Consilium MedicumConsilium MedicumConsilium MedicumConsilium Medicum2075-17532542-2170Consilium Medicum64269710.26442/20751753.2025.8.203344ArticlesСтатьиReview ArticleThe relationship between the composition of the gut microbiota and respiratory infection COVID-19: A reviewВзаимосвязь состава микробиоты кишечника и респираторной инфекции COVID-19https://orcid.org/0009-0003-5098-2380KapustinaElizaveta A.КапустинаЕлизавета Анатольевна
Russian Federation

Student

студентка VI курса педиатрического фак-та

danila-sokolov-danila@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0000-7465-6799SokolovDanila V.СоколовДанила Викторович
Russian Federation

Student

студент VI курса лечебного фак-та

danila-sokolov-danila@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0004-2391-6350ZharenkovDaniil A.ЖаренковДаниил Алексеевич
Russian Federation

Student

студент VI курса лечебного фак-та

danila-sokolov-danila@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0008-3554-0572ShushuninaUlyana A.ШушунинаУльяна Алексеевна
Russian Federation

Student

студентка VI курса лечебного фак-та

danila-sokolov-danila@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9939-3443RaevskiiKirill P.РаевскийКирилл Павлович
Russian Federation

Graduate Student

аспирант кафедры терапии фак-та фундаментальной медицины

danila-sokolov-danila@mail.ruPavlov First Saint Petersburg State Medical UniversityФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава РоссииLomonosov Moscow State UniversityФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»07092025278Outpatient issuesПоликлинические вопросы4774820812202415022025Copyright ©; 2025, Consilium MedicumCopyright ©; 2025, ООО "Консилиум Медикум"2025Consilium MedicumООО "Консилиум Медикум"https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0https://consilium.orscience.ru/2075-1753/article/view/642697

The article presents a review of modern foreign and Russian literature, summarizing the data of the influence of intestinal microbiota on COVID-19 course and the components and quantities of microbiota changing due to coronavirus infection. The results of many studies indicate the immune response against new coronavirus infection modulation, including stimulation of the synthesis of cytokines, immunoglobulins, regulation of the expression of viral target receptors and maintaining the tone of the immune system. This principle determines the severity of the disease depending on the state of the microbiota. On the other hand, in addition to respiratory symptoms, gastrointestinal disorders are observed with SARS-CoV-2 infection, which indicates the tropism of the virus to intestinal cells and the effect on the microbiota. The described two-way relationship is called ”gut-lung axis” and opens up opportunities for stimulating the immune response against SARS-CoV-2 and improving the prognosis.

В статье представлен обзор современной зарубежной и отечественной литературы, обобщающий известные данные о влиянии микробиоты кишечника (МК) на течение COVID-19, а также качественном и количественном изменении состава МК под воздействием новой коронавирусной инфекции. Результаты многих исследований говорят о модулировании микроорганизмами кишечника иммунного ответа при новой коронавирусной инфекции, в том числе посредством стимуляции синтеза цитокинов, иммуноглобулинов, регуляции экспрессии рецепторов-мишеней вируса и поддержания тонуса иммунной системы. С одной стороны, такая закономерность находит отражение в различии тяжести течения заболевания в зависимости от состояния МК. С другой стороны, помимо респираторной симптоматики при инфекции SARS-CoV-2 присутствуют расстройства желудочно-кишечного тракта, что свидетельствует о тропности вируса к клеткам кишечника и влиянии на МК. Описанная двусторонняя связь получила название «ось ”кишечник – легкие”» и открывает перспективы для стимуляции иммунного ответа против SARS-CoV-2 и улучшения прогноза.

