃肠道感染表现。然而,病毒活动和传染性SARS-CoV-2 COVID-19患者的胃肠道疾病,疾病后决议在很大程度上是未知的。
SARS-CoV-2 RNA肛拭子和粪便样本中发现了基于rt - pcr在大部分COVID-19患者。1 7此外,病毒颗粒SARS-CoV-2观察患者的粪便COVID-19通过电子显微镜。8SARS-CoV-2 RNA的存在在粪便可以持续更长时间后呼吸道标本成为病毒- COVID-19患者的一个子集7 9。但是,它是未知的活动SARS-CoV-2病毒在这些COVID-19患者的肠道粪便积极性SARS-CoV-2 SARS-CoV-2呼吸后间隙。目前,肠道病毒SARS-CoV-2活动主要是从间接的观察结果是基于肠道瀑样和哺乳动物细胞模型:(1)SARS-CoV-2受体,ACE2,肠肠上皮细胞中高度表达,colonocytes10 11和(2)SARS-CoV-2感染肠上皮细胞谱系细胞在人类和蝙蝠肠道瀑样。12日13到目前为止,有一个缺乏数据replication-competent和infection-competent SARS-CoV-2病毒在人类肠道。深入了解生命周期和致病性的SARS-CoV-2在人类肠道是一个紧急的未满足的需求。
在本试验观察性研究中,我们假设SARS-CoV-2活跃在COVID-19患者的肠道,因此描述颞转录活动和传染性的SARS-CoV-2 COVID-19住院患者的肠道疾病发病期间和之后都清除。我们预期包括15住院患者COVID-19承认2020年2月16日至2020年3月2在香港,中国,从住院到出院。粪便提取病毒RNA,紧随其后的是猎枪宏基因组测序和分析调查SARS-CoV-2转录活动。
方法
研究主题和设计
这项前瞻性研究涉及与实验室确认15 COVID-19住院患者SARS-CoV-2感染(表1)。SARS-CoV-2感染证实了两个连续的rt - pcr测试针对不同地区RdRp基因由当地医院和公共卫生实验室服务(中国香港)。所有患者COVID-19获准进入威尔士亲王医院或美国基督教医院,香港,2020年2月5日至2020年3月17日。他们跟着,直到出院或直到2020年4月4日。所有病人提供知情同意参加本研究,同意发表的研究结果。数据包括人口统计学、流行病学、临床和实验室研究结果从电子医疗记录中提取在香港医院管理局临床管理系统。收集患者的粪便样本COVID-19连续放电。
粪便病毒RNA提取和猎枪宏基因组测序
病毒核酸提取从粪便样本,使用豆类MiniBEST病毒RNA / DNA提取工具包(豆类、日本)制造商的指示。然后提取总RNA病毒核酸提纯了清洁和集中器包(美国加州Zymo研究)获得病毒RNA。质量控制程序通过量子位2.0后,琼脂糖凝胶电泳和安捷伦2100测试,合格的RNA是受到图书馆准备使用KAPA RNA HyperPrep工具包(美国Illumina公司)。图书馆准备然后测序Illumina公司NextSeq 550平台(150 bp成对结束)。
原始序列读取被过滤,使用Trimmomatic quality-trimmed V.0.3614如下:1)减少劣质基地(质量分数< 20);2)删除读取短于50个基点;3)追踪和切断测序适配器。污染人类读取过滤使用Kneaddata V.0.5.1(参考数据库:GRChg38)默认参数。
覆盖和密度SARS-CoV-2宏基因组测序的基因组
共有1666个完整基因组从SAS-CoV-2基因组库下载在国家生物技术信息中心2020年4月20日。清理粪便病毒宏基因组读取查询对定制SARS-CoV-2参考基因组BBMap V.38.81。15映射读取手动检查,尤其是那些映射到3 ' SARS-CoV-2基因组,读了多聚腺苷酸被丢弃。
3 '末端SARS-CoV-2基因组基因区域被定义为从000年25核苷酸基础通过SARS-CoV-2基因组的完整的结束(~ 29 9000核苷酸基础),而其余基因组区域(0-25 000核苷酸基础)被认为是5 ' SARS-CoV-2基因组。测序覆盖的数量被定义为猎枪读取映射到给定的基因组区域(每100个核苷酸SARS-CoV-2基因组的基础)。测序密度定义为在给定的基因组测序网站的频率区域SARS-CoV-2基因组(宏基因组的数量每500核苷酸SARS-CoV-2基地)。
粪便DNA提取、宏基因组测序和细菌微生物分类和功能分析
