Background & AimsAlthough severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infects gastrointestinal tissues, little is known about the roles of gut commensal microbes in susceptibility to and severity of infection. We investigated changes in fecal microbiomes of patients with SARS-CoV-2 infection during hospitalization and associations with severity and fecal shedding of virus.MethodsWe performed shotgun metagenomic sequencing analyses of fecal samples from 15 patients with Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) in Hong Kong, from February 5 through March 17, 2020. Fecal samples were collected 2 or 3 times per week from time of hospitalization until discharge; disease was categorized as mild (no radiographic evidence of pneumonia), moderate (pneumonia was present), severe (respiratory rate ≥30/min, or oxygen saturation ≤93% when breathing ambient air), or critical (respiratory failure requiring mechanical ventilation, shock, or organ failure requiring intensive care). We compared microbiome data with those from 6 subjects with community-acquired pneumonia and 15 healthy individuals (controls). We assessed gut microbiome profiles in association with disease severity and changes in fecal shedding of SARS-CoV-2.ResultsPatients with COVID-19 had significant alterations in fecal microbiomes compared with controls, characterized by enrichment of opportunistic pathogens and depletion of beneficial commensals, at time of hospitalization and at all timepoints during hospitalization. Depleted symbionts and gut dysbiosis persisted even after clearance of SARS-CoV-2 (determined from throat swabs) and resolution of respiratory symptoms. The baseline abundance of Coprobacillus, Clostridium ramosum, and Clostridium hathewayi correlated with COVID-19 severity; there was an inverse correlation between abundance of Faecalibacterium prausnitzii (an anti-inflammatory bacterium) and disease severity. Over the course of hospitalization, Bacteroides dorei, Bacteroides thetaiotaomicron, Bacteroides massiliensis, and Bacteroides ovatus, which downregulate expression of angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) in murine gut, correlated inversely with SARS-CoV-2 load in fecal samples from patients.ConclusionsIn a pilot study of 15 patients with COVID-19, we found persistent alterations in the fecal microbiome during the time of hospitalization, compared with controls. Fecal microbiota alterations were associated with fecal levels of SARS-CoV-2 and COVID-19 severity. Strategies to alter the intestinal microbiota might reduce disease severity. Although severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infects gastrointestinal tissues, little is known about the roles of gut commensal microbes in susceptibility to and severity of infection. We investigated changes in fecal microbiomes of patients with SARS-CoV-2 infection during hospitalization and associations with severity and fecal shedding of virus. We performed shotgun metagenomic sequencing analyses of fecal samples from 15 patients with Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) in Hong Kong, from February 5 through March 17, 2020. Fecal samples were collected 2 or 3 times per week from time of hospitalization until discharge; disease was categorized as mild (no radiographic evidence of pneumonia), moderate (pneumonia was present), severe (respiratory rate ≥30/min, or oxygen saturation ≤93% when breathing ambient air), or critical (respiratory failure requiring mechanical ventilation, shock, or organ failure requiring intensive care). We compared microbiome data with those from 6 subjects with community-acquired pneumonia and 15 healthy individuals (controls). We assessed gut microbiome profiles in association with disease severity and changes in fecal shedding of SARS-CoV-2. Patients with COVID-19 had significant alterations in fecal microbiomes compared with controls, characterized by enrichment of opportunistic pathogens and depletion of beneficial commensals, at time of hospitalization and at all timepoints during hospitalization. Depleted symbionts and gut dysbiosis persisted even after clearance of SARS-CoV-2 (determined from throat swabs) and resolution of respiratory symptoms. The baseline abundance of Coprobacillus, Clostridium ramosum, and Clostridium hathewayi correlated with COVID-19 severity; there was an inverse correlation between abundance of Faecalibacterium prausnitzii (an anti-inflammatory bacterium) and disease severity. Over the course of hospitalization, Bacteroides dorei, Bacteroides thetaiotaomicron, Bacteroides massiliensis, and Bacteroides ovatus, which downregulate expression of angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) in murine gut, correlated inversely with SARS-CoV-2 load in fecal samples from patients. In a pilot study of 15 patients with COVID-19, we found persistent alterations in the fecal microbiome during the time of hospitalization, compared with controls. Fecal microbiota alterations were associated with fecal levels of SARS-CoV-2 and COVID-19 severity. Strategies to alter the intestinal microbiota might reduce disease severity.

