Состав микробиоты ротоглотки у пациентов с пневмонией различной степени тяжести, вызванной вирусом SARS-CoV-2

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. Выявить особенности таксономического состава микробиоты ротоглотки пациентов с COVID-19 с различной степенью тяжести заболевания.

Материалы и методы. Исследуемая группа пациентов включала в себя 156 пациентов, госпитализированных с подтвержденным диагнозом COVID-19 в клинический медицинский центр ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова» в период с апреля по июнь 2021 г., из них 77 пациентов – с легкой формой пневмонии по данным компьютерной томографии (КТ) – КТ-1 и 79 пациентов с умеренной и среднетяжелой формой пневмонии (КТ-2 и КТ-3). Отбор мазков из ротоглотки осуществляли при поступлении пациента в стационар. Из образцов выделяли тотальную ДНК, затем производили амплификацию V3–V4 регионов гена 16s рРНК с последующим секвенированием на приборе Illumina HiSeq 2500. Для получения вариантов ампликонных последовательностей (ASV) использовался алгоритм DADA2.

Результаты. При сравнении микробного состава ротоглотки пациентов с различной формой пневмонии обнаружены ASV, ассоциированные с развитием как легкой, так и тяжелой форм пневмонии вне лечения в стационаре. Исходя из полученных результатов можно заключить, что ASV, ассоциированные с меньшей степенью поражения легких, в основном относятся к классу грамотрицательных фирмикут (Negativicutes), к различным классам протеобактерий, а также к порядку Fusobacteria. В свою очередь ASV, ассоциированные с большей степенью поражения легких, относятся преимущественно к грамположительным фирмикутам классов Bacilli и Clostridia. При нахождении в стационаре пациенты с тяжелой формой пневмонии достоверно чаще демонстрировали отрицательную динамику на фоне проводимых терапевтических мероприятий.

Заключение. Различия в таксономическом составе микробиоты ротоглотки, наблюдающиеся у пациентов с различной формой пневмонии, развившейся вне стационарного лечения на фоне COVID-19, могут быть связаны с предположительной барьерной функцией микробиоты ротоглотки, которая позволяет снизить риск нарастания титра вируса.

Об авторах

Елизавета Валентиновна Старикова

ФБУН «Научно-исследовательский институт системной биологии и медицины» Роспотребнадзора

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6582-210X

науч. сотр. ФБУН НИИ СБМ

Россия, Москва

Юлия Сергеевна Галеева

ФБУН «Научно-исследовательский институт системной биологии и медицины» Роспотребнадзора

Автор, ответственный за переписку.
Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6304-4607

мл. науч. сотр. ФБУН НИИ СБМ

Россия, Москва

Дмитрий Николаевич Андреев

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4007-7112

канд. мед. наук, доц., доц. каф. пропедевтики внутренних болезней и гастроэнтерологии ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Филипп Сергеевич Соколов

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2813-6498

врач-специалист отд-ния микробиологического анализа Клинического центра COVID-19, ст. лаборант каф. ЮНЕСКО «Здоровый образ жизни – залог успешного развития» ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Дмитрий Евгеньевич Федоров

ФБУН «Научно-исследовательский институт системной биологии и медицины» Роспотребнадзора

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8468-7011

мл. науч. сотр. ФБУН НИИ СБМ

Россия, Москва

Александр Иванович Манолов

ФБУН «Научно-исследовательский институт системной биологии и медицины» Роспотребнадзора

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3912-429X

науч. сотр. ФБУН НИИ СБМ

Россия, Москва

Александр Владимирович Павленко

ФБУН «Научно-исследовательский институт системной биологии и медицины» Роспотребнадзора

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9549-0289

науч. сотр. ФБУН НИИ СБМ

Россия, Москва

Ксенья Михайловна Климина

ФГБУ «Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины» ФМБА России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5563-644X

канд. биол. наук, ст. науч. сотр. ФГБУ ФНКЦ ФХМ

Россия, Москва

Владимир Александрович Веселовский

ФГБУ «Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины» ФМБА России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4336-9452

мл. науч. сотр. ФГБУ ФНКЦ ФХМ

Россия, Москва

Андрей Владимирович Заборовский

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com

д-р мед. наук, доц., зав. каф. фармакологии ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Владимир Вячеславович Евдокимов

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9281-579X

д-р мед. наук, проф., нач. управления науки ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Николай Германович Андреев

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5136-0140

канд. мед. наук, доц., доц. каф.пропедевтики внутренних болезней и гастроэнтерологии ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Михаил Кумарович Девкота

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3736-4196

врач-специалист отд-ния микробиологического анализа Клинического центра COVID-19, преподаватель каф. фармакологии ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Алексей Константинович Фоменко