约0.1克粪便样本与1毫升ddH水洗2O和颗粒状的离心13 000×g 1分钟。粪便DNA随后从颗粒中提取使用麦克斯韦RSC PureFood转基因和认证工具包(Promega,麦迪逊,威斯康辛州,美国)制造商的指示。短暂,粪便颗粒添加1毫升cetyltrimethylammonium溴铵(CTAB)缓冲区和涡30年代,然后加热5分钟的示例在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核糖核酸酶添加到样本和混合是在70°C的环境中为10分钟。当时上层清液通过离心法在000×13 g 5分钟和添加了麦克斯韦RSC机进行DNA提取。提取DNA受到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)。库随后被测序在我们内部音序器Illumina公司NextSeq 550 (150 bp paired-end)在微生物群研究中心,香港中文大学。人类阅读的比例在粪便metagenome生成从调整读取到参考基因组(人类释放32,GRCh38。p13,从Gencode)领结下载2。16
原始序列读取被过滤,使用Trimmomatic quality-trimmed V.0.3614如下:(1)减少低质量的基础(质量分数< 20);(2)删除读取短于50个基点;3)删除测序适配器。使用Kneaddata污染人类读取过滤(参考数据库:GRCh38.p13)使用默认参数。分类分析粪便细菌社区进行使用MetaPhlAn2 (2.9 V)通过映射读取clade-specific标记。17功能分析粪便细菌使用HUMAnN2.0社区进行。18鉴别细菌物种之间粪便SARS-CoV-2高传染性和粪便low-to-none SARS-CoV-2传染性被确定在所有时间点凳子LefSE对应各自COVID-19患者。只有物种线性判别分析(LDA)效果> 2和错误发现率(罗斯福)—p值< 0.05绘制。高SARS-CoV-2传染性被定义为高3 '和5 '结束在粪便病毒RNA metagenome SARS-CoV-2基因组的报道。Low-to-none SARS-CoV-2传染性被定义为类似3’,5’端覆盖或没有覆盖在粪便病毒RNA metagenome SARS-CoV-2基因组。
结果
患者COVID-19
与实验室确认15住院患者COVID-19 SARS-CoV-2感染是招募和跟踪(图1,表1)。15例,7是男性。COVID-19住院患者的中位年龄是55岁(IQR: 44 - 67)。十一已经严重COVID-19和两个重要疾病的患者进入重症监护室。所有患者出现呼吸道症状,但只有一个并发胃肠道症状腹泻的表现(病人5)。没有一个发达胃肠道症状的患者在住院期间。连续收集粪便样本从每个病人到鼻咽或咽喉拭子测试呈阴性病人出院的连续两个样品。平均住院时间是21±2.4天(平均±SE)。
病人症状出现的时间、住院治疗咽喉拭子间隙(鼻咽癌)严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2 (SARS-CoV-2)和放电,通过对15个病人病程与COVID-19住院。
描述的粪便的SARS-CoV-2 COVID-19患者病毒活动
SARS-CoV-2基因组的大小~ 29.9 kb核苷酸(图2一个)。19日20进入宿主细胞后,完整的基因组RNA也作为信使RNA,翻译ORF1a和ORF1b(5 '末端SARS-CoV-2基因组)。除了完整的基因组RNA, 9个主要subgenomic RNA (sgRNAs),编码结构蛋白,年代,E, M和N,生产(3 '末端SARS-CoV-2基因组)。20.最近的一项研究表明,积极的病毒复制和转录的SARS-CoV-2导致更高的测序的报道3 '末端和5 '末端SARS-CoV-2基因组的感染细胞模型通过高通量转录组测序(维洛细胞)。20.如此高的转录表达3 '端sgRNAs签名SARS-CoV-2活跃复制和感染的宿主细胞。
假设场景的粪便病毒RNA基因变体的严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2 (SARS-CoV-2)与肠道的传染性。(一)示意图表示的完整基因组、转录subgenomic rna (sgRNA)和病毒粒子SARS-CoV-2病毒的结构。(B)三个场景提出的存在和传染性SARS-CoV-2 COVID-19患者的肠道和粪便SARS-CoV-2病毒的检测病毒RNA metegenomics测序。如果SARS-CoV-2在肠道病毒感染宿主细胞,其基因组和sgRNAs应该高度表达和释放到肠道内腔细胞溶解,SARS-CoV-2基因的3 '末端应该高度由粪便病毒RNA宏基因组测序。
