COVID-19患者における口腔内細菌叢の異常は、症状の重症度および局所免疫・炎症反応と関連している。横断的研究

Oral Microbiome Dysbiosis Is Associated With Symptoms Severity and Local Immune/Inflammatory Response in COVID-19 Patients: A Cross-Sectional Study.

抄録

ヒトの口腔内マイクロバイオーム（HOM）は、腸内に次いで2番目に大きな微生物群集であり、特に口腔咽頭を経由して体内に侵入するウイルスを含む、いくつかの局所的および全身的な疾患の発症および進行に影響を及ぼす可能性がある。しかし、COVID-19を引き起こす新型パンデミック・ヒトコロナウイルスSARS-CoV-2は、中咽頭を主な複製部位とする数多くの呼吸器系ウイルスの一つであるにもかかわらず、この重要な点は明らかにされていない。特に、HOMの非細菌成分（真菌、ウイルス）についてはデータがなく、その代わりに他の疾患に重要であることが示されています。そこで本研究では、COVID-19の患者におけるHOMを定義し、そのプロファイルと臨床疾患との関連性を明らかにすることを目的とした。口腔洗浄液75サンプルを全ゲノム塩基配列解析し、口腔内の細菌、真菌、ウイルスを同時に同定しました。HOMプロファイルと局所的なウイルス複製を関連付けるために、口腔内のSARS-CoV-2量をデジタル液滴PCRで定量化した。さらに、炎症性サイトカイン（L-6、IL-17、TNFα、GM-CSF）の局所放出と分泌型免疫グロブリンA（sIgA）の産生を測定することで、局所の炎症と分泌型免疫反応もそれぞれ評価した。その結果、COVID-19患者では、マッチドコントロールと比較して、α-diversity値が有意に低下し、種の豊富さも低下するなど、口腔内の細菌叢が存在することが明らかになりました。口腔内細菌叢は、症状の重症度（＝0.006）や局所的な炎症の増加（＜0.01）と相関していたことは注目に値する。同様に、症状の重い患者では粘膜のsIgA反応が低下していた（＝0.02）ことから、局所的な免疫反応はウイルス感染の早期制御に重要であり、その正しい発達はHOMプロファイルに影響されることが示唆された。結論として、今回のデータは、HOMプロファイルがSARS-CoV-2感染に対する個人の感受性を定義する上で重要であり、炎症やウイルスの複製を促進する、あるいはむしろ保護的なIgA反応を誘導する可能性を示唆している。微生物群集の変化がSARS-CoV-2複製の原因なのか結果なのかを判断することはできないが、これらのパラメータは個別化治療やワクチン開発のためのマーカーとして考慮されるかもしれない。

The human oral microbiome (HOM) is the second largest microbial community after the gut and can impact the onset and progression of several localized and systemic diseases, including those of viral origin, especially for viruses entering the body via the oropharynx. However, this important aspect has not been clarified for the new pandemic human coronavirus SARS-CoV-2, causing COVID-19 disease, despite it being one of the many respiratory viruses having the oropharynx as the primary site of replication. In particular, no data are available about the non-bacterial components of the HOM (fungi, viruses), which instead has been shown to be crucial for other diseases. Consistent with this, this study aimed to define the HOM in COVID-19 patients, to evidence any association between its profile and the clinical disease. Seventy-five oral rinse samples were analyzed by Whole Genome Sequencing (WGS) to simultaneously identify oral bacteria, fungi, and viruses. To correlate the HOM profile with local virus replication, the SARS-CoV-2 amount in the oral cavity was quantified by digital droplet PCR. Moreover, local inflammation and secretory immune response were also assessed, respectively by measuring the local release of pro-inflammatory cytokines (L-6, IL-17, TNFα, and GM-CSF) and the production of secretory immunoglobulins A (sIgA). The results showed the presence of oral dysbiosis in COVID-19 patients compared to matched controls, with significantly decreased alpha-diversity value and lower species richness in COVID-19 subjects. Notably, oral dysbiosis correlated with symptom severity ( = 0.006), and increased local inflammation ( < 0.01). In parallel, a decreased mucosal sIgA response was observed in more severely symptomatic patients ( = 0.02), suggesting that local immune response is important in the early control of virus infection and that its correct development is influenced by the HOM profile. In conclusion, the data presented here suggest that the HOM profile may be important in defining the individual susceptibility to SARS-CoV-2 infection, facilitating inflammation and virus replication, or rather, inducing a protective IgA response. Although it is not possible to determine whether the alteration in the microbial community is the cause or effect of the SARS-CoV-2 replication, these parameters may be considered as markers for personalized therapy and vaccine development.