microbiotaintestineCOVID-19coronavirus infectionimmunitygastrointestinal tractgastrointestinal signs of coronavirus infectionprobioticsмикробиотакишечникCOVID-19коронавирусная инфекцияиммунитетжелудочно-кишечный трактгастроэнтерологические проявления коронавирусной инфекциипробиотикиКожевников А.А., Раскина К.В., Мартынова Е.Ю., и др. Кишечная микробиота: современные представления о видовом составе, функциях и методах исследования. Русский медицинский журнал. 2017;(17):1244-7. Режим доступа: https://www.rmj.ru/articles/gastroenterologiya/Kishechnaya_mikrobiota_sovremennye_predstavleniya_o_vidovom_sostave_funkciyah_i_metodah_issledovaniya/# Ссылка активна на 10.11.2024 [Kozhevnikov AA, Raskina KV, Martynova EYu, et al. Intestinal microbiota: modern concepts of the species composition, functions and diagnostic techniques. Russkii Meditsinskii Zhurnal. 2017;(17):1244-7. Available at: https://www.rmj.ru/articles/gastroenterologiya/Kishechnaya_mikrobiota_sovremennye_predstavleniya_o_vidovom_sostave_funkciyah_i_metodah_issledovaniya/# Accessed: 10.11.2024 (in Russian)].Николаева И.В., Царегородцев А.Д., Шайхиева Г.С. Формирование кишечной микробиоты ребенка и факторы, влияющие на этот процесс. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2018;63(3):13-8 [Nikolaeva IV, Tsaregorodtsev AD, Shaikhieva GS. Formation of the intestinal microbiota of children and the factors that influence this process. Rossiyskiy Vestnik Perinatologii i Pediatrii. 2018;63(3):13-8 (in Russian)]. DOI:10.21508/1027-4065-2018-63-3-13-18Гаус О.В., Беляков Д.Г. Современные взгляды на роль кишечной микробиоты в формировании патологии кишечника. Русский медицинский журнал. 2021;(4):10-6. Режим доступа: https://www.rusmedreview.com/upload/iblock/5fe/10-16.pdf. Ссылка активна на 10.11.2024 [Gaus OV, Belyakov DG. Modern views on the gut microbiota role in intestinal pathology. Russkii Meditsinskii Zhurnal. 2021;(4):10-6. Available at: https://www.rusmedreview.com/upload/iblock/5fe/10-16.pdf. Accessed: 10.11.2024 (in Russian)].Honda K, Littman DR. The microbiota in adaptive immune homeostasis and disease. Nature. 2016;535:75-84. DOI:10.1038/nature18848Таранушенко Т.Е. Единство системы «кишечник — легкие» и роль полезной микробиоты в защите от инфекций. РМЖ. Мать и дитя. 2021;4(4):355-61 [Taranushenko TE. Unity of bowel-lung axis and the role of beneficial microbiota in anti-infectious protection. Russian Journal of Woman and Child Health. 2021;4(4):355-61 (in Russian)]. DOI:10.32364/2618-8430-2021-4-4-355-361Карпеева Ю.С., Кликунова К.А., Платонова А.Г., Балукова Е.В. Микробиота тонкой кишки у больных с COVID-19. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2022;207(11):80-5 [Karpeeva YS, Klikunova KA, Platonova AG, Balukova EV. Microbiota of the small intestine in patients with COVID-19. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2022;207(11):80-5 (in Russian)]. DOI:10.31146/1682-8658-ecg-207-11-80-85Yongjian W, Cheng G, Lantian T, et al. Prolonged presence of SARS-CoV-2 viral RNA in faecal samples. Lancet Gastroenterol Hepatol. 2020;5(5):434-5. DOI:10.1016/S2468-1253(20)30083-2Chen Y, Chen L, Deng Q, et al. The presence of SARS-CoV-2 RNA in the feces of COVID-19 patients. J Med Virol. 2020;92(7):833-40. DOI:10.1002/jmv.25825Jin X, Lian JS, Hu JH, et al. Epidemiological, clinical and virological characteristics of 74 cases of coronavirus-infected disease 2019 (COVID-19) with gastrointestinal symptoms. Gut. 2020;69(6):1002-9. DOI:10.1136/gutjnl-2020-320926Chhibber-Goel J, Gopinathan S, Sharma A. Interplay between severities of COVID-19 and the gut microbiome: implications of bacterial co-infections? Gut Pathog. 2021;13(1):14. DOI:10.1186/s13099-021-00407-7Nagano Y, Itoh K, Honda K. The induction of Treg cells by gut-indigenous Clostridium. Curr Opin Immunol. 2012;24(4):392-7. DOI:10.1016/j.coi.2012.05.007Dumas A, Bernard L, Poquet Y, et al. The role of the lung microbiota and the gut-lung axis in respiratory infectious diseases. Cell Microbiol. 