基于这些转录组复制SARS-CoV-2模式,我们提出三个潜在存在的场景SARS-CoV-2病毒在人类肠道和粪便病毒RNA的检测宏基因组(转录组):(i)场景1:如果SARS-CoV-2并不存在于肠道,其RNA基因组不能通过宏基因组测序发现;(2)场景2:如果自由SARS-CoV-2病毒粒子穿过肠道没有感染宿主细胞,全身病毒RNA基因组应该同样由宏基因组读取;(3)场景3:如果SARS-CoV-2病毒存在于肠道感染宿主细胞,3 '末端的病毒RNA基因组区域应该高度覆盖超过5 '端基因组区域通过宏基因组读取(图2 b)。
描述的病毒转录活动SARS-CoV-2 COVID-19患者肠道,我们进行粪便病毒RNA猎枪宏基因组测序时间系列的粪便样本。因此,我们得到了18 773 883±420 617(平均±SE)从串口读取平均粪便病毒RNA准备15 COVID-19患者。7例检测到阳性SARS-CoV-2粪便在基线(抽样日期后的第一个凳子住院),通过宏基因组测序(图3),表明存在肠道SARS-CoV-2 COVID-19患者的一个子集。这些受试者胃肠道症状。宏基因组测序并没有其他检测粪便中SARS-CoV-2 8例(在线补充图1)。虽然我们序列深度不允许我们识别SARS-CoV-2全长基因组的粪便样本,有趣的是我们发现所有七个病人(SARS-CoV-2 metagenome积极)显示更高的覆盖率和密度的3 '末端区域比5 '末端区域SARS-CoV-2基因组,在基线(分别p = 0.0261和0.0094,图3 d)。病人12温和COVID-19和病人15轻度COVID-19(正常胸部发现)没有显示胃肠道症状,然而均显示一致的3 '末端覆盖粪便SARS-CoV-2基因组的病毒metagenome在所有时间点在疾病过程中(图3 a和C)。这些发现表明持续存在SARS-CoV-2病人的肠道。鉴于高3 '端和5 '端覆盖SARS-CoV-2基因是一个活跃的病毒复制和转录的签名(感染)在宿主细胞,20.数据凸显持续活跃SARS-CoV-2感染患者的肠道内COVID-19尽管没有胃肠道症状和轻微COVID-19。相比之下,患者3和7失去了这个签名的活跃的病毒感染,1天之后和鼻咽SARS-CoV-2结关前10天,分别是(图3 b),建议的时间表冲突消除肠道和呼吸道感染SARS-CoV-2 COVID-19患者在疾病过程。
描述病毒传染性的严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2 (SARS-CoV-2)串行COVID-19患者的粪便。传染性SARS-CoV-2病毒的粪便在肠道调查病毒RNA宏基因组覆盖率SARS-CoV-2基因组的概要文件。(A)的子集的病人表现出更高的3和5的结束的报道SARS-CoV-2基因组(签名活动SARS-CoV-2传染性)之前咽喉拭子SARS-CoV-2转为负面。(B)的子集的病人表现出更高的3和5的结束的报道SARS-CoV-2基因组(SARS-CoV-2传染性的签名),但随着时间的推移逐渐失去了这个签名的住院前咽喉拭子SARS-CoV-2转为负面。(C)的子集的病人表现出更高的3和5的结束的报道SARS-CoV-2基因组(SARS-CoV-2传染性的签名)后咽喉拭子SARS-CoV-2转为负面。“天0”被定义为日期咽喉拭子SARS-CoV-2变成负数,以rt - pcr。(D)的覆盖率和密度5’和3’末端COVID-19粪便SARS-CoV-2基因组的病毒RNA metagenome。基线(住院后的第一个粪便收集日期)粪便病毒RNA基因组的七个病人粪便检测到阳性SARS-CoV-2策划,主题比较。报道的数量被定义为猎枪读取SARS-CoV-2基因组映射到一个给定的基因组区域。密度定义为在给定的基因组测序网站的频率区域SARS-CoV-2基因组。
