Perché un microbioma sano costruisce un forte sistema immunitario che potrebbe aiutare a sconfiggere Covid-19

Un microbioma sano costruisce un forte sistema immunitario che potrebbe aiutare a sconfiggere Covid-19 I microbi che vivono nell'intestino sono fondamentali per una buona salute. Dr_Microbe / iStock / Getty Images Plus

Potresti non saperlo, ma hai un esercito di microbi che vivono dentro di te che sono essenziali per combattere le minacce, incluso il virus che causa COVID-19.

Negli ultimi due decenni gli scienziati hanno scoperto che i nostri corpi ospitano più cellule batteriche di quelle umane. Questa comunità di batteri che vive dentro e sopra di noi - chiamata microbioma - assomiglia a un'azienda, con ogni specie di microbi che svolge lavori specializzati ma tutti lavorano per mantenerci sani. Nell'intestino, i batteri bilanciano la risposta immunitaria contro i patogeni. Questi batteri assicurano che la risposta immunitaria sia efficace ma non così violenta da causare danni collaterali all'ospite.

I batteri nel nostro intestino possono suscitare un'efficace risposta immunitaria contro i virus che non solo infettano l'intestino, come norovirus e rotavirus, ma anche quelli che infettano i polmoni, come il virus dell'influenza. I microbi intestinali benefici fanno questo ordinando alle cellule immunitarie specializzate di produrre potenti proteine ​​antivirali che alla fine eliminano infezione virale. E il corpo di una persona priva di questi batteri intestinali benefici non avrà una risposta immunitaria altrettanto forte ai virus invasori. Di conseguenza, le infezioni potrebbero non essere controllate, con un impatto negativo sulla salute.

Sono un microbiologo affascinato dal modo in cui i batteri modellano la salute umana. Un punto importante della mia ricerca sta cercando di capire come i batteri benefici che popolano il nostro intestino combattono malattie e infezioni. Il mio lavoro più recente si concentra sul collegamento tra un particolare microbo e la gravità del COVID-19 nei pazienti. Il mio obiettivo finale è capire come migliorare il microbioma intestinale con la dieta per evocare una forte risposta immunitaria, non solo per SARS-CoV-2 ma per tutti i patogeni.


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Perché un microbioma sano costruisce un forte sistema immunitario che potrebbe aiutare a sconfiggere covid-19I batteri buoni aiutano il sistema immunitario a scongiurare i microbi dannosi. chombosan / iStock / Getty Images Plus

In che modo i batteri residenti ti mantengono in salute?

La nostra difesa immunitaria fa parte di una complessa risposta biologica contro agenti patogeni dannosi, come virus o batteri. Tuttavia, poiché i nostri corpi sono abitati da trilioni di batteri, virus e funghi per lo più benefici, l'attivazione della nostra risposta immunitaria è strettamente regolata per distinguere tra microbi dannosi e utili.

I nostri batteri sono compagni spettacolari che aiutano diligentemente ad innescare le difese del nostro sistema immunitario per combattere le infezioni. Uno studio fondamentale ha scoperto che i topi trattati con antibiotici che eliminano i batteri nell'intestino hanno mostrato una risposta immunitaria alterata. Questi animali avevano un basso numero di globuli bianchi che combattono il virus, risposte anticorpali deboli e scarsa produzione di una proteina vitale per combattere le infezioni virali e modulare la risposta immunitaria.

In un altro studio, i topi sono stati nutriti Lactobacillus batteri, comunemente usati come probiotici negli alimenti fermentati. Questi microbi hanno ridotto la gravità dell'infezione influenzale. Il Lactobacillus-i topi trattati non hanno perso peso e hanno avuto solo un lieve danno polmonare rispetto ai topi non trattati. Allo stesso modo, altri hanno scoperto che il trattamento dei topi con Lactobacillus protegge da diversi sottotipi di influenza virus e virus respiratorio sinciziale umano - il principale causa di bronchiolite virale e polmonite nei bambini.

Perché un microbioma sano costruisce un forte sistema immunitario che potrebbe aiutare a sconfiggere covid-19Alimenti fermentati come kimchi, barbabietole rosse, aceto di mele, yogurt al latte di cocco, cetrioli sottaceti e crauti possono aiutare a fornire batteri benefici. marekuliasz / iStock / Getty Images Plus

Malattia cronica e microbi

I pazienti con malattie croniche tra cui diabete di tipo 2, obesità e malattie cardiovascolari mostrano un sistema immunitario iperattivo che non riesce a riconoscere uno stimolo innocuo ed è collegato a un microbioma intestinale alterato.

In queste malattie croniche, il microbioma intestinale è privo di batteri che si attivano cellule immunitarie che bloccano la risposta contro batteri innocui nelle nostre viscere. Tale alterazione del microbioma intestinale si osserva anche in bambini partoriti con taglio cesareo, individui che consumano un povero la dieta e anziano.

Negli Stati Uniti, 117 milioni di individui - circa la metà della popolazione adulta - soffre di diabete di tipo 2, obesità, malattie cardiovascolari o una combinazione di esse. Ciò suggerisce che metà degli adulti americani abbia un esercito di microbiomi difettoso.

La ricerca nel mio laboratorio si concentra sull'identificazione dei batteri intestinali che sono fondamentali per la creazione di un sistema immunitario equilibrato, che combatte le infezioni batteriche e virali potenzialmente letali, mentre tollera i batteri benefici dentro e su di noi.