BackgroundSevere acute respiratory syndrome (SARS) is a novel infectious disease with global impact. A virus from the family Coronaviridae has been identified as the cause, but the pathogenesis is still unclear.MethodsPost-mortem tissue samples from six patients who died from SARS in February and March, 2003, and an open lung biopsy from one of these patients were studied by histology and virology. Only one full autopsy was done. Evidence of infection with the SARS-associated coronavirus (SARS-CoV) and human metapneumovirus was sought by reverse-transcriptase PCR and serology. Pathological samples were examined by light and electron microscopy and immunohistochemistry.FindingsAll six patients had serological evidence of recent infection with SARS-CoV. Diffuse alveolar damage was common but not universal. Morphological changes identified were bronchial epithelial denudation, loss of cilia, and squamous metaplasia. Secondary bacterial pneumonia was present in one case. A giant-cell infiltrate was seen in four patients, with a pronounced increase in macrophages in the alveoli and the interstitium of the lung. Haemophagocytosis was present in two patients. The alveolar pneumocytes also showed cytomegaly with granular amphophilic cytoplasm. The patient for whom full autopsy was done had atrophy of the white pulp of the spleen. Electron microscopy revealed viral particles in the cytoplasm of epithelial cells corresponding to coronavirus.InterpretationSARS is associated with epithelial-cell proliferation and an increase in macrophages in the lung. The presence of haemophagocytosis supports the contention that cytokine dysregulation may account, at least partly, for the severity of the clinical disease. The case definition of SARS should acknowledge the range of lung pathology associated with this disease.Published online May 16, 2003 http://image.thelancet.com/extras/03art4347web.pdf

This study was undertaken to evaluate the pregnancy and perinatal outcomes of pregnant women with severe acute respiratory syndrome (SARS).All pregnant women (12) who presented with SARS in Hong Kong between February 1 and July 31, 2003, were included. The pregnancy and perinatal outcomes were collected. Evidence of perinatal transmission of virus was assessed with the SARS-associated coronavirus reverse-transcriptase polymerase chain reaction on cord blood, placenta tissue, and subsequent follow-up of the neonate on serology.Three deaths occurred among the 12 patients, giving a case fatality rate of 25%. Four of the 7 patients (57%) who presented in the first trimester had spontaneous miscarriage. Four of the 5 patients who presented after 24 weeks were delivered preterm. Two mothers recovered without delivery, but their ongoing pregnancies were complicated by intrauterine growth restriction. No newborn infant had clinical SARS and all investigations were negative for SARS.SARS during pregnancy is associated with high incidences of spontaneous miscarriage, preterm delivery, and intrauterine growth restriction. There is no evidence of perinatal SARS infection among infants born to these mothers.

Objective Although COVID-19 is primarily a respiratory illness, there is mounting evidence suggesting that the GI tract is involved in this disease. We investigated whether the gut microbiome is linked to disease severity in patients with COVID-19, and whether perturbations in microbiome composition, if any, resolve with clearance of the SARS-CoV-2 virus. Methods In this two-hospital cohort study, we obtained blood, stool and patient records from 100 patients with laboratory-confirmed SARS-CoV-2 infection. Serial stool samples were collected from 27 of the 100 patients up to 30 days after clearance of SARS-CoV-2. Gut microbiome compositions were characterised by shotgun sequencing total DNA extracted from stools. Concentrations of inflammatory cytokines and blood markers were measured from plasma. Results Gut microbiome composition was significantly altered in patients with COVID-19 compared with non-COVID-19 individuals irrespective of whether patients had received medication (p<0.01). Several gut commensals with known immunomodulatory potential such as Faecalibacterium prausnitzii , Eubacterium rectale and bifidobacteria were underrepresented in patients and remained low in samples collected up to 30 days after disease resolution. Moreover, this perturbed composition exhibited stratification with disease severity concordant with elevated concentrations of inflammatory cytokines and blood markers such as C reactive protein, lactate dehydrogenase, aspartate aminotransferase and gamma-glutamyl transferase. Conclusion Associations between gut microbiota composition, levels of cytokines and inflammatory markers in patients with COVID-19 suggest that the gut microbiome is involved in the magnitude of COVID-19 severity possibly via modulating host immune responses. Furthermore, the gut microbiota dysbiosis after disease resolution could contribute to persistent symptoms, highlighting a need to understand how gut microorganisms are involved in inflammation and COVID-19.

BackgroundThe goal of this study was to characterize viral loads and factors affecting viral clearance in persons with severe influenza