令人惊讶的是,病人的粪便病毒RNA metagenome 4、11和15继续显示活跃的病毒感染签名(高3”vs 5 '端SARS-CoV-2基因组覆盖率和密度)(图3 c在时间点),从1到6天后从咽喉拭子SARS-CoV-2结关。11日和15日,患者的覆盖率和密度5 '末端类似的3 '粪便中的病毒metagenome结束,后咽喉拭子变成负数(例证在患者11天1和6,第二天病人15,图3 c)。这些观察结果表明逐渐失去活性病毒感染(从场景3转向场景2)后患者的内脏间隙的SARS-CoV-2气道。我们的数据表明,SARS-CoV-2病毒传染性的持续检测和继续显示特征的人类肠道尽管间隙SARS-CoV-2气道但其转录活性和传染性可能逐步下降。这样长期存在活跃的SARS-CoV-2粪便的病人没有肠参与潜力以及恢复患者突出粪口传播。
粪便微生物特性与粪便SARS-CoV-2病毒活动有关
然后我们研究肠道微生物组粪便样本之间的差异与高SARS-CoV-2传染性的签名和签名的low-to-none SARS-CoV-2传染性,获得洞察SARS-CoV-2之间的相互作用,微生物和宿主。我们进行粪便微生物宏基因组测序和比较之间的细菌微生物组成粪便SARS-CoV-2高传染性和low-to-none SARS-CoV-2传染性,在所有时间点15 COVID-19患者。我们发现粪便样本SARS-CoV-2高传染性细菌物种丰度较高Collinsella aerofaciens,Collinsella tanakaei,链球菌对象,摩根氏菌属morganii与样品相比,low-to-none SARS-CoV-2传染性(LefSE分析,LDA效果> 2,罗斯福p值< 0.05,图4一)。在这些物种中,c . aerofaciens和m . morganii已经与机会主义的人类感染有关。21日22美国的对象是一个丰富的殖民者在上呼吸道和口腔。23主机(人类)在粪便DNA比metagenome粪便没有差异SARS-CoV-2高传染性和low-to-none SARS-CoV-2传染性(在线辅助图2)。这些一起tdata表明SARS-CoV-2积极感染肠道和主机可能带来额外的威胁。
微分之间的粪便细菌种类和功能能力高的严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2 (SARS-CoV-2)传染性和粪便low-to-none SARS-CoV-2传染性。微分细菌物种(A)和(B)功能被确定通过LefSE分析在所有时间点凳子15 COVID-19患者。只有物种和功能模块与LDA效果> 2和FDR-corrected p值< 0.05绘制。高SARS-CoV-2传染性被定义为高3 '和5 '结束在粪便病毒RNA metagenome SARS-CoV-2基因组的报道。Low-to-none SARS-CoV-2传染性被定义为类似3’,5’端覆盖或没有覆盖在粪便病毒RNA metagenome SARS-CoV-2基因组。
相比之下,粪便样本与low-to-none SARS-CoV-2传染性的丰度更高Parabacteroides merdae,拟杆菌stercoris,Alistipes onderdonkii和Lachnspiraceae细菌1 _1_57faa,相比之下,那些高SARS-CoV-2传染性(LefSE分析,LDA效果> 2,罗斯福p值< 0.05,图4一)。细菌成员Parabacteroides,拟杆菌和Lachnospiraceae已知的短链脂肪酸(特别是丁酸),在促进宿主免疫起着至关重要的作用。24 - 27日Alistipes物种是吲哚阳性,参与5 -羟色胺的前体色氨酸代谢和维持肠道免疫内稳态。28 29此外,大量的高b . stercoris也略微相关SARS-CoV-2粪便量较低的病毒(斯皮尔曼相关系数ρ=−0.26,p = 0.06)。我们的数据突出显示一个潜在的有益作用的这些intestine-resident有益的细菌在打击SARS-CoV-2肠道感染。
我们进一步探讨粪便微生物功能的差异之间的粪便SARS-CoV-2高传染性的签名和签名的low-to-none SARS-CoV-2传染性。我们发现粪便样本SARS-CoV-2传染性有较高丰度高的功能通路参与核苷酸代谢(superpathway腺苷的核苷酸从头合成,嘌呤核糖核苷降解,superpathway腺苷二核苷酸从头合成,superpathway鸟嘌呤核苷的核苷酸从头合成二世,腺苷脱氧核苷酸从头合成二世和鸟苷脱氧核苷酸从头合成II),碳水化合物代谢(糖酵解II fructose-6-phosphate)和氨基酸生物合成(赖氨酸生物合成二世和superpathway L-serine和甘氨酸生物起源),与样品相比low-to-none SARS-CoV-2传染性(LefSE分析,LDA效果> 2,罗斯福p值< 0.05,图4 b)。核苷酸和氨基酸生物合成的增加肠道微生物功能显示潜在的增强细菌细胞大分子的构建块的生产,而乙醇活动增加表明增强能源提取细菌,肠道细菌免疫病理条件下的所有重要的生命活动。这种改变微生物的功能与SARS-CoV-2传染性可能COVID-19发病和疾病过程的基础,虽然原因与结果的关系值得进一步调查。