2018;20(12):e12966. DOI:10.1111/cmi.12966Ichinohe T, Pang IK, Kumamoto Y, et al. Microbiota regulates immune defense against respiratory tract influenza A virus infection. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108(13):5354-9. DOI:10.1073/pnas.1019378108Telesford KM, Yan W, Ochoa-Reparaz J, et al. A commensal symbiotic factor derived from Bacteroides fragilis promotes human CD39(+)Foxp3(+) T cells and Treg function. Gut Microbes. 2015;6(4):234-42. DOI:10.1080/19490976.2015.1056973Mazmanian SK, Liu CH, Tzianabos AO, Kasper DL. An immunomodulatory molecule of symbiotic bacteria directs maturation of the host immune system. Cell. 2005;122(1):107-18. DOI:10.1016/j.cell.2005.05.007Eribo OA, du Plessis N, Chegou NN. The Intestinal Commensal, Bacteroides fragilis, Modulates Host Responses to Viral Infection and Therapy: Lessons for Exploration during Mycobacterium tuberculosis Infection. Infect Immun. 2022;90(1):e0032121. DOI:10.1128/IAI.00321-21Zanza C, Romenskaya T, Manetti AC, et al. Cytokine Storm in COVID-19: Immunopathogenesis and Therapy. Medicina (Kaunas). 2022;58(2):144. DOI:10.3390/medicina58020144Montazersaheb S, Hosseiniyan Khatibi SM, Hejazi MS, et al. COVID-19 infection: an overview on cytokine storm and related interventions. Virol J. 2022;19(1):92. DOI:10.1186/s12985-022-01814-1Nagata N, Takeuchi T, Masuoka H, et al. Human Gut Microbiota and Its Metabolites Impact Immune Responses in COVID-19 and Its Complications. Gastroenterology. 2023;164(2):272-88. DOI:10.1053/j.gastro.2022.09.024Yeoh YK, Zuo T, Lui GC, et al. Gut microbiota composition reflects disease severity and dysfunctional immune responses in patients with COVID-19. Gut. 2021;70(4):698-706. DOI:10.1136/gutjnl-2020-323020Mizutani T, Ishizaka A, Koga M, et al. Correlation Analysis between Gut Microbiota Alterations and the Cytokine Response in Patients with Coronavirus Disease during Hospitalization. Microbiol Spectr. 2022;10(2):e0168921. DOI:10.1128/spectrum.01689-21Гуменюк Л.Н., Голод М.В., Силаева Н.В., и др. Изменения микробиоты кишечника и их связь с тяжестью заболевания и некоторыми показателями цитокинового профиля у пациентов с COVID-19. Вестник Российского государственного медицинского университета. 2022;(1):23-30 [Gumenyuk LN, Golod MV, Silaeva NV, et al. Gut microbiota alterations and their relationship to the disease severity and some cytokine profile indicators in patients with COVID-19. Bulletin of Russian State Medical University. 2022;(1):23-30 (in Russian)]. DOI:10.24075/vrgmu.2022.006Sun Z, Song ZG, Liu C, et al. Gut microbiome alterations and gut barrier dysfunction are associated with host immune homeostasis in COVID-19 patients. BMC Med. 2022;20(1):24. DOI:10.1186/s12916-021-02212-0Wang J, Zhu N, Su X, et al. Gut-Microbiota-Derived Metabolites Maintain Gut and Systemic Immune Homeostasis. Cells. 2023;12(5):793. DOI:10.3390/cells12050793Топол И.А., Полякова И.С., Елыкова А.В. Роль кишечной микробиоты в регуляции иммунных реакций в иммунной системе кишечника в условиях стресса и при модуляции ее состава путем введения антибиотиков и пробиотиков. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022;99(6):722-33 [Topol IA, Polyakova IS, Elykova AV. Role of intestinal microbiota in regulation of immune reactions of gut-associated lymphoid tissue under stress and following the modulation of its composition by antibiotics and probiotics administration. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. 2022;99(6):722-33 (in Russian)]. DOI:10.36233/0372-9311-270Тлюстангелова Р.К., Долинный С.В., Пшеничная Н.Ю. Роль короткоцепочечных жирных кислот в патогенезе острых кишечных инфекций и постинфекционных синдромов. Русский медицинский журнал. 