Microbiote des voies respiratoires/poumon/intestin Vs virus

[Nutrimuscle-Conseils]

Integrated gut virome and bacteriome dynamics in COVID-19 patients
Jiabao Cao Gut Microbes Volume 13, 2021 - Issue 1

SARS-CoV-2 is the cause of the current global pandemic of COVID-19; this virus infects multiple organs, such as the lungs and gastrointestinal tract. The microbiome in these organs, including the bacteriome and virome, responds to infection and might also influence disease progression and treatment outcome. In a cohort of 13 COVID-19 patients in Beijing, China, we observed that the gut virome and bacteriome in the COVID-19 patients were notably different from those of five healthy controls.

We identified a bacterial dysbiosis signature by observing reduced diversity and viral shifts in patients, and among the patients, the bacterial/viral compositions were different between patients of different severities, although these differences are not entirely distinguishable from the effect of antibiotics. Severe cases of COVID-19 exhibited a greater abundance of opportunistic pathogens but were depleted for butyrate-producing groups of bacteria compared with mild to moderate cases.

We replicated our findings in a mouse COVID-19 model, confirmed virome differences and bacteriome dysbiosis due to SARS-CoV-2 infection, and observed that immune/infection-related genes were differentially expressed in gut epithelial cells during infection, possibly explaining the virome and bacteriome dynamics. Our results suggest that the components of the microbiome, including the bacteriome and virome, are affected by SARS-CoV-2 infections, while their compositional signatures could reflect or even contribute to disease severity and recovery processes.

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SARS-CoV-2 infection in nonhuman primates alters the composition and functional activity of the gut microbiota
Harry Sokol Gut Microbes Volume 13, 2021 - Issue 1

The current pandemic of coronavirus disease (COVID) 2019 constitutes a global public health issue. Regarding the emerging importance of the gut-lung axis in viral respiratory infections, analysis of the gut microbiota’s composition and functional activity during a severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection might be instrumental in understanding and controling COVID 19.

We used a nonhuman primate model (the macaque), that recapitulates mild COVID-19 symptoms, to analyze the effects of a SARS-CoV-2 infection on dynamic changes of the gut microbiota. 16S rRNA gene profiling and analysis of β diversity indicated significant changes in the composition of the gut microbiota with a peak at 10–13 days post-infection (dpi). Analysis of bacterial abundance correlation networks confirmed disruption of the bacterial community at 10–13 dpi. Some alterations in microbiota persisted after the resolution of the infection until day 26. Some changes in the relative bacterial taxon abundance associated with infectious parameters. Interestingly, the relative abundance of Acinetobacter (Proteobacteria) and some genera of the Ruminococcaceae family (Firmicutes) was positively correlated with the presence of SARS-CoV-2 in the upper respiratory tract. Targeted quantitative metabolomics indicated a drop in short-chain fatty acids (SCFAs) and changes in several bile acids and tryptophan metabolites in infected animals. The relative abundance of several taxa known to be SCFA producers (mostly from the Ruminococcaceae family) was negatively correlated with systemic inflammatory markers while the opposite correlation was seen with several members of the genus Streptococcus.

Collectively, SARS-CoV-2 infection in a nonhuman primate is associated with changes in the gut microbiota’s composition and functional activity.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

L'infection par le SRAS-CoV-2 chez les primates non humains altère la composition et l'activité fonctionnelle du microbiote intestinal
Harry Sokol Gut Microbes Volume 13, 2021 - Numéro 1

La pandémie actuelle de maladie à coronavirus (COVID) 2019 constitue un problème de santé publique mondial. En ce qui concerne l'importance émergente de l'axe intestin-poumon dans les infections respiratoires virales, l'analyse de la composition et de l'activité fonctionnelle du microbiote intestinal au cours d'une infection par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) pourrait être déterminante pour comprendre et contrôler COVID 19.

