健康的微生物组可建立强大的免疫系统，有助于击败Covid

您可能不知道，但是您内部生活着一大群微生物，这些微生物对于抵御各种威胁（包括导致COVID-19的病毒）至关重要。

在过去的二十年中，科学家们知道我们的身体比人类的细菌细胞更多。这个生活在我们体内和之上的细菌群落称为微生物组，类似于一家公司，每种微生物都从事专门的工作，但所有微生物都在保持我们的健康。在肠道中，细菌平衡了对病原体的免疫反应。这些细菌可确保免疫反应有效，但强度不高，不会对宿主造成附带损害。

我们肠道中的细菌可以引发针对不仅感染肠道病毒（例如诺如病毒和轮状病毒）而且感染肺部的病毒（如流感病毒）的有效免疫反应。有益的肠道微生物通过命令专门的免疫细胞产生有效的抗病毒蛋白来最终消除病毒感染。缺乏这些有益的肠道细菌的人的身体对入侵病毒的免疫反应不会那么强。结果，感染可能无法得到控制，从而损害了健康。

我是一位微生物学家，着迷于细菌塑造人类健康的方式。我研究的一个重要重点是弄清楚填充我们肠道的有益细菌如何抵抗疾病和感染。我最近的工作集中于患者特定微生物与COVID-19严重程度之间的联系。我的最终目标是弄清楚如何通过饮食来增强肠道微生物组，以引起强烈的免疫反应-不仅针对SARS-CoV-2，还包括所有病原体。

我们的免疫防御是针对有害病原体（例如病毒或细菌）的复杂生物反应的一部分。但是，由于我们的身体居住着数以万亿计的有益细菌，病毒和真菌，因此我们对免疫反应的激活进行了严格的调节，以区分有害微生物和有益微生物。

我们的细菌是与众不同的同伴，他们勤奋地帮助我们增强免疫系统的防御能力以抵抗感染。一项开创性研究发现，用抗生素处理过的可消除肠道细菌的小鼠表现出受损的免疫反应。这些动物的抗病毒白细胞数量低，抗体反应弱，蛋白质产生能力差，这对抵抗病毒感染和调节免疫反应至关重要。

在另一项研究中，给小鼠喂食了乳酸菌细菌，这种细菌通常在发酵食品中用作益生菌。这些微生物降低了流感感染的严重性。与未经治疗的小鼠相比，经乳杆菌治疗的小鼠没有体重减轻，并且仅有轻度的肺损伤。同样，其他人发现用乳杆菌治疗小鼠可预防流感病毒和人类呼吸道合胞病毒的不同亚型-儿童病毒性毛细支气管炎和肺炎的主要原因。

患有2型糖尿病，肥胖症和心血管疾病等慢性疾病的患者表现出机能亢进的免疫系统，该系统无法识别无害的刺激，并且与肠道微生物组的改变有关。

在这些慢性疾病中，肠道微生物组缺乏激活免疫细胞的细菌，这些免疫细胞会阻止肠道对无害细菌的反应。在剖宫产分娩的婴儿，饮食不良的人和老年人中也观察到肠道微生物组的这种改变。

在美国，1.17亿人（约占成年人口的一半）患有2型糖尿病，肥胖症，心血管疾病或上述疾病的综合症。这表明一半的美国成年人携带有缺陷的微生物组。

我实验室的研究重点是识别肠道细菌，这些细菌对于建立平衡的免疫系统至关重要，可以抵抗威胁生命的细菌和病毒感染，同时还能耐受我们体内和自身的有益细菌。

考虑到饮食会影响肠道细菌的多样性，我的实验室研究表明饮食可以用作慢性疾病的治疗方法。人们可以使用不同的食物将肠道微生物组转变为能增强健康免疫反应的微生物组。

感染SARS-CoV-2（会导致COVID-19疾病的病毒）的患者中，有一小部分会出现严重的并发症，需要在重症监护病房住院治疗。这些患者中有多少有共同点？老年和与饮食相关的慢性疾病，例如肥胖，2型糖尿病和心血管疾病。

黑人和拉丁人受肥胖，2型糖尿病和心血管疾病的影响尤其严重，所有这些都与营养不良有关。因此，与白人相比，这些人群死于COVID-19的死亡人数并非偶然。不仅在美国，在英国也是如此。

COVID-19大流行激发了我改变研究方向，并探索了肠道微生物组在针对SARS-CoV-2感染的过度攻击性免疫反应中的作用。

我和我的同事假设，肥胖，2型糖尿病和心血管疾病等重症SARS-CoV-2患者的肠道微生物组发生改变，加重了急性呼吸窘迫综合征。

据认为，SARS-CoV-2患者的急性呼吸窘迫综合征（一种危及生命的肺部损伤）是由免疫应答的致命过度反应（称为细胞因子风暴）发展而来，导致细胞不受控制地涌入肺部。在这些患者中，他们自己的不受控制的炎性免疫反应而非病毒本身会导致严重的肺损伤和多器官衰竭，从而导致死亡。

在最近的一篇综述中描述的几项研究已发现COVID-19患者的肠道微生物组发生了改变。包括Seres Therapeutics，4d Pharma PLC，Evelo Biosciences，VEDANTA bioscience和Finch Therapeutics在内的一些公司最近在癌症，抑郁症和炎症性肠病等疾病疗法方面的工作吸引了投资者的关注。

为了解决这个问题，我和我的同事招募了COVID-19住院的重度和中度症状患者。我们收集了粪便和唾液样本，以确定肠道和口腔微生物组中的细菌是否可以预测COVID-19的严重程度。鉴定可预测COVID-19疾病临床结果的微生物组标志物是帮助确定需要紧急治疗的患者的优先顺序的关键。

在尚未进行同行评审的论文中，我们证明了肠道微生物组的组成与患者通常使用的临床特征相比是COVID-19严重程度的最强预测指标。具体来说，我们确定粪便中存在一种细菌-粪肠球菌-是COVID-19严重程度的可靠预测指标。粪肠球菌与慢性炎症有关并不奇怪。

从粪便中收集的粪肠球菌可以在临床实验室中体外生长。因此，粪大肠埃希菌检测可能是一种经济有效，快速且相对容易的方法，可以识别可能需要更多支持治疗和治疗干预以提高生存机会的患者。

但是，根据我们的研究尚不清楚，改变的微生物组在对SARS-CoV-2感染的免疫反应中起什么作用。最近的一项研究表明，SARS-CoV-2感染会触发称为T调节细胞的免疫细胞失衡，这对免疫平衡至关重要。

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肠道微生物组中的细菌负责这些T调节细胞的正常活化。因此，像我这样的研究人员需要在更长的时间范围内重复采集患者的粪便，唾液和血液样本，以了解在COVID-19患者中观察到的微生物组改变如何调节COVID-19疾病的严重程度，也许是通过改变T-调节细胞。

作为一名研究饮食，微生物组和免疫力之间相互作用的拉美裔科学家，我必须强调制定更好的政策以改善获得健康食品的途径的重要性，从而使微生物组更加健康。为黑人和拉丁裔社区设计对文化敏感的饮食干预措施也很重要。虽然优质饮食可能无法预防SARS-CoV-2感染，但它可以治疗与其严重性有关的潜在疾病。