Dato che la dieta influisce sulla diversità dei batteri nell'intestino, i miei studi di laboratorio mostrano come utilizzare la dieta come terapia per malattie croniche. Usando cibi diversi, le persone possono spostare il loro microbioma intestinale in uno che aumenta una sana risposta immunitaria.

Una frazione dei pazienti infetti da SARS-CoV-2, il virus che causa la malattia COVID-19, sviluppa gravi complicazioni che richiedono il ricovero in unità di terapia intensiva. Cosa hanno in comune molti di questi pazienti? Vecchiaia e malattie croniche legate all'alimentazione come obesità, diabete di tipo 2 e malattie cardiovascolari.

Le persone di colore e Latinx sono colpite in modo sproporzionato da obesità, diabete di tipo 2 e malattie cardiovascolari, che sono tutti legati a una cattiva alimentazione. Quindi, non è un caso che questi gruppi hanno subito più morti a causa di COVID-19 rispetto ai bianchi. Questo è il caso non solo negli Stati Uniti ma anche in Gran Bretagna.

Alla scoperta di microbi che predicono la gravità del COVID-19

La pandemia COVID-19 mi ha ispirato a spostare la mia ricerca ed esplorare il ruolo del microbioma intestinale nella risposta immunitaria eccessivamente aggressiva contro l'infezione da SARS-CoV-2.

I miei colleghi e io abbiamo ipotizzato che i pazienti con SARS-CoV-2 in condizioni critiche con condizioni come obesità, diabete di tipo 2 e malattie cardiovascolari presentino un microbioma intestinale alterato che aggrava sindrome da distress respiratorio acuto.

Si ritiene che la sindrome da distress respiratorio acuto, una lesione polmonare pericolosa per la vita, nei pazienti con SARS-CoV-2 si sviluppi da un reazione eccessiva fatale della risposta immunitaria chiamato a tempesta di citochine che provoca un'alluvione incontrollata delle cellule immunitarie nei polmoni. In questi pazienti, la loro risposta immunitaria infiammatoria incontrollata, piuttosto che il virus stesso, causa il lesioni polmonari gravi e insufficienza multiorgano che portano alla morte.

Diversi studi descritto in una recente recensione hanno identificato un microbioma intestinale alterato in pazienti con COVID-19. Tuttavia, manca l'identificazione di batteri specifici all'interno del microbioma che potrebbero predire la gravità del COVID-19.

Per rispondere a questa domanda, i miei colleghi e io abbiamo reclutato pazienti ospedalizzati COVID-19 con sintomi gravi e moderati. Abbiamo raccolto campioni di feci e saliva per determinare se i batteri all'interno dell'intestino e del microbioma orale potessero predire la gravità del COVID-19. L'identificazione dei marcatori del microbioma in grado di predire gli esiti clinici della malattia COVID-19 è fondamentale per aiutare a dare la priorità ai pazienti che necessitano di un trattamento urgente.

Abbiamo dimostrato, in un documento che non è stato ancora sottoposto a revisione paritaria, che la composizione del microbioma intestinale è il più forte predittore della gravità del COVID-19 rispetto alle caratteristiche cliniche del paziente comunemente utilizzate per farlo. Nello specifico, abbiamo identificato che la presenza di un batterio nelle feci - chiamato Enterococcus faecalis- era un robusto predittore di gravità COVID-19. Non sorprendentemente, Enterococcus faecalis è stato associato con cronico infiammazione.

Enterococcus faecalis raccolti dalle feci possono essere coltivati ​​al di fuori del corpo nei laboratori clinici. Quindi, un E. faecalis potrebbe essere un modo economico, rapido e relativamente facile per identificare i pazienti che potrebbero richiedere cure di supporto più e interventi terapeutici per migliorare le loro possibilità di sopravvivenza.

Ma non è ancora chiaro dalla nostra ricerca quale sia il contributo del microbioma alterato nella risposta immunitaria all'infezione da SARS-CoV-2. Uno studio recente lo ha dimostrato L'infezione da SARS-CoV-2 provoca uno squilibrio nelle cellule immunitarie detto Cellule T regolatorie che sono fondamentali per l'equilibrio immunitario.

I batteri del microbioma intestinale sono responsabili del corretta attivazione di quelli T-regolatori cellule. Pertanto, i ricercatori come me devono prelevare ripetuti campioni di feci, saliva e sangue del paziente per un periodo di tempo più lungo per apprendere come il microbioma alterato osservato nei pazienti COVID-19 può modulare la gravità della malattia COVID-19, forse alterando lo sviluppo del T- cellule di regolazione.

In qualità di scienziato latino che studia le interazioni tra dieta, microbioma e immunità, devo sottolineare l'importanza di politiche migliori per migliorare l'accesso a cibi sani, che portano a un microbioma più sano. È anche importante progettare interventi dietetici culturalmente sensibili per le comunità Black e Latinx. Sebbene una dieta di buona qualità potrebbe non prevenire l'infezione da SARS-CoV-2, può trattare le condizioni sottostanti legate alla sua gravità.

Takeaways

  • Il tuo intestino ospita trilioni di batteri che sono vitali per mantenerti in salute.

  • Alcuni di questi microbi aiutano a regolare il sistema immunitario.

  • Una nuova ricerca, che non è stata ancora sottoposta a revisione paritaria, mostra che la presenza di alcuni batteri nell'intestino può rivelare quali persone sono più vulnerabili a un caso più grave di COVID-19.

Circa l'autore

Ana Maldonado-Contreras, assistente professore di microbiologia e sistemi fisiologici, Scuola medica dell'Università del Massachusetts

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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