纵向变化的粪便微生物与粪便SARS-CoV-2病毒活动
然后我们研究纵向粪便微生物的变化与间隙的活跃复制SARS-CoV-2病毒的粪便。我们跟着病人3和7,串行凳子显示正到负粪便SARS-CoV-2传染性,和病人11日曾连续12和15日大便经常显示一个签名的高传染性病毒。总的来说,所有的病人显示大量粪便微生物组成的变化无论粪便的病毒性传染性(图5),表明一个不稳定的肠道微生物组COVID-19疾病过程中。SARS-CoV-2传染性签名后的粪便变成负数,病人3有一个扩张的有益的细菌,Parabacteroides distasonis和拟杆菌均匀化细菌和炎症反应的收缩,瘤胃球菌属gnavus粪便微生物。然而,病人7增加了瞬态p . distasonis伴随着大量扩张的细菌病原体,肺炎克雷伯菌,枸橼酸杆菌属koseri和双歧杆菌dentium感染性SARS-CoV-2结关后,病毒的粪便。肠道炎症和院内infection-associated细菌,r . gnavus,hathewayi梭状芽胞杆菌和肠球菌鸟结核,在病人的粪便是普遍居高不下SARS-CoV-2传染性(图5)。我们的数据表明,尽管COVID-19可能改善患者肠道微生物生态失调SARS-CoV-2传染性粪便间隙后,二次入侵的细菌病原体可能成为疾病过程和临床监测期间最重要的可能是必要的。
Longitudal COVID-19患者粪便微生物的变化与粪便严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2 (SARS-CoV-2)传染性。患者3和7系列凳子显示正到负粪便SARS-CoV-2传染性在随访期间,而病人11、12和15个串行凳子不断显示签名高病毒传染性在随访中。只有最丰富的20种所示绘制和相对丰度。
讨论
我们第一次描绘了SARS-CoV-2转录活动肠道COVID-19患者的住院时间。卓越的活跃的病毒传染性患者的肠道COVID-19,特点是高3’端和5 '端覆盖SARS-CoV-2基因组通过广大的目标猎枪病毒宏基因组分析,表明积极但SARS-CoV-2静止胃肠道感染,考虑到我们的大部分COVID-19并未给患者胃肠道症状。这样的转录功能活跃的病毒感染和复制保存在肠道即使呼吸道清除SARS-CoV-2 COVID-19患者的比例。我们的数据表明,似乎有一个滞后的窗口期为1周,甚至更长的时间,之间的间隙SARS-CoV-2呼吸道感染和胃肠道感染,至少在COVID-19患者的一个子集。这是否postrecovery时期可能传播病毒的风险尚不清楚,但肠道SARS-CoV-2出现的生命周期时间超过我的预期。我们的飞行员感染性和长时间的观察性研究提供了证据SARS-CoV-2患者的肠道病毒活动COVID-19即使没有胃肠道症状。
我们之前的研究显示,14 COVID-19的15例患者(93%)检测到阳性SARS-CoV-2通过rt - pcr在粪便样本。9相比之下,其中7例(47%)被发现阳性SARS-CoV-2粪便宏基因组的病毒RNA。只的粪便中大量的> 3.2×104拷贝/毫升培养液,以rt - pcr检测粪便宏基因组的病毒RNA。广大的目标猎枪宏基因组测序可能产生比针对病毒的rt - pcr试验检测灵敏度低(SARS-CoV-2),但是它的好处是广泛的检测SARS-CoV-2基因组的不同地区,这使我们能够描述和传染性病毒转录活动。尽管粪便RNA病毒metagenomcis可能低估患者的比例COVID-19 SARS-CoV-2病毒出现在肠道,我们发现一个健壮的转录的签名SARS-CoV-2传染性患者的粪便COVID-19即使没有消化系统症状,表明静止但SARS-CoV-2活跃的胃肠道感染。宏基因组测序深度和增加吞吐量将识别更多活跃的患者胃肠道感染以及病毒变异和突变体SARS-CoV-2。有可能检测到病毒RNA SARS-CoV-2可能残差的吞噬病毒。然而病毒RNA还检测到后6天咽喉拭子SARS-CoV-2变成负数(图3 c)表明检测SARS-CoV-2粪便不太可能是一个人工制品。总的来说,我们的数据表明人类的肠道是一个肺外感染的网站。