2019;10:31-5. Режим доступа: https://www.rmj.ru/articles/infektsionnye_bolezni/Roly_korotkocepochechnyh_ghirnyh_kislot_v_patogeneze_ostryh_kishechnyh_infekciy_i_postinfekcionnyh_sindromov/?utm_source=yandex.ru&utm_medium=organic&utm_campaign=yandex.ru&utm_referrer=yandex.ru#. Ссылка активна на 09.11.2024 [Tlyustangelova RK, Dolinnyy SV, Pshenichnaya NY. The role of short-chain fatty acids in the pathogenesis of acute intestinal infections and post-infectious syndromes. Russkii meditsinskii zhurnal. 2019;10:31–5. Available at: https://www.rmj.ru/articles/infektsionnye_bolezni/Roly_korotkocepochechnyh_ghirnyh_kislot_v_patogeneze_ostryh_kishechnyh_infekciy_i_postinfekcionnyh_sindromov/?utm_source=yandex.ru&utm_medium=organic&utm_campaign=yandex.ru&utm_referrer=yandex.ru#. Accessed: 09.11.2024 (in Russian)].Каннер Е.В., Заплатников А.Л., Каннер И.Д., Фарбер И.М. Пробиотики и противоинфекционная резистентность: современные представления и новые терапевтические возможности. РМЖ. Мать и дитя. 2023;6(2):184-91 [Kanner EV, Zaplatnikov AL, Kanner ID, Farber IM. Probiotics and anti-infective resistance: modern concepts and new therapeutic possibilities. Russian Journal of Woman and Child Health. 2023;6(2):184-91 (in Russian)]. DOI:10.32364/2618-8430-2023-6-2-184-191Zhao Q, Elson CO. Adaptive immune education by gut microbiota antigens. Immunology. 2018;154(1):28-37. DOI:10.1111/imm.12896Ruane D, Brane L, Reis BS, et al. Lung dendritic cells induce migration of protective T cells to the gastrointestinal tract. J Exp Med. 2013;210(9):1871-88. DOI:10.1084/jem.20122762Каннер Е.В., Горелов А.В., Печкуров Д.В., и др. Мукозальная иммунная система пищеварительного и респираторного трактов: возможности профилактики и лечения инфекционных заболеваний. Медицинский совет. 2019;(11):100-7 [Kanner EV, Gorelov AV, Pechkurov DV, et al. Mucosal immune system of digestive and respiratory tracts: possibilities of prevention and treatment of infectious diseases. Meditsinsky Sovet. 2019;(11):100-7 (in Russian)]. DOI:10.21518/2079-701X-2019-11-100-107Бахарев С.Д., Бауло Е.В., Быкова С.В., и др. COVID-19 и тонкая кишка. Терапевтический архив. 2021;93(3):343-7 [Bakharev SD, Baulo EV, Bykova SV, et al. COVID-19 and the small intestine. Terapevticheskii Arkhiv (Ter. Arkh.). 2021;93(3):343-7 (in Russian)]. DOI:10.26442/00403660.2021.03.200662Zhang Y, Yan R, Zhou Q. ACE2, B0AT1, and SARS-CoV-2 spike protein: Structural and functional implications. Curr Opin Struct Biol. 2022;74:102388. DOI:10.1016/j.sbi.2022.102388Солдатова О.В., Горянская И.Я., Намазова Л.Э., Абрамова К.И. Взаимодействие SARS-CoV-2 с кишечной микробиотой. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2023;220(12):59-67 [Soldatova OV, Goryanskaya IY, Namazova LE, Abramova KI. Interaction of SARS-CoV-2 with gut microbiota. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2023;220(12):59-67 (in Russian)]. DOI:10.31146/1682-8658-ecg-220-12-59-67Rajput S, Paliwal D, Naithani M, et al. COVID-19 and Gut Microbiota: A Potential Connection. Indian J Clin Biochem. 2021;36(3):266-77. DOI:10.1007/s12291-020-00948-9de Oliveira GLV, Oliveira CNS, Pinzan CF, et al. Microbiota Modulation of the Gut-Lung Axis in COVID-19. Front Immunol. 2021;12:635471. DOI:10.3389/fimmu.2021.635471Kariyawasam JC, Jayarajah U, Riza R, et al. Gastrointestinal manifestations in COVID-19. Trans R Soc Trop Med Hyg. 2021;115(12):1362-88. DOI:10.1093/trstmh/trab042Щикота А.М., Погонченкова И.В., Турова Е.А., и др. Диарея, ассоциированная с COVID-19. Вопросы питания. 2021;90(6):18-30 [Shchikota AM, Pogonchenkova IV, Turova EA, et al. COVID-19-associated diarrhea. Voprosy Pitaniia. 2021;90(6):18-30 (in Russian)]. DOI:10.33029/0042-8833-2021-90-6-18-30Zuo T, Zhang F, Lui GCY, et al. Alterations in Gut Microbiota of Patients With COVID-19 During Time of Hospitalization. Gastroenterology. 2020;159(3):944-55. DOI:10.1053/j.gastro.2020.05.048Ong J, Young BE, Ong S. COVID-19 in gastroenterology: a clinical perspective. Gut. 2020;69(6):1144-5. DOI:10.1136/gutjnl-2020-321051Новикова В.П., Хавкин А.