Nous avons utilisé un modèle de primate non humain (le macaque), qui récapitule les symptômes légers du COVID-19, pour analyser les effets d'une infection par le SRAS-CoV-2 sur les changements dynamiques du microbiote intestinal. Le profilage du gène de l'ARNr 16S et l'analyse de la diversité β ont indiqué des changements significatifs dans la composition du microbiote intestinal avec un pic 10 à 13 jours après l'infection (dpi). L'analyse des réseaux de corrélation d'abondance bactérienne a confirmé la perturbation de la communauté bactérienne à 10-13 dpi. Certaines altérations du microbiote ont persisté après la résolution de l'infection jusqu'au jour 26. Certains changements dans l'abondance relative des taxons bactériens associés aux paramètres infectieux. Fait intéressant, l'abondance relative d'Acinetobacter (Proteobacteria) et de certains genres de la famille des Ruminococcaceae (Firmicutes) était positivement corrélée avec la présence du SRAS-CoV-2 dans les voies respiratoires supérieures. La métabolomique quantitative ciblée a indiqué une baisse des acides gras à chaîne courte (AGCC) et des modifications de plusieurs acides biliaires et métabolites du tryptophane chez les animaux infectés. L'abondance relative de plusieurs taxons connus pour être des producteurs d'AGCC (principalement de la famille des Ruminococcaceae) était négativement corrélée avec les marqueurs inflammatoires systémiques tandis que la corrélation inverse a été observée avec plusieurs membres du genre Streptococcus.

Collectivement, l'infection par le SRAS-CoV-2 chez un primate non humain est associée à des changements dans la composition et l'activité fonctionnelle du microbiote intestinal

[Nutrimuscle-Conseils]

Gut bacterial dysbiosis and instability is associated with the onset of complications and mortality in COVID-19
David Schult Gut Microbes Volume 14, 2022 - Issue 1

There is a growing debate about the involvement of the gut microbiome in COVID-19, although it is not conclusively understood whether the microbiome has an impact on COVID-19, or vice versa, especially as analysis of amplicon data in hospitalized patients requires sophisticated cohort recruitment and integration of clinical parameters. Here, we analyzed fecal and saliva samples from SARS-CoV-2 infected and post COVID-19 patients and controls considering multiple influencing factors during hospitalization. 16S rRNA gene sequencing was performed on fecal and saliva samples from 108 COVID-19 and 22 post COVID-19 patients, 20 pneumonia controls and 26 asymptomatic controls. Patients were recruited over the first and second corona wave in Germany and detailed clinical parameters were considered. Serial samples per individual allowed intra-individual analysis. We found the gut and oral microbiota to be altered depending on number and type of COVID-19-associated complications and disease severity. The occurrence of individual complications was correlated with low-risk (e.g., Faecalibacterium prausznitzii) and high-risk bacteria (e.g., Parabacteroides ssp.).

We demonstrated that a stable gut bacterial composition was associated with a favorable disease progression. Based on gut microbial profiles, we identified a model to estimate mortality in COVID-19. Gut microbiota are associated with the occurrence of complications in COVID-19 and may thereby influencing disease severity. A stable gut microbial composition may contribute to a favorable disease progression and using bacterial signatures to estimate mortality could contribute to diagnostic approaches. Importantly, we highlight challenges in the analysis of microbial data in the context of hospitalization.

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Traduction de l'étude

La dysbiose et l'instabilité bactériennes intestinales sont associées à l'apparition de complications et à la mortalité dans le COVID-19
David Schult Gut Microbes Volume 14, 2022 - Numéro 1

Il y a un débat croissant sur l'implication du microbiome intestinal dans le COVID-19, bien que l'on ne sache pas de manière concluante si le microbiome a un impact sur le COVID-19, ou vice versa, d'autant plus que l'analyse des données d'amplicon chez les patients hospitalisés nécessite une cohorte sophistiquée recrutement et intégration des paramètres cliniques. Ici, nous avons analysé des échantillons fécaux et de salive de patients et de témoins infectés par le SRAS-CoV-2 et post-COVID-19 en tenant compte de plusieurs facteurs d'influence pendant l'hospitalisation. Le séquençage du gène de l'ARNr 16S a été réalisé sur des échantillons fécaux et de salive de 108 patients COVID-19 et 22 patients post-COVID-19, 20 témoins de pneumonie et 26 témoins asymptomatiques. Les patients ont été recrutés au cours de la première et de la deuxième vague corona en Allemagne et des paramètres cliniques détaillés ont été pris en compte. Des échantillons en série par individu ont permis une analyse intra-individuelle. Nous avons constaté que le microbiote intestinal et buccal était altéré en fonction du nombre et du type de complications associées au COVID-19 et de la gravité de la maladie. La survenue de complications individuelles était corrélée avec les bactéries à faible risque (par exemple, Faecalibacterium prausznitzii) et à haut risque (par exemple, Parabacteroides ssp.).