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1794-7263

врач-специалист отд-ния микробиологического анализа Клинического центра COVID-19, преподаватель каф. фармакологии ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Вадим Александрович Харьковский

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8659-3502

врач-специалист отд-ния микробиологического анализа Клинического центра COVID-19 ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Павел Олегович Асадулин

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5236-1770

врач-специалист отд-ния микробиологического анализа Клинического центра COVID-19 ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Сергей Андреевич Кучер

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7981-1786

врач-специалист отд-ния микробиологического анализа Клинического центра COVID-19 ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Александра Сергеевна Черёмушкина

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1089-4322

студентка лечебного фак-та ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Олег Олегович Янушевич

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4293-8465

акад. РАН, д-р мед. наук, проф., ректор, зав. каф. пародонтологии ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Игорь Вениаминович Маев

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6114-564X

акад. РАН, д-р мед. наук, проф., зав. каф. пропедевтики внутренних болезней и гастроэнтерологии лечебного фак-та ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Нателла Ильинична Крихели

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8035-0638

д-р мед. наук, проф., зав. каф. клинической стоматологии ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Олег Валерьевич Левченко

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0857-9398

д-р мед. наук, проф. каф. нейрохирургии и нейрореанимации ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова»

Россия, Москва

Елена Николаевна Ильина

ФБУН «Научно-исследовательский институт системной биологии и медицины» Роспотребнадзора

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0130-5079

чл.-кор. РАН, проф. РАН, д-р биол. наук, гл. науч. сотр. ФБУН НИИ СБМ

Россия, Москва

Вадим Маркович Говорун

ФБУН «Научно-исследовательский институт системной биологии и медицины» Роспотребнадзора

Email: olgagaleeva546@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0837-8764

акад. РАН, д-р биол. наук, проф., врио дир. ФБУН НИИ СБМ

Россия, Москва

Список литературы

  1. Caselli E, Fabbri C, D'Accolti M, et al. Defining the oral microbiome by whole-genome sequencing and resistome analysis: the complexity of the healthy picture. BMC Microbiol. 2020;20(1):120. doi: 10.1186/s12866-020-01801-y
  2. Pace CC, McCullough GH. The association between oral microorgansims and aspiration pneumonia in the institutionalized elderly: review and recommendations. Dysphagia. 2010;25(4):307-22. doi: 10.1007/s00455-010-9298-9
  3. Mammen MJ, Scannapieco FA, Sethi S. Oral-lung microbiome interactions in lung diseases. Periodontol 2000. 2020;83(1):234-41. doi: 10.1111/prd.12301
  4. Callahan BJ, McMurdie PJ, Rosen MJ, et al. DADA2: High-resolution sample inference from Illumina amplicon data. Nat Methods. 2016;13(7):581-3. doi: 10.1038/nmeth.3869
  5. Davis NM, Proctor DM, Holmes SP, et al. Simple statistical identification and removal of contaminant sequences in marker-gene and metagenomics data. Microbiome. 2018;6(1):226. doi: 10.1186/s40168-018-0605-2
  6. McMurdie PJ, Holmes S. Phyloseq: a bioconductor package for handling and analysis of high-throughput phylogenetic sequence data. Pac Symp Biocomput. 2012:235-46.
  7. Love MI, Huber W, Anders S. Moderated estimation of fold change and dispersion for RNA-seq data with DESeq2. Genome Biol. 2014;15(12):550. doi: 10.1186/s13059-014-0550-8
  8. Castro-Nallar E, Bendall ML, Pérez-Losada M, et al. Composition, taxonomy and functional diversity of the oropharynx microbiome in individuals with schizophrenia and controls. PeerJ. 2015;3:e1140. doi: 10.7717/peerj.1140
  9. Li Q, Pu Y, Lu H, et al. Porphyromonas, Treponema, and Mogibacterium promote IL8/IFNγ/TNFα-based pro-inflammation in patients with medication-related osteonecrosis of the jaw. J Oral Microbiol. 2021;13(1). doi: 10.1080/20002297.2020.1851112
  10. Nguyen L, McCord KA, Bui DT, et al. Sialic acid-containing glycolipids mediate binding and viral entry of SARS-CoV-2. Nat Chem Biol. 2022;18(1):81-90. doi: 10.1038/s41589-021-00924-1
  11. Bouchet V, Hood DW, Li J, et al. Host-derived sialic acid is incorporated into Haemophilus influenzae lipopolysaccharide and is a major virulence factor in experimental otitis media. Proc Natl Acad Sci USA. 2003;100(15):8898-903. doi: 10.1073/pnas.1432026100
  12. Honarmand Ebrahimi K. SARS-CoV-2 spike glycoprotein-binding proteins expressed by upper respiratory tract bacteria may prevent severe viral infection. FEBS Lett. 2020;594(11):1651-60. doi: 10.1002/1873-3468.13845
  13. Nardelli C, Gentile I, Setaro M, et al. Nasopharyngeal Microbiome Signature in COVID-19 Positive Patients: Can We Definitively Get a Role to Fusobacterium periodonticum? Front Cell Infect Microbiol. 2021;11:625581. doi: 10.3389/fcimb.2021.625581
  14. Liu J, Liu S, Zhang Z, et al. Association between the nasopharyngeal microbiome and metabolome in patients with COVID-19. Synth Syst Biotechnol. 2021;6(3):135-43. doi: 10.1016/j.synbio.2021.06.002
  15. Zhang L, Fan Y, Su H, et al. Chlorogenic acid methyl ester exerts strong anti-inflammatory effects via inhibiting the COX-2/NLRP3/NF-κB pathway. Food Funct. 2018;9(12):6155-64. doi: 10.1039/c8fo01281d
  16. Brinig MM, Lepp PW, Ouverney CC, et al. Prevalence of bacteria of division TM7 in human subgingival plaque and their association with disease. Appl Environ Microbiol. 2003;69(3):1687-94. doi: 10.1128/AEM.69.3.1687-1694.2003
  17. Chipashvili O, Utter DR, Bedree JK, et al. Episymbiotic Saccharibacteria suppresses gingival inflammation and bone loss in mice through host bacterial modulation. Cell Host Microbe. 2021;29(11):1649-62.e7. doi: 10.1016/j.chom.2021.09.009
  18. He X, McLean JS, Edlund A, et al. Cultivation of a human-associated TM7 phylotype reveals a reduced genome and epibiotic parasitic lifestyle. Proc Natl Acad Sci USA. 2015;112(1):244-9. doi: 10.1073/pnas.1419038112
  19. Bor B, Bedree JK, Shi W, et al. Saccharibacteria (TM7) in the Human Oral Microbiome. J Dent Res. 2019;98(5):500-9. doi: 10.1177/0022034519831671

