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The Gut-Lung crosstak: a modular element - L'axe intestins : poumons comme élément modulable - Msc Yvona ZIVIC
The Gut-Lung crosstak: A modular element
L'axe intestins : Poumons comme élément modulable
Msc Yvona ZIVIC
L’axe Intestins-Poumons : un élément inter-modulateur
Les maladies sont des réactions, infra-cliniques au début, à des bactéries, microbes, virus induisant dans l’organisme des tentatives pour s’adapter et intégrer une information nouvelle. L’état pathologique reflète un désordre fonctionnel, biologique ou physique se manifestant par des symptômes que la médecine moderne s’évertue à combattre. Cependant, l’être humain est aussi un système ouvert, pouvant être stimulé par des facteurs environnementaux aidant l’autorégulation de ses organes et fonctions face à un pathogène. Ainsi, la compréhension d’une organisation cartésienne et systémique des organes du corps humain peut être complétée par une conception binaire. Cette dernièrereflète une organisation moléculaire, biochimique, intégrant les organes dans une perception globale où existe une certaine cohérence au niveau informationnel, es organes étant interconnectés par paires en rapport avec leur fonction plus que leur anatomie. Dans cette conception, les cellules communiquent entre elles non seulement par leurs réactions biomoléculaires et chimiques mais aussi par leurs propriétés électromagnétiques, les membranes cellulaires subissant des modifications électriques révélant à quel point la matière vivante a une capacité intrinsèque de constante réception, transformation et émissionde biophotons (Ruth, Popp). La COVID-19 met en évidence cette interconnexion fonctionnelle dans la relation entre la muqueuse respiratoire et le microbiote intestinal. En effet, ces deux muqueuses sont affectées lorsque la diversité de leur microbiome est réduite, induisant une dysbiose, l’altération des structures épithéliales et un état inflammatoire disruptif du système immunitaire. Les bactéries commensales du microbiote intestinal chez l’homme ont un rôle majeur dans la maturation et la modulation dusystème immunitaire, comme dans la migration des précurseurs hématopoïétiques de la moelle osseuse, et un rôle essentiel dans la fonction pulmonaire par exemple en stimulant les réponses antivirales des poumons. Plusieurs études ont évalué l’hypothèse selon laquelle les endotoxines et les cytokines du microbiote intestinal voyagent via la circulation sanguine pour se nicher dans les poumons(Salvaet al. 2010, Bo et al. 2014, Szajewska et al. 2016, Su et al. 2020). Ces travaux nous ont permis de comprendre que l’axe Poumon-Intestin fonctionne comme un échange bidirectionnel, révélant l’importance de renforcer le microbiote intestinal pour éviter le désordre pulmonaire, pour envoyer des signaux de modulation à l’immunité innée avant l’apparition d’une infection virale et, pour nous aider à maintenir l’activité antivirale des cellules épithéliales et immunitaires, essentielle pour contrôler la réplication virale. La muqueuse des poumons et celle des intestins sont toutes deux des cibles pour l’entrée et la réplication du virus. Les récepteurs du ACE2 ayant une expression très importante au niveau des muqueuses orales et intestinales, ces deux sites sont des routes d’infection, expliquant l’importance des désordres gastriques et intestinaux provoqués par le SARS-CoV-2 et de quelle façon l’ACE2 participe au maintien de l’homéostasie et de l’immunité du microbiome pulmonaire et intestinal. Le degré de sévérité du COVID-19 a ainsi été rapporté à une déplétion en certaines espèces bactériennes, ouvrant la voie à de futurs essais cliniques explorant l’influence de l’axe Poumon-Intestin pour aider au contrôle de l’infection du SARS-CoV-2 et nous permettant à une modulation plus fine de l’immunité locale.