Nous avons démontré qu'une composition bactérienne intestinale stable était associée à une progression favorable de la maladie. Sur la base des profils microbiens intestinaux, nous avons identifié un modèle pour estimer la mortalité dans le COVID-19. Le microbiote intestinal est associé à la survenue de complications dans le COVID-19 et peut ainsi influencer la gravité de la maladie. Une composition microbienne intestinale stable peut contribuer à une progression favorable de la maladie et l'utilisation de signatures bactériennes pour estimer la mortalité pourrait contribuer aux approches diagnostiques. Surtout, nous soulignons les défis de l'analyse des données microbiennes dans le contexte de l'hospitalisation.

[Nutrimuscle-Conseils]

Association of gut-related metabolites with respiratory symptoms in COVID-19: A proof-of-concept study
Muhammad Zubair Israr Nutrition Volume 96, April 2022, 111585

Highlights
• Gut-related metabolites are impaired in patients with COVID-19.
• Dietary markers of gut health are associated with COVID-19 symptoms (breathlessness and temperature).
• A trend of worse mortality from COVID-19 is shown in patients with reduced levels of betaine.

Gut-related metabolites have been linked with respiratory disease. The crosstalk between the gut and lungs suggests that gut health may be compromised in COVID-19. The aims of the present study were to analyze a panel of gut-related metabolites (acetyl-L-carnitine, betaine, choline, L-carnitine, trimethylamine, and trimethylamine N-oxide) in patients with COVID-19, matched with healthy individuals and patients with non-COVID-19 respiratory symptoms. As results, metabolites from this panel were impaired in patients with COVID-19 and were associated with the symptoms of breathlessness and temperature, and it was possible to differentiate between COVID-19 and asthma.

Preliminary results showed that lower levels of betaine appeared to be associated with poor outcomes in patients with COVID-19, suggesting betaine as a marker of gut microbiome health.

[Nutrimuscle-Conseils]

We focused on the choline and carnitine pathways, which are derived from dietary sources of red meat, fish, and eggs and converge into a common metabolite, TMAO. TMAO is formed from the bacterial cleavage of trimethylamine [6]. Differences in metabolite levels were only observed between patients with COVID-19 and those with asthma. Previous studies have shown that choline, betaine, and L-carnitine are lower in asthmatic patients and suggest the possibility of supplementation to improve symptoms of asthma.

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Bacterial microbiota in upper respiratory tract of COVID-19 and influenza patients
Somruthai Rattanaburi, November 13, 2021

The upper respiratory tract is inhabited by diverse range of commensal microbiota which plays a role in protecting the mucosal surface from pathogens. Alterations of the bacterial community from respiratory viral infections could increase the susceptibility to secondary infections and disease severities. We compared the upper respiratory bacterial profiles among Thai patients with influenza or COVID-19 by using 16S rDNA high-throughput sequencing based on MiSeq platform. The Chao1 richness was not significantly different among groups, whereas the Shannon diversity of Flu A and Flu B groups were significantly lower than Non-Flu & COVID-19 group. The beta diversity revealed that the microbial communities of influenza (Flu A and Flu B), COVID-19, and Non-Flu & COVID-19 were significantly different; however, the comparison of the community structure was similar between Flu A and Flu B groups.

The bacterial classification revealed that Enterobacteriaceae was predominant in influenza patients, while Staphylococcus and Pseudomonas were significantly enriched in the COVID-19 patients. These implied that respiratory viral infections might be related to alteration of upper respiratory bacterial community and susceptibility to secondary bacterial infections. Moreover, the bacteria that observed in Non-Flu & COVID-19 patients had high abundance of Streptococcus, Prevotella, Veillonella, and Fusobacterium.

This study provides the basic knowledge for further investigation of the relationship between upper respiratory microbiota and respiratory disease which might be useful for better understanding the mechanism of viral infectious diseases.

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Traduction de l'étude

Microbiote bactérien dans les voies respiratoires supérieures des patients atteints de COVID-19 et de la grippe
Somruthai Rattanaburi, le 13 novembre 2021

Les voies respiratoires supérieures sont habitées par une gamme variée de microbiote commensal qui joue un rôle dans la protection de la surface muqueuse contre les agents pathogènes. Les altérations de la communauté bactérienne dues aux infections virales respiratoires pourraient augmenter la sensibilité aux infections secondaires et la gravité de la maladie. Nous avons comparé les profils bactériens des voies respiratoires supérieures chez les patients thaïlandais atteints de grippe ou de COVID-19 en utilisant le séquençage à haut débit d'ADNr 16S basé sur la plateforme MiSeq. La richesse Chao1 n'était pas significativement différente entre les groupes, alors que la diversité Shannon des groupes Grippe A et Grippe B était significativement inférieure à celle du groupe Non-Grippe & COVID-19. La diversité bêta a révélé que les communautés microbiennes de la grippe (grippe A et grippe B), COVID-19 et non-grippe et COVID-19 étaient significativement différentes ; cependant, la comparaison de la structure communautaire était similaire entre les groupes Grippe A et Grippe B.