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Распределение числа пациентов с диагностированным COVID-19 по возрасту, полу, степени поражения легких (KT) и потребности в дополнительной подаче кислорода.

Скачать (112KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема биоинформатической обработки последовательностей ампликонов гена 16s рРНК образцов пациентов.

Скачать (178KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Тепловая карта представленностей родов прокариот в образцах ротоглотки 156 пациентов с различной степенью поражения легких (обозначено желтым, оранжевым и фиолетовым цветом в верхней панели; КТ). Цвета тепловой карты отражают значения представленностей соответствующих бактериальных родов после преобразования CLR (centered log ratio transform).

Скачать (599KB)
Метаданные
5. Рис. 4: а – график сходства таксономического состава (b-разнообразия) метагеномов пациентов с разной степенью поражения легких по KT: KT-1 (n=77), KT-2 (n=66), KT-3 (n=13) на основании NMDS по видовому разнообразию (метрика различия: мера Брея–Кертиса) методом главных компонент; b – таксономическое разнообразие (a-разнообразие) микробиоты пациентов с разной степенью поражения легких по KT: KT-1 (n=77), KT-2 (n=66), KT-3 (n=13), рассчитанное как индекс Шеннона.

Скачать (115KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Вклад групп метаданных в вариацию дисперсии таксономического состава микробиоты образцов пациентов. Физиологические показатели: пол, возраст. Хронические заболевания: хронические болезни сердечно-сосудистой системы, ХОБЛ, сахарный диабет, воспалительные заболевания кишечника. Состояние пациентов: степень тяжести пневмонии по данным КТ, потребность в дополнительном O2, прием антибиотиков в течение месяца до госпитализации. Стоматологические показатели: стоматологический статус, индекс PMA, индекс PHP, индекс КПУз.

Скачать (101KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Анализ дифференциальной представленности 16s ампликонов бактерий, ассоциированных с тяжелой (КТ>2, n=79) и легкой (КТ=1, n=77) степенями поражения легких пациентов. Анализ проводился с использованием метода DeSeq2: a – ASV, воспроизводящиеся в ≥20 итерациях из 25; b – ASV, воспроизводящиеся в ≥15 итерациях из 25. ASV бактерий, которые ассоциированы с высокой степенью поражения легких у пациентов, показаны столбиками, направленными вправо; с легкой степенью поражения легких у пациентов – влево. Справа и слева от столбцов отображен уровень статистической значимости (a), рассчитанный в результате анализа для каждого дифференциально представленного ASV.

Скачать (447KB)
Метаданные

© ООО "Консилиум Медикум", 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
 
 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).