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Summary English
The Gut-Lung crosstalk: a modular element
Diseases are reactions, starting with infra-clinical signs, to information, be it bacterial, microbial, or viral inducing attempts of the body to adapt and integrate the novel information. A pathological state reflects a functional, biological, and physical disruption. In modern medicine, we are at war against symptoms. Yet, human beings can also be considered as open systems, stimulated by environmental factors supporting the autoregulation of organs and functions when facing pathogens. Our mindset categorizes organs in either a cartesian, systemic organization or a binary one. The binary concept reflects a molecular and biochemical organization integrating organs in a global perception, with coherence at informational level, where organs are interconnected by pairs according to functional rather than anatomical aspects. In that concept, cells communicate not only via biomolecular chemical reactions but thanks to their electromagnetic properties, cells’ membranes undergo electrical modifications revealing that the living matter has an intrinsic capacity for constant reception, transformation, and emission of biophotons (Ruth, Popp). In COVID-19 disease, this functional interconnection of organs is evidenced in the relation between the respiratory mucosa and the gut microbiome. These two mucous membranes are affected when the diversity of their microbiome is reduced, inducing dysbiosis, alteration of epithelial structures, inflammation, and immune disruption. The human gut commensal microbiota has an essential role in the maturation and modulation of the immune system, as the migration of bone marrow hematopoietic precursors and the pulmonary function, as the stimulation of antiviral responses in the lungs. Several studies in the past have evaluated the hypothesis that gut microbiota endotoxins and cytokines travel via the bloodstream to a lung niche (Salva et al. 2010, Bo et al. 2014, Szajewska et al. 2016, Suet al. 2020). These have helped us understand the Lung-Gut axis as bidirectional crosstalk, teaching us to reinforce the gut for avoiding lung diseases, sending signals modulating the innate immunity prior to a viral infection, and maintaining the epithelial and immune cells' antiviral activity essential for controlling viral replication. Lung and gut mucosa are both targets for virus entry and replication. With a high expression of the ACE2 receptors in oral and gut mucosa, both locations are infectious routes explaining the damages of SARS-CoV-2 on the digestive system and how ACE2 participate in lung and gut microbiome homeostasis and immunity. COVID-19 severity has also been related to the depletion of several bacterial species, paving the way for further clinical trials exploring the Lung-Gut axis as a modulator in SARS-CoV-2 infection control and fine-tuning of local immunity.
Msc Yvona ZIVIC
L’axe Intestins-Poumons : un élément inter-modulateur
Les maladies sont des réactions, infra-cliniques au début, à des bactéries, microbes, virus induisant dans l’organisme des tentatives pour s’adapter et intégrer une information nouvelle. L’état pathologique reflète un désordre fonctionnel, biologique ou physique se manifestant par des symptômes que la médecine moderne s’évertue à combattre. Cependant, l’être humain est aussi un système ouvert, pouvant être stimulé par des facteurs environnementaux aidant l’autorégulation de ses organes et fonctions face à un pathogène. Ainsi, la compréhension d’une organisation cartésienne et systémique des organes du corps humain peut être complétée par une conception binaire. Cette dernièrereflète une organisation moléculaire, biochimique, intégrant les organes dans une perception globale où existe une certaine cohérence au niveau informationnel, es organes étant interconnectés par paires en rapport avec leur fonction plus que leur anatomie. Dans cette conception, les cellules communiquent entre elles non seulement par leurs réactions biomoléculaires et chimiques mais aussi par leurs propriétés électromagnétiques, les membranes cellulaires subissant des modifications électriques révélant à quel point la matière vivante a une capacité intrinsèque de constante réception, transformation et émissionde biophotons (Ruth, Popp). La COVID-19 met en évidence cette interconnexion fonctionnelle dans la relation entre la muqueuse respiratoire et le microbiote intestinal. En effet, ces deux muqueuses sont affectées lorsque la diversité de leur microbiome est réduite, induisant une dysbiose, l’altération des structures épithéliales et un état inflammatoire disruptif du système immunitaire. Les bactéries commensales du microbiote intestinal chez l’homme ont