La classification bactérienne a révélé que les Enterobacteriaceae étaient prédominantes chez les patients grippaux, tandis que Staphylococcus et Pseudomonas étaient significativement enrichis chez les patients COVID-19. Celles-ci impliquaient que les infections virales respiratoires pourraient être liées à l'altération de la communauté bactérienne des voies respiratoires supérieures et à la sensibilité aux infections bactériennes secondaires. De plus, les bactéries observées chez les patients non grippaux et COVID-19 présentaient une forte abondance de Streptococcus, Prevotella, Veillonella et Fusobacterium.

Cette étude fournit les connaissances de base pour une enquête plus approfondie sur la relation entre le microbiote des voies respiratoires supérieures et les maladies respiratoires, ce qui pourrait être utile pour mieux comprendre le mécanisme des maladies infectieuses virales.

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Preexisting antibodies targeting SARS-CoV-2 S2 cross-react with commensal gut bacteria and impact COVID-19 vaccine induced immunity
Liqiu Jia Gut Microbes Volume 14, 2022 - Issue 1 13 Sep 2022

The origins of preexisting SARS-CoV-2 cross-reactive antibodies and their potential impacts on vaccine efficacy have not been fully clarified. In this study, we demonstrated that S2 was the prevailing target of the preexisting S protein cross-reactive antibodies in both healthy human and SPF mice. A dominant antibody epitope was identified on the connector domain of S2 (1147-SFKEELDKYFKNHT-1160, P144), which could be recognized by preexisting antibodies in both human and mouse. Through metagenomic sequencing and fecal bacteria transplant, we demonstrated that the generation of S2 cross-reactive antibodies was associated with commensal gut bacteria. Furthermore, six P144 reactive monoclonal antibodies were isolated from naïve SPF mice and were proven to cross-react with commensal gut bacteria collected from both human and mouse.

A variety of cross-reactive microbial proteins were identified using LC-MS, of which E. coli derived HSP60 and HSP70 proteins were confirmed to be able to bind to one of the isolated monoclonal antibodies. Mice with high levels of preexisting S2 cross-reactive antibodies mounted higher S protein specific binding antibodies, especially against S2, after being immunized with a SARS-CoV-2 S DNA vaccine. Similarly, we found that levels of preexisting S2 and P144-specific antibodies correlated positively with RBD binding antibody titers after two doses of inactivated SARS-CoV-2 vaccination in human.

Collectively, our study revealed an alternative origin of preexisting S2-targeted antibodies and disclosed a previously neglected aspect of the impact of gut microbiota on host anti-SARS-CoV-2 immunity.

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Traduction de l'étude

Les anticorps préexistants ciblant le SRAS-CoV-2 S2 réagissent de manière croisée avec les bactéries intestinales commensales et ont un impact sur l'immunité induite par le vaccin COVID-19
Liqiu Jia Gut Microbes Volume 14, 2022 - Numéro 1 13 septembre 2022

Les origines des anticorps à réaction croisée SARS-CoV-2 préexistants et leurs impacts potentiels sur l'efficacité du vaccin n'ont pas été entièrement clarifiés. Dans cette étude, nous avons démontré que S2 était la cible prédominante des anticorps préexistants à réaction croisée de la protéine S chez les souris humaines et SPF en bonne santé. Un épitope d'anticorps dominant a été identifié sur le domaine connecteur de S2 (1147-SFKEELDKYFKNHT-1160, P144), qui pourrait être reconnu par des anticorps préexistants chez l'homme et la souris. Grâce au séquençage métagénomique et à la greffe de bactéries fécales, nous avons démontré que la génération d'anticorps à réaction croisée S2 était associée aux bactéries intestinales commensales. De plus, six anticorps monoclonaux réactifs au P144 ont été isolés à partir de souris SPF naïves et il a été prouvé qu'ils réagissaient de manière croisée avec des bactéries intestinales commensales prélevées à la fois sur des humains et des souris.

