Pseudomonas Aeruginosa -biofilmien rooli pahenemisvaiheissa potilailla, joilla on keuhkoputkentulehdus ja joilla on krooninen obstruktiivinen keuhkosairaus tai ilman sitä

Tässä projektissa tutkitaan hengitysteiden kroonisen PA-infektion ja biofilmien muodostumisen välistä yhteyttä seuraavissa potilaspopulaatioissa: 1-keuhkoputkentulehdus, joka ei liity kystiseen fibroosiin (BQ) ja 2-keuhkoputkentulehdus ja krooninen obstruktiivinen keuhkosairaus (BQ-EPOC). Ensisijaisena tavoitteena on määrittää yhteys kroonisen PA:n aiheuttaman infektion, PA:n biofilmien esiintymisen ja taudin pahimman kehityksen välillä mitattuna pääasