Papel de las biopelículas de Pseudomonas aeruginosa en las exacerbaciones en pacientes con bronquiectasias con y sin enfermedad pulmonar obstructiva crónica

Este proyecto estudiará la asociación entre la infección crónica por AP en las vías respiratorias y la formación de biopelículas en las siguientes poblaciones de pacientes: 1-bronquiectasias no asociadas a fibrosis quística (BQ) y 2-bronquiectasias con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (BQ-EPOC). El objetivo primario es determinar la asociación entre infección crónica por AP, presencia de biopelículas de AP y peor evolución de la enfermedad medida principalmente por el número de exacerbaciones por año (resultado primario) días hasta la próxima exacerbación, calidad de Vida y Volumen espiratorio (FEV1) y biomarcadores inflamatorios (resultados secundarios). Para ello, se compararán estos parámetros en pacientes con infección crónica por AP y con presencia de biofilms de AP en esputo (identificados por FISH-CLSM) vs aquellos con AP sin infección crónica y sin biofilms (control negativo) en cada estudio población (BE y BE-EPOC). Los investigadores analizarán, al reclutamiento y secuencialmente (3 determinaciones), diversos aspectos de los biofilms que se detallan en la metodología. Además, mediante la comparación del microbioma antes, durante y después de cada agudización, los investigadores intentarán identificar aquellos patrones microbianos que conllevan un mayor riesgo de agudización, aquellos con un papel protector frente a la infección crónica por AP y su relación con los biofilms.

El diagnóstico de biopelículas aún no se implementa de forma rutinaria en la práctica clínica para las infecciones por enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) y bronquiectasias (BE) no FQ. Las primeras guías para el diagnóstico y tratamiento de las infecciones por biopelículas se publicaron en 2015 e incluían muchas infecciones asociadas a biopelículas, pero no la EPOC ni la EB. De hecho, existen muy pocos estudios sobre la presencia de biopelículas de AP en estas poblaciones y sobre su posible papel en las exacerbaciones. Sin embargo, existe evidencia científica sólida de que las biopelículas de PA están asociadas con infecciones respiratorias crónicas en pacientes con fibrosis quística (FQ) y son la causa principal de su mayor morbilidad y mortalidad. Se ha informado que durante la infección pulmonar crónica por PA en la FQ, la PA se adapta a diferentes nichos en los pulmones. Tanto las bacterias mucoides (biopelículas) como las no mucoides (planctónicas) están presentes en el esputo. Las células con mayor tasa de mutación desarrollan multirresistencia a muchos antibióticos y su tasa de crecimiento in situ es menor, ya que las bacterias disminuyen su metabolismo condicionado por el alto consumo de oxígeno polimorfonuclear. Sin embargo, hasta el momento nada de esto se ha descrito en pacientes con EB; de hecho, existen muy pocos estudios sobre la presencia de biopelículas de AP en estas poblaciones, y no se ha demostrado su papel en las agudizaciones. Además, hay poca evidencia de la asociación de la disbiosis del microbioma con la colonización crónica por PA y durante las exacerbaciones.

La colonización crónica por AP está presente en el 12-27% de los pacientes con EB y EB-EPOC, y conlleva un peor pronóstico (3 veces el riesgo de mortalidad) y hasta 7 veces el riesgo de ingreso hospitalario, con una media de una exacerbación adicional por paciente y año. En estos pacientes la erradicación de la AP es difícil, a pesar de que un tratamiento antimicrobiano adecuado reduce la carga bacteriana y el número de agudizaciones y mejora la función pulmonar y la calidad de vida. Uno de los principales retos en pacientes con EB es la erradicación de la AP, especialmente durante las primeras etapas de colonización por este patógeno. En esta situación, se recomienda un tratamiento antibiótico agresivo. Sin embargo, esta erradicación falla en un porcentaje notable de casos. Además del aumento de multirresistencia en PA, incluso frente a quinolonas, su capacidad para producir biopelículas y sobrevivir en ellas es una de las razones del fracaso de la erradicación. Aunque la presencia de AP en el esputo es un factor de mal pronóstico en EB, aún no se han identificado y caracterizado biopelículas (es decir, su presencia, tamaño, cantidad de alginato y estado metabólico) en el esputo de estas poblaciones. Recientemente se ha descrito la presencia de biofilms en muestras de lavado broncoalveolar (BAL) por microscopía de barrido láser confocal (CLSM) en pacientes pediátricos con EB, incluso en aquellas muestras en las que el cultivo fue negativo. Este hallazgo llama la atención sobre la falta de estudios sobre biofilm en EB y la importancia de mejorar las herramientas diagnósticas para la detección en muestras respiratorias, especialmente en pacientes con agudizaciones recurrentes a pesar de tratamiento antibiótico.

Entre el 30 y el 50% de los pacientes con EPOC moderada o grave tienen EB. Su prevalencia aumenta con la gravedad de la EPOC, mientras que el 5-10% de los pacientes con EB tienen EPOC. Los pacientes con EPOC y EB forman un grupo clínico con características propias (mayor producción de esputo y purulencia, mayor disnea y número de agudizaciones), peor pronóstico, posibles implicaciones terapéuticas y mayor mortalidad. Aunque las causas de las exacerbaciones aún no se comprenden bien, se cree que las infecciones bacterianas están involucradas en aproximadamente la mitad de los casos La PA es uno de los patógenos más frecuentes aislados de estas exacerbaciones y se asocia con una mayor mortalidad. El PA del esputo de pacientes con EPOC crónicamente infectados tiende a ser menos citotóxico y móvil y produce más biopelícula que el PA de las muestras de sangre. Por tanto, algunos autores sugieren que la EPOC, la EB y la FQ presentan patrones de infección y evolución similares. Siguiendo este razonamiento, nuestra hipótesis es que los biofilms de AP podrían ser uno de los mecanismos patogénicos asociados tanto a la persistencia de infecciones como a la frecuencia y gravedad de las agudizaciones en pacientes con EB (con o sin EPOC). Sin embargo, se necesita más investigación utilizando las recomendaciones de las guías actuales para confirmar esta hipótesis.

Algunos autores que han estudiado la disbiosis microbiana en las agudizaciones de la EPOC han visto que, junto con la inflamación eosinofílica, se asocia a agudizaciones más graves y mayor caída de la función pulmonar. Los estudios longitudinales del microbioma en el esputo de pacientes con EB sugieren que el manejo de la infección bronquial crónica se puede mejorar con una terapia que sea específica para su microbioma, teniendo en cuenta la carga del patógeno, la estabilidad de la comunidad y la aguda. y respuestas comunitarias crónicas a los antibióticos. Sin embargo, las fluctuaciones del microbioma y su papel predictivo en las agudizaciones de las bronquiectasias aún no se han estudiado en profundidad. El estudio de las variaciones en el microbioma antes y durante la agudización podría revelar nuevas dianas terapéuticas que pueden tener impacto en el manejo de los pacientes. Los resultados podrían ayudar a determinar la necesidad de administrar tratamiento antimicrobiano en pacientes con cultivos microbiológicos negativos durante la agudización. Existe evidencia de que una flora bucal equilibrada podría tener un papel protector frente a la colonización de la saliva por PA; sin embargo, aún no se ha descrito un patrón de microbioma con efecto protector de las vías respiratorias superiores frente a la AP en pacientes con EB y su relación con las biopelículas de AP.

Simultáneamente, los biomarcadores sistémicos y las citocinas inflamatorias determinan la importancia potencial de la infección crónica por AP y la producción de biopelículas. Se ha demostrado que la PCR sistémica se correlaciona con puntajes de BE más altos, como FACED y BSI. Sin embargo, no existen estudios longitudinales que evalúen la intensidad y la duración de la inflamación sistémica causada por la infección crónica por AP.

La propagación de la resistencia a los antibióticos y el aumento de la prevalencia de infecciones asociadas a biopelículas está impulsando la demanda de nuevos medios para tratar infecciones bacterianas tan difíciles de erradicar. Recientemente, la OMS publicó una lista de bacterias para las que se necesita con urgencia la investigación de nuevos antibióticos. El descubrimiento y desarrollo de fármacos es una tarea tediosa, larga y costosa que puede llevar cientos de millones de euros y entre 10 y 15 años desde el descubrimiento en el laboratorio hasta la cabecera. Las infecciones crónicas por AP asociadas a BE se tratan típicamente con combinaciones de hasta tres antimicrobianos. A pesar de los cursos periódicos de terapia con múltiples fármacos, la cura efectiva para estas enfermedades está por debajo de los niveles óptimos. Queda claro entonces que se necesitan nuevas opciones terapéuticas para mejorar los resultados positivos en estos pacientes. Nuestro enfoque se centra en el concepto de sinergia, es decir, identificar combinaciones sinérgicas de antibióticos, siendo juntos más efectivos que cuando se usan solos. El objetivo de los investigadores es evaluar sistemáticamente las interacciones sinérgicas de los antibióticos utilizados actualmente y explorar la introducción de otros antibióticos clínicamente aprobados. Dado que su farmacología y toxicidad ya han sido bien documentadas, cualquier combinación antibiótica sinérgica potencial podría progresar a ensayos clínicos a una fracción del costo de desarrollo estándar y en un período de tiempo mucho más corto. Junto con esto, la estrategia de administración mediada por nanoportadores se ha sugerido como un enfoque prometedor en el tratamiento de infecciones resistentes a los medicamentos. La nanotecnología puede proporcionar una plataforma innovadora para abordar el desafío de las infecciones crónicas por PA asociadas a las bronquiectasias, con el potencial de manejar infecciones difíciles de tratar que involucran bacterias multirresistentes (MDR). En particular, los nanovehículos basados ​​en polisacáridos (PS) son vehículos ideales para la encapsulación de antimicrobianos y el alginato es un vehículo ideal para la administración pulmonar debido a sus propiedades mucoadhesivas.