机会性致病菌,Collinsella aerofaciens和摩根氏菌属morganii21日22浓缩在粪便样本的COVID-19患者高SARS-CoV-2传染性。链球菌对象,丰富的殖民者在上呼吸道和口腔,23在这些病人的粪便样本也丰富。它的存在表明,通道或传输COVID-19 extraintestinal微生物进入肠道的设置。相比之下,短链脂肪酸和色氨酸生产商,24-29p . merdae,b . stercoris,答:onderdonkii和Lachnospiraceae细菌1 _1_57faa,浓缩在粪便样本的签名low-to-none SARS-CoV-2传染性。支持这一发现,我们的最近的研究还表明,一个丰富的高答:onderdonkii和l .细菌与一个不太严重的COVID-19。9b . stercoris从门拟杆菌细菌物种已知与抑制结肠ACE2表达(SARS-CoV-2宿主细胞入口点)在小鼠模型中。30.这些数据突出显示一个潜在的有益作用的有益的细菌在打击SARS-CoV-2感染,和潜在的有害作用SARS-CoV-2机会病原体的感染。然而,这些物种是否可以用于诊断目的尚不清楚。
高SARS-CoV-2传染性有较高的粪便微生物功能核苷酸从头合成的能力,氨基酸生物合成和糖酵解。其中,途径合成腺苷和鸟苷明显富集。腺苷和鸟苷是两个重要的代谢产物参与嘌呤核苷酸代谢。31日腺苷是生理上出现在低水平,可以迅速提高在病理条件下,如缺氧、缺血、炎症或外伤,函数作为“报警”或危险信号。32鸟嘌呤核苷及其修改的衍生品,8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG),是TLR7内源性配体。33重要的是,8-OHdG是一个著名的氧化DNA损伤标记和细胞因子诱导强烈的生产。33此外,细菌生物合成途径的L-serine高SARS-CoV-2传染性的粪便中却在增加。L-serine可能加剧发炎的肠道致病菌的扩张。34所有这些微生物功能增加粪便微生物生物活性为细菌的生存至关重要,生长和新陈代谢。这种细菌功能增强可能是由于SARS-CoV-2肠道传染性,或加强疾病COVID-19,仍有待进一步研究。
呼吸道传播仍SARS-CoV-2的主要路线,它是假定SARS-CoV-2可能通过粪口途径传播。35 36研究表明,SARS-CoV-2病毒释放到肠道内腔被结肠流体和传染性病毒灭活不是从COVID-19患者的粪便样本中恢复过来。1 37虽然我们无法滴定或隔离活病毒患者的粪便COVID-19由于methodogical限制我们预先添加viricidal代理取消SARS-CoV-2病毒处理安全问题的粪便样本时,强劲的高粪便SARS-CoV-2表明其活跃的传染性的病毒转录签名COVID-19患者的肠道。根据,最近的一项研究能够隔离传染病SARS-CoV-2病毒从COVID-19患者的粪便标本,13进一步支持我们的研究结果。证据尚未充分开发实际措施抑制病毒传播和感染组患者消极呼吸道样本结果但积极粪便样本。进一步研究揭示的传染性和发病机理SARS-CoV-2胃肠道和作战系统包括胃肠道感染的措施,如人类肠道微生物组的调制,是必要的。
确认
作者要感谢所有医务工作者在威尔斯亲王医院的隔离病房和基督教联合医院,香港,中国。作者要感谢乔伊斯Mak,苹果厘米Yeung,温迪CS Ho L下巴、财务黄和李薇琪在这项研究的贡献。作者还要感谢回族霍伊和周润发罪局域网慈善基金有限,松树和起重机有限公司和汇明先生的金融支持这项研究。
引用
脚注
TZ, QL和FZ同样起到了推波助澜的作用。
贡献者TZ, QL和FZ进行实验、数据分析和起草了手稿。YKY、单边带、佐,FKLC和PC修订后的手稿和提供了重要的评论。GC-YL和ET招募病人和临床数据。TZ制定概念和假设。视交叉上核的设计和监督。TZ, QL和FZ了同样的工作。
资金这项工作得到了d·h·陈基金会和健康和医学研究基金、香港。
相互竞争的利益没有宣布。
病人同意出版不是必需的。
伦理批准本研究通过联合香港中文大学新领土东集群临床研究伦理委员会(参考号:2020.076)。本研究进行了符合赫尔辛基宣言。
出处和同行评议不是委托;外部同行评议。
数据可用性声明合理的请求数据。