Une variété de protéines microbiennes à réaction croisée ont été identifiées par LC-MS, parmi lesquelles les protéines HSP60 et HSP70 dérivées d'E. coli ont été confirmées capables de se lier à l'un des anticorps monoclonaux isolés. Les souris avec des niveaux élevés d'anticorps préexistants à réaction croisée S2 ont monté des anticorps de liaison spécifiques à la protéine S plus élevée, en particulier contre S2, après avoir été immunisées avec un vaccin SARS-CoV-2 S DNA. De même, nous avons constaté que les niveaux d'anticorps préexistants spécifiques de S2 et P144 étaient corrélés positivement avec les titres d'anticorps de liaison RBD après deux doses de vaccination SARS-CoV-2 inactivée chez l'homme.

Collectivement, notre étude a révélé une origine alternative des anticorps préexistants ciblés sur S2 et a révélé un aspect précédemment négligé de l'impact du microbiote intestinal sur l'immunité anti-SARS-CoV-2 de l'hôte.

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Antibiotics and probiotics impact gut antimicrobial resistance gene reservoir in COVID-19 patients
Qi Su Gut Microbes, Volume 14, Issue 1 2022

Dysbiosis of gut microbiota is well-described in patients with coronavirus 2019 (COVID-19), but the dynamics of antimicrobial resistance genes (ARGs) reservoir, known as resistome, is less known. Here, we performed longitudinal fecal metagenomic profiling of 142 patients with COVID-19, characterized the dynamics of resistome from diagnosis to 6 months after viral clearance, and reported the impact of antibiotics or probiotics on the ARGs reservoir.

Antibiotic-naive patients with COVID-19 showed increased abundance and types, and higher prevalence of ARGs compared with non-COVID-19 controls at baseline. Expansion in resistome was mainly driven by tetracycline, vancomycin, and multidrug-resistant genes and persisted for at least 6 months after clearance of SARS-CoV-2. Patients with expanded resistome exhibited increased prevalence of Klebsiella sp. and post-acute COVID-19 syndrome.

Antibiotic treatment resulted in further increased abundance of ARGs whilst oral probiotics (synbiotic formula, SIM01) significantly reduced the ARGs reservoir in the gut microbiota of COVID-19 patients during the acute infection and recovery phase. Collectively, these findings shed new insights on the dynamic of ARGs reservoir in COVID-19 patients and the potential role of microbiota-directed therapies in reducing the burden of accumulated ARGs.

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Traduction de l'étude

Les antibiotiques et les probiotiques ont un impact sur le réservoir de gènes de résistance aux antimicrobiens intestinaux chez les patients atteints de COVID-19
Qi Su Gut Microbes, Volume 14, Numéro 1 2022

La dysbiose du microbiote intestinal est bien décrite chez les patients atteints du coronavirus 2019 (COVID-19), mais la dynamique du réservoir des gènes de résistance aux antimicrobiens (ARG), connu sous le nom de résistome, est moins connue. Ici, nous avons effectué un profilage métagénomique fécal longitudinal de 142 patients atteints de COVID-19, caractérisé la dynamique du résistome du diagnostic à 6 mois après la clairance virale et signalé l'impact des antibiotiques ou des probiotiques sur le réservoir d'ARG.

Les patients naïfs d'antibiotiques atteints de COVID-19 ont montré une abondance et des types accrus, et une prévalence plus élevée d'ARG par rapport aux témoins non COVID-19 au départ. L'expansion du résistome était principalement due à la tétracycline, à la vancomycine et aux gènes multirésistants et a persisté pendant au moins 6 mois après l'élimination du SRAS-CoV-2. Les patients avec un résistome élargi présentaient une prévalence accrue de Klebsiella sp. et le syndrome COVID-19 post-aigu.

Le traitement antibiotique a entraîné une augmentation supplémentaire de l'abondance d'ARG tandis que les probiotiques oraux (formule synbiotique, SIM01) ont considérablement réduit le réservoir d'ARG dans le microbiote intestinal des patients COVID-19 pendant la phase d'infection aiguë et de récupération. Ensemble, ces découvertes apportent de nouvelles informations sur la dynamique du réservoir d'ARG chez les patients atteints de COVID-19 et sur le rôle potentiel des thérapies dirigées par le microbiote dans la réduction du fardeau des ARG accumulés.