Estudio Metagenómico en Derrame Paraneumónico

El derrame paraneumónico (EPP) es un problema clínico frecuente y grave. Entre los pacientes con neumonía adquirida en la comunidad, hasta el 57% de ellos desarrollaría derrame paraneumónico (DPP) y el 7,2% desarrollaría derrame paraneumónico complicado (DPC) y empiema. Los dos últimos, conocidos colectivamente como infección pleural, se asocian con una estancia hospitalaria prolongada, altas tasas de ingreso en la Unidad de Cuidados Intensivos, morbilidad y mortalidad graves.

La piedra angular del tratamiento de la infección pleural es la administración oportuna de los antibióticos apropiados y el drenaje adecuado del líquido pleural. Sin embargo, la elección inicial de antibióticos casi siempre es empírica y solo se puede ajustar cuando se obtienen resultados microbiológicos positivos del líquido pleural o muestras relevantes. De hecho, la comprensión inadecuada de la bacteriología local, el patrón de resistencia a los medicamentos y la falta de orientación local sobre la cobertura antibiótica empírica para la infección pleural han llevado a un comportamiento de prescripción heterogéneo de antibióticos, que es un factor de riesgo significativo de la aparición de resistencia a los medicamentos (p. incidencia de Staphylococcus aureus resistente a la meticilina), complicaciones de las terapias con antibióticos (p. ej., infecciones por Clostridium difficile) y resultados adversos de los pacientes.

El cultivo convencional de derrame pleural se ha considerado como una parte esencial del algoritmo de tratamiento, pero conlleva dos desventajas críticas que pueden limitar la atención clínica:

1. Tiempo de respuesta prolongado Aunque los resultados de la tinción de Gram generalmente pueden estar disponibles en un día, los resultados finales del cultivo y el patrón de sensibilidad antimicrobiana solo regresan después de hasta cinco días. En caso de que la infección pleural no esté bajo control mientras se esperan los resultados del cultivo, los médicos aumentarían a ciegas la cobertura de antibióticos o procederían a intervenciones pleurales adicionales, que pueden evitarse si los resultados microbiológicos pueden estar disponibles a tiempo. El regreso tardío del patrón de sensibilidad al fármaco puede conducir al uso inicial de antibióticos discordantes, lo que ocurrió en 17 a 24 % de los pacientes en dos cohortes locales
2. El cultivo de líquido pleural negativo es común en la infección pleural. Hasta el 40 % del líquido pleural en la infección pleural no pudo revelar ningún microorganismo mediante cultivo convencional, debido a la falla en el cultivo de organismos exigentes y al tratamiento con antibióticos antes del muestreo del líquido pleural. Nuestro grupo de estudio encontró que el 88% de los pacientes con empiema recibieron antibióticos empíricos antes de cualquier intervención pleural, lo que refleja la práctica del mundo real. Aunque la inoculación de líquido pleural en un frasco de hemocultivo puede aumentar el rendimiento del cultivo en la infección pleural en un 20%, todavía está lejos de ser satisfactoria en la práctica clínica. Además, el análisis microbiológico de muestras no respiratorias con frecuencia no es informativo. Por lo tanto, el uso de antibióticos a lo largo del curso del tratamiento es puramente empírico en aquellos pacientes con infección pleural con cultivo negativo. Para superar este problema y la naturaleza a menudo polimicrobiana de las infecciones, actualmente se recomiendan agentes de muy amplio espectro. Por el contrario, la falta de información sobre cultivos bacterianos con una cobertura antibiótica inadecuada se ha asociado con una mayor tasa de mortalidad.

Se han aplicado estudios moleculares sin cultivo para superar las insuficiencias del cultivo convencional en la última década, para caracterizar el espectro de bacterias en la infección pleural y el patrón de resistencia a los antibióticos en un corto período de tiempo e informar decisiones clínicas correctas. La secuenciación de PCR (reacción en cadena de la polimerasa) multiplex con un panel de neumonía puede identificar las bacterias que comúnmente están involucradas en la neumonía. Sin embargo, la etiología de la infección pleural no es completamente una réplica de la neumonía adquirida en la comunidad y, por lo tanto, limita su utilidad. La secuenciación del gen del ácido ribonucleico ribosómico (ARNr) 16S supera al método de cultivo convencional al identificar más bacterias, especialmente anaerobias, en el líquido pleural. Proporciona una solución rentable y de alto rendimiento para examinar la comunidad de microbiota en busca de muestras clínicas con baja biomasa bacteriana y/o alta contaminación genómica del huésped. Sin embargo, tiene una limitación en la detección de microbioma a nivel de especie y puede introducir sesgos de PCR que enmascaran la verdadera composición de la comunidad. Dyrhovden R et al realizaron el primer análisis de secuenciación metagenómica en Noruega para comprender el espectro de bacteriología en el empiema confirmado. Identificaron 385 detecciones bacterianas, mientras que el cultivo detectó 38 (10 %) y la secuenciación basada en PCR/Sanger del gen 16S rRNA detectó 87 (23 %) en 64 pacientes con empiema. Tales hallazgos confirmaron la desventaja del método de cultivo convencional y se requiere una cobertura más amplia de antibióticos para el tratamiento de la infección pleural. Sin embargo, este estudio metagenómico fue de naturaleza retrospectiva, cubrió pacientes con empiema únicamente y no reflejó el espectro completo de infección pleural. Chen et al emplearon un estudio de secuenciación metagenómica con análisis funcional e identificaron dos grupos de microbiomas distintos en la infección pleural, Staphylococcus aureus como especie central (tipo HA-SA) y una comunidad microbiana más diversa (tipo LA-SA), que es diferente de el patrón habitual de bacteriología que se encuentra en los estudios de Hong Kong. También identificaron el resistoma de las bacterias, incluida la resistencia a la tetraciclina y los betalactámicos, que es importante para guiar el régimen antibiótico adecuado en la fase de tratamiento inicial. La interpretación de estos dos estudios fue limitada porque los autores no correlacionaron los resultados microbiológicos con los resultados clínicos de los pacientes. Recientemente, Kanellakis et al confirmaron la naturaleza predominantemente polimicrobiana de la infección pleural mediante el análisis de secuenciación metagenómica del ARNr 16S, con un espectro bacteriano diverso. También identificaron un espectro bacteriológico distinto en casos polimicrobianos y monomicrobianos y correlacionaron la bacteriología con los resultados clínicos.

Dado el hecho de que pueden existir diferencias geográficas en la bacteriología de la infección pleural y los estudios previos no tradujeron las tecnologías modernas de secuenciación molecular para refinar el uso inicial de antibióticos, se desea un estudio prospectivo local que vincule los hallazgos clínicos y de laboratorio utilizando métodos de secuenciación metagenómica más amplios. Presumimos que el amplicón del gen 16S rRNA y la secuenciación metagenómica de escopeta tienen una mayor tasa de detección de bacterias en el líquido pleural e identificación de patrones de resistencia a los antibióticos que el cultivo convencional en pacientes con infección pleural. Los resultados de los dos métodos de secuenciación molecular son complementarios y pueden guiar el tratamiento antibiótico inicial, minimizar la aparición de resistencia a los medicamentos, correlacionar el espectro microbiológico con los resultados clínicos y preparar un estudio a gran escala en todo el territorio mediante la incorporación de tecnología molecular en el Manejo de la infección pleural. El corto tiempo de respuesta también hace que esta tecnología sea atractiva para los médicos y, en última instancia, beneficia al paciente al mejorar la calidad de la atención. Dado que el rendimiento diagnóstico, los requisitos técnicos y el costo de los dos métodos de secuenciación molecular son diferentes, este estudio proporcionará información fundamental y guiará su uso en entornos clínicos.

La patogenia de la infección pleural adquirida en la comunidad es controvertida. La creencia convencional de la transmigración de bacterias a través del parénquima pulmonar a la cavidad pleural fue desafiada por (1) un espectro diferente de patógenos causantes de neumonía e infección pleural, (2) la ausencia de evidencia radiológica de neumonía y (3) los anaerobios son frecuentemente Se encuentran en cultivos de líquido pleural pero son poco comunes en el parénquima pulmonar normal debido a la alta tensión de oxígeno. Por lo tanto, comprender la fuente última de los patógenos y comprender su ruta de ingreso al espacio pleural es un paso fundamental para prevenir y tratar la infección pleural. Actualmente, hay evidencia muy limitada que asocie la microbiota en el líquido pleural de la infección pleural y la de la cavidad oral y el tracto gastrointestinal.

El objetivo del estudio es caracterizar el espectro completo de bacterias causantes de la infección pleural y comparar el rendimiento diagnóstico de la identificación de patógenos entre el cultivo convencional, el amplicón del gen 16S rRNA y la secuenciación metagenómica de escopeta. El patrón de resistencia a los antimicrobianos de las bacterias causantes, los resultados clínicos de la infección pleural también se compararán entre los grupos clasificados por el patrón de bacteriología identificado por diferentes métodos.