И., Горелов А.В., Полунина А.В. Ось «легкие–кишечник» и COVID-инфекция. Инфекционные болезни. 2021;19(1):91-6 [Novikova VP, Khavkin AI, Gorelov AV, Polunina AV. The lung-gut axis and COVID-19. Infectious Diseases. 2021;19(1):91-6 (in Russian)]. DOI:10.20953/1729-9225-2021-1-91-96Li S, Zhou Y, Yan D, Wan Y. An Update on the Mutual Impact between SARS-CoV-2 Infection and Gut Microbiota. Viruses. 2022;14(8):1774. DOI:10.3390/v14081774Евдокимова Н.В., Черненькая Т.В. Влияние SARS-CoV-2 на кишечник и его микробиом: что мы знаем и что хотели бы знать. Журнал им. Н.В. Склифосовского Неотложная медицинская помощь. 2023;12(4):658-66 [Evdokimova NV, Chernenkaya TV. The Effect of SARS-CoV-2 on the Gut and Its Microbiome: What We Know and What We Would Like to Know. Russian Sklifosovsky Journal of Emergency Medical Care. 2023;12(4):658-66 (in Russian)]. DOI:10.23934/2223-9022-2023-12-4-658-666Zhang F, Wan Y, Zuo T, et al. Prolonged Impairment of Short-Chain Fatty Acid and L-Isoleucine Biosynthesis in Gut Microbiome in Patients With COVID-19. Gastroenterology. 2022;162(2):548-61. DOI:10.1053/j.gastro.2021.10.013Khan M, Mathew BJ, Gupta P, et al. Gut Dysbiosis and IL-21 Response in Patients with Severe COVID-19. Microorganisms. 2021;9(6):1292. DOI:10.3390/microorganisms9061292Mazzarelli A, Giancola ML, Fontana A, et al. Gut microbiota composition in COVID-19 hospitalized patients with mild or severe symptoms. Front Microbiol. 2022;13:1049215. DOI:10.3389/fmicb.2022.1049215Fan R, Liu S, Sun N, et al. Gut microbiota composition is associated with disease severity and host immune responses in COVID-19. Front Cell Infect Microbiol. 2023;13:1274690. DOI:10.3389/fcimb.2023.1274690Li S, Yang S, Zhou Y, et al. Microbiome Profiling Using Shotgun Metagenomic Sequencing Identified Unique Microorganisms in COVID-19 Patients With Altered Gut Microbiota. Front Microbiol. 2021;12:712081. DOI:10.3389/fmicb.2021.712081Kim HN, Joo EJ, Lee CW, et al. Reversion of Gut Microbiota during the Recovery Phase in Patients with Asymptomatic or Mild COVID-19: Longitudinal Study. Microorganisms. 2021;9:1237. DOI:10.3390/microorganisms9061237Zhou Y, Zhang J, Zhang D, et al. Linking the gut microbiota to persistent symptoms in survivors of COVID-19 after discharge. J Microbiol. 2021;59(10):941-8. DOI:10.1007/s12275-021-1206-5Zhang D, Zhou Y, Ma Y, et al. Gut Microbiota Dysbiosis Correlates With Long COVID-19 at One-Year After Discharge. J Korean Med Sci. 2023;38(15):e120. DOI:10.3346/jkms.2023.38.e120Hill C, Guarner F, Reid G, et al. Expert consensus document. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014;11(8):506-14. DOI:10.1038/nrgastro.2014.66Wischmeyer PE, Tang H, Ren Y, et al. Efficacy of probiotic treatment as post-exposure prophylaxis for COVID-19: A double-blind, Placebo-Controlled Randomized trial. Clin Nutr. 2024;43(1):259-67. DOI:10.1016/j.clnu.2023.11.043Leal-Martínez F, Abarca-Bernal L, García-Pérez A, et al. Effect of a Nutritional Support System to Increase Survival and Reduce Mortality in Patients with COVID-19 in Stage III and Comorbidities: A Blinded Randomized Controlled Clinical Trial. Int J Environ Res Public Health. 2022;19(3):1172. DOI:10.3390/ijerph19031172Ivashkin V, Fomin V, Moiseev S, et al. Efficacy of a Probiotic Consisting of Lacticaseibacillus rhamnosus PDV 1705, Bifidobacterium bifidum PDV 0903, Bifidobacterium longum subsp. infantis PDV 1911, and Bifidobacterium longum subsp. longum PDV 2301 in the Treatment of Hospitalized Patients with COVID-19: a Randomized Controlled Trial. Probiotics Antimicrob Proteins. 2023;15:460-8. DOI:10.1007/s12602-021-09858-5Gooruee R, Pahlavani N, Hadi V, Hadi S. Evaluation of the effect of kefir supplementation on inflammatory markers and clinical and hematological indices in COVID-19 patients; a randomized double-blined clinical trial. Advances in Integrative Medicine. 2024;11(1):10-6. DOI:10.1186/s13063-019-4008-x