Objective Although severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) RNA was detected in faeces of patients with COVID-19, the activity and infectivity of the virus in the GI tract during disease course is largely unknown. We investigated temporal transcriptional activity of SARS-CoV-2 and its association with longitudinal faecal microbiome alterations in patients with COVID-19. Design We performed RNA shotgun metagenomics sequencing on serial faecal viral extractions from 15 hospitalised patients with COVID-19. Sequencing coverage of the SARS-CoV-2 genome was quantified. We assessed faecal microbiome composition and microbiome functionality in association with signatures of faecal SARS-CoV-2 infectivity. Results Seven (46.7%) of 15 patients with COVID-19 had stool positivity for SARS-CoV-2 by viral RNA metagenomic sequencing. Even in the absence of GI manifestations, all seven patients showed strikingly higher coverage (p=0.0261) and density (p=0.0094) of the 3’ vs 5’ end of SARS-CoV-2 genome in their faecal viral metagenome profile. Faecal viral metagenome of three patients continued to display active viral infection signature (higher 3’ vs 5’ end coverage) up to 6 days after clearance of SARS-CoV-2 from respiratory samples. Faecal samples with signature of high SARS-CoV-2 infectivity had higher abundances of bacterial species Collinsella aerofaciens , Collinsella tanakaei , Streptococcus infantis , Morganella morganii , and higher functional capacity for nucleotide de novo biosynthesis, amino acid biosynthesis and glycolysis, whereas faecal samples with signature of low-to-none SARS-CoV-2 infectivity had higher abundances of short-chain fatty acid producing bacteria, Parabacteroides merdae , Bacteroides stercoris , Alistipes onderdonkii and Lachnospiraceae bacterium 1_1_57FAA . Conclusion This pilot study provides evidence for active and prolonged ‘quiescent’ GI infection even in the absence of GI manifestations and after recovery from respiratory infection of SARS-CoV-2. Gut microbiota of patients with active SARS-CoV-2 GI infection was characterised by enrichment of opportunistic pathogens, loss of salutary bacteria and increased functional capacity for nucleotide and amino acid biosynthesis and carbohydrate metabolism.

Background Long-term complications after COVID-19 are common, but the potential cause for persistent symptoms after viral clearance remains unclear. Objective To investigate whether gut microbiome composition is linked to post-acute COVID-19 syndrome (PACS), defined as at least one persistent symptom 4 weeks after clearance of the SARS-CoV-2 virus. Methods We conducted a prospective study of 106 patients with a spectrum of COVID-19 severity followed up from admission to 6 months and 68 non-COVID-19 controls. We analysed serial faecal microbiome of 258 samples using shotgun metagenomic sequencing, and correlated the results with persistent symptoms at 6 months. Results At 6 months, 76% of patients had PACS and the most common symptoms were fatigue, poor memory and hair loss. Gut microbiota composition at admission was associated with occurrence of PACS. Patients without PACS showed recovered gut microbiome profile at 6 months comparable to that of non-COVID-19 controls. Gut microbiome of patients with PACS were characterised by higher levels of Ruminococcus gnavus , Bacteroides vulgatus and lower levels of Faecalibacterium prausnitzii . Persistent respiratory symptoms were correlated with opportunistic gut pathogens, and neuropsychiatric symptoms and fatigue were correlated with nosocomial gut pathogens, including Clostridium innocuum and Actinomyces naeslundii (all p<0.05). Butyrate-producing bacteria, including Bifidobacterium pseudocatenulatum and Faecalibacterium prausnitzii showed the largest inverse correlations with PACS at 6 months. Conclusion These findings provided observational evidence of compositional alterations of gut microbiome in patients with long-term complications of COVID-19. Further studies should investigate whether microbiota modulation can facilitate timely recovery from post-acute COVID-19 syndrome.

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infects intestinal cells, and might affect the intestinal microbiota. We investigated changes in the fecal fungal microbiomes (mycobiome) of patients with SARS-CoV-2 infection during hospitalization and on recovery.

Background. Better understanding of complications and outcomes of adults hospitalized with respiratory syncytial virus (RSV) infection is necessary. Methods. A retrospective cohort study was conducted on all adults (≥18 years) admitted to 3 acute care general hospitals in Hong Kong with virologically confirmed RSV infection during 2009–2011 (N = 607). Adults hospitalized for seasonal influenza during the period were used for comparison (n = 547). Both infections were prospectively diagnosed following a standard protocol. Independent reviews of chest radiographs were performed by radiologists. Main outcome measures were all-cause death, respiratory failure requiring ventilatory support, and hospitalization duration. Cox proportional hazards models were used for analyses. Results. The mean age of RSV patients was 75 (SD, 16) years; 87% had underlying conditions. Lower respiratory and cardiovascular complications were diagnosed in 71.9% (pneumonia, 42.3%; acute bronchitis, 21.9%; chronic obstructive pulmonary disease/asthma exacerbation, 27.3%) and 14.3% of patients, respectively; 12.5% had bacterial superinfections. Supplemental oxygen and ventilatory support were required in 67.9% and 11.1%, respectively. Crude all-cause mortality was 9.1% and 11.9% within 30 days and 60 days, respectively; mean length of stay of survivors was 12 (SD, 13) days. Advanced age, radiographic pneumonia, requirement for ventilation, bacterial superinfection, and elevated urea level and white blood cell count were independently associated with poorer survival. Systemic corticosteroid use was associated with longer hospitalization and secondary infections. The overall outcomes of survival and length of stay were not significantly different from those in influenza. Conclusions. RSV can cause severe lower respiratory complications in older adults, resulting in respiratory failure, prolonged hospitalization, and high mortality similar to seasonal influenza. Corticosteroids did not seem to improve outcomes. The unmet need for antiviral therapy and vaccination against RSV in adults should be promptly addressed.