Aim: To identify features of the taxonomic composition of the oropharyngeal microbiota of COVID-19 patients with different disease severity.
Materials and methods: The study group included 156 patients hospitalized with confirmed diagnosis of COVID-19 in the clinical medical center of Yevdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry between April and June 2021. There were 77 patients with mild pneumonia according to CT (CT1) and 79 patients with moderate to severe pneumonia (CT2 and CT3). Oropharyngeal swabs were taken when the patient was admitted to the hospital. Total DNA was isolated from the samples, then V3V4 regions of the 16s rRNA gene were amplified, followed by sequencing using Illumina HiSeq 2500 platform. DADA2 algorithm was used to obtain amplicon sequence variants (ASV).
Results: When comparing the microbial composition of the oropharynx of the patients with different forms of pneumonia, we have identified ASVs associated with the development of both mild and severe pneumonia outside hospital treatment. Based on the results obtained, ASVs associated with a lower degree of lung damage belong predominantly to the class of Gram-negative Firmicutes (Negativicutes), to various classes of Proteobacteria, as well as to the order Fusobacteria. In turn, ASVs associated with a greater degree of lung damage belong predominantly to Gram-positive classes of Firmicutes Bacilli and Clostridia. While being hospitalized, patients with severe pneumonia demonstrated negative disease dynamics during treatment significantly more often.
Conclusion: We have observed differences in the taxonomic composition of the oropharyngeal microbiota in patients with different forms of pneumonia developed outside hospital treatment against COVID-19. Such differences might be due to the presumed barrier function of the oropharyngeal microbiota, which reduces the risk of virus titer increase.
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 V3V4 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.
Keywords: COVID-19; SARS-CoV-2; metagenome; microbiota; oral cavity.