un rôle majeur dans la maturation et la modulation dusystème immunitaire, comme dans la migration des précurseurs hématopoïétiques de la moelle osseuse, et un rôle essentiel dans la fonction pulmonaire par exemple en stimulant les réponses antivirales des poumons. Plusieurs études ont évalué l’hypothèse selon laquelle les endotoxines et les cytokines du microbiote intestinal voyagent via la circulation sanguine pour se nicher dans les poumons(Salvaet al. 2010, Bo et al. 2014, Szajewska et al. 2016, Su et al. 2020). Ces travaux nous ont permis de comprendre que l’axe Poumon-Intestin fonctionne comme un échange bidirectionnel, révélant l’importance de renforcer le microbiote intestinal pour éviter le désordre pulmonaire, pour envoyer des signaux de modulation à l’immunité innée avant l’apparition d’une infection virale et, pour nous aider à maintenir l’activité antivirale des cellules épithéliales et immunitaires, essentielle pour contrôler la réplication virale. La muqueuse des poumons et celle des intestins sont toutes deux des cibles pour l’entrée et la réplication du virus. Les récepteurs du ACE2 ayant une expression très importante au niveau des muqueuses orales et intestinales, ces deux sites sont des routes d’infection, expliquant l’importance des désordres gastriques et intestinaux provoqués par le SARS-CoV-2 et de quelle façon l’ACE2 participe au maintien de l’homéostasie et de l’immunité du microbiome pulmonaire et intestinal. Le degré de sévérité du COVID-19 a ainsi été rapporté à une déplétion en certaines espèces bactériennes, ouvrant la voie à de futurs essais cliniques explorant l’influence de l’axe Poumon-Intestin pour aider au contrôle de l’infection du SARS-CoV-2 et nous permettant à une modulation plus fine de l’immunité locale.
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Summary English
The Gut-Lung crosstalk: a modular element
Diseases are reactions, starting with infra-clinical signs, to information, be it bacterial, microbial, or viral inducing attempts of the body to adapt and integrate the novel information. A pathological state reflects a functional, biological, and physical disruption. In modern medicine, we are at war against symptoms. Yet, human beings can also be considered as open systems, stimulated by environmental factors supporting the autoregulation of organs and functions when facing pathogens. Our mindset categorizes organs in either a cartesian, systemic organization or a binary one. The binary concept reflects a molecular and biochemical organization integrating organs in a global perception, with coherence at informational level, where organs are interconnected by pairs according to functional rather than anatomical aspects. In that concept, cells communicate not only via biomolecular chemical reactions but thanks to their electromagnetic properties, cells’ membranes undergo electrical modifications revealing that the living matter has an intrinsic capacity for constant reception, transformation, and emission of biophotons (Ruth, Popp). In COVID-19 disease, this functional interconnection of organs is evidenced in the relation between the respiratory mucosa and the gut microbiome. These two mucous membranes are affected when the diversity of their microbiome is reduced, inducing dysbiosis, alteration of epithelial structures, inflammation, and immune disruption. The human gut commensal microbiota has an essential role in the maturation and modulation of the immune system, as the migration of bone marrow hematopoietic precursors and the pulmonary function, as the stimulation of antiviral responses in the lungs. Several studies in the past have evaluated the hypothesis that gut microbiota endotoxins and cytokines travel via the bloodstream to a lung niche (Salva et al. 2010, Bo et al. 2014, Szajewska et al. 2016, Suet al. 2020). These have helped us understand the Lung-Gut axis as bidirectional crosstalk, teaching us to reinforce the gut for avoiding lung diseases, sending signals modulating the innate immunity prior to a viral infection, and maintaining the epithelial and immune cells' antiviral activity essential for controlling viral replication. Lung and gut mucosa are both targets for virus entry and replication. With a high expression of the ACE2 receptors in oral and gut mucosa, both locations are infectious routes explaining the damages of SARS-CoV-2 on the digestive system and how ACE2 participate in lung and gut microbiome homeostasis and immunity. COVID-19 severity has also been related to the depletion of several bacterial species, paving the way for further clinical trials exploring the Lung-Gut axis as a modulator in SARS-CoV-2 infection control and fine-tuning of local immunity.
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