DNA-Strang, Mikroskop, Coronavirus und Forscherin

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Veränderte Mikrobiota bei COVID-19

COVID-19 manifestiert sich zwar meist in den Atemwegen, aber auch der Magen-Darm-Trakt ist von der Infektion betroffen. Welche Rolle die intestinale Mikrobiota dabei spielt, haben Wissenschaftler um Yun Kit Yeoh von der Chinesischen Universität in Hong Kong untersucht  - und ihre Ergebnisse in der renommierten Fachzeitschrift Gut veröffentlicht.1

Bei schweren COVID-19-Verläufen kommt es häufig zu fehlgeleiteten Immunreaktionen. Da die Immunzentrale des Körpers im Darm sitzt und von den dort lebenden Mikroben mitgesteuert wird, lag für die Wissenschaftler nahe: Zwischen der Darm-Mikrobiota und den entzündlichen Immunantworten bei COVID-19 könnte es einen Zusammenhang geben.

Ihre Hypothese stützen Beobachtungen, die die Beteiligung des Magen-Darm-Trakts am Infektionsgeschehen zeigen:

  • SARS-CoV-2 kann die Dünndarm-Enterozyten infizieren und sich in den Zellen vermehren.
  • SARS-CoV-2-RNA lässt sich durchgehend in Stuhlproben von COVID-19-Patienten nachweisen.
  • Die Zusammensetzung der Darm-Mikrobiota ist bei SARS-CoV-2-infizierten Patienten verändert.

Schwerer Verlauf - starke Dysbiose

Die Wissenschaftler um Yeoh verglichen zunächst die Stuhlproben von 87 hospitalisierten COVID-19-Patienten mit den Stuhlproben von 78 Kontrollpersonen ohne COVID-19. Zum Teil hatten die COVID-19-Patienten vor der Stuhlentnahme Antibiotika oder Virostatika erhalten.

Die Zusammensetzung der Mikrobiota unterschied sich in der Untersuchung deutlich zwischen den beiden Gruppen: Die Bacteroidetes-Bakterien nahmen bei COVID-19-Patienten einen größeren Prozentsatz der Gesamt-Mikrobiota ein (23,9% statt 12,8% im Mittel), während bei den Kontrollpersonen die Actinobacteria stärker vertreten waren (26,1% statt 19,0% im Mittel).

Auf Artenebene waren bei COVID-19-Patienten die Zellzahlen folgender Bakterien erhöht:

  • Ruminococcus gnavus
  • Ruminococcus torques
  • Bacteroides dorei.

Verringert waren dagegen:

Zum Teil änderten sich die Zellzahlen mit dem Verlauf der Erkrankung: Je schwerer der Verlauf, desto weniger Faecalibacterium prausnitzii und Bifidobacterium bifidum befanden sich zum Beispiel im Stuhl der Patienten - auch nach Bereinigung der Daten auf Alter und Einsatz von Antibiotika. Die Zellzahlen anderer Darmbakterien gingen ebenfalls mit zunehmender Schwere der Erkrankung zurück, darunter Bifidobacterium adolescentis und Eubacterium rectale. Allerdings war die Abnahme bei beiden Bakterienarten statistisch nicht signifikant.


Blutwerte änderten sich parallel zur Mikrobiota

Mit der Schwere der COVID-19-Erkrankung nahmen die Blutplasmaspiegel folgender Parameter zu:

  • entzündliche Zytokine
  • Entzündungsmarker wie IL 6, 8 und 10
  • C-reaktives Protein (CRP)
  • Laktatdehydrogenase (LDH)

Die Werte spiegeln die Immunantwort auf eine SARS-CoV-2 Infektion wider - und die Gewebeschäden, die dadurch enstehen. Da sich die Mikrobiota parallel zu den Blutwerten veränderte, vermuteten die Wissenschaftler: Die Dysbiose könnte den Verlauf der Erkrankung verschärfen, indem sie zur Fehlregulation der Immunantwort beiträgt.


Mikrobiota-Veränderungen bleiben

Da einige COVID-19-Patienten auch nach Abklingen der Infektion unter anhaltenden Symptomen wie Müdigkeit, Atemnot und Gelenksschmerzen leiden oder sogar erst dann eine multisystemische Entzündung entwickeln, stellten die Wissenschaftler die Hypothese auf: Die Veränderungen der Darm-Mikrobiota können nach der Infektion bestehen bleiben und zu den anhaltenden Symptomen beitragen.

Um die Hypothese zu überprüfen, untersuchten die Wissenschaftler Stuhlproben von 27 COVID-19-Patienten, nachdem SARS-CoV-2 nicht mehr im nasopharyngealen Aspirat oder Tupfer nachweisbar war.

Das Ergebnis: Die Darm-Mikrobiota der 27 Patienten unterschied sich weiterhin signifikant von der Darm-Mikrobiota der Kontrollgruppe. Die Unterschiede waren noch deutlicher, wenn die Patienten während ihrer Erkrankung Antibiotika erhalten hatten.


Fazit

Die Zusammenhänge zwischen der Zusammensetzung der Mikrobiota, der Höhe pro-inflammatorischer Marker und der Schwere von COVID-19 deuten darauf hin: Das Darm-Mikrobiom spielt beim Verlauf von COVID-19 eine Rolle - möglicherweise indem es die Immunantwort moduliert. Darüber hinaus könnte die Dysbiose zu bleibenden Symptomen nach dem Abklingen der Infektion beitragen.

Die Beobachtungen der Wissenschaftler passen zu den Erkenntnissen aus anderen Forschungsbereichen. Zum Beispiel verändert sich die Zusammensetzung der Mikrobiota mit dem Alter, bei Übergewicht und bei der Entstehung von Diabetes. Hier könnte sich ein weiteres Puzzleteil einfügen: Ältere Menschen, Übergewichtige und Diabetiker gehören zu den Risikogruppen bei Covid-19.


Details zur COVID-19-Kohorte

Die Wissenschaftler um Yeoh überwachten zwischen Februar und Mai 2020 die Darm-Mikrobiota und Immunantwort bei insgesamt 100 COVID-19-Patienten - zum Teil während des Krankenhausaufenthaltes und zum Teil bis zu 30 Tage nach der Genesung. Die Kontrollgruppe bestand aus 78 Erwachsenen, die nicht an COVID-19 erkrankt waren.

Die erkrankten Patienten waren im Mittel 36,4 Jahre alt, die Personen der Kontrollgruppe 45,5 Jahre.

Die Erkrankung verlief:

  • kritisch bei 3,0 Prozent der Patienten
  • schwer bei 5,0 Prozent
  • mittelschwer bei 45,0 Prozent und
  • leicht bei 47,0 Prozent

Zu den Komorbiditäten in der COVID-19-Kohorte gehörten:

  • Bluthochdruck: 11 Patienten
  • Hyperlipidämie: <5 Patienten
  • Diabetes: <5 Patienten
  • Herzerkrankungen: <5 Patienten

In der Nicht-COVID-19-Kohorte litten ebenfalls 11 Personen unter Bluthochdruck, weitere Komorbiditäten lagen nicht vor.

34 COVID-19-Patienten erhielten vor der Stuhlentnahme Antibiotika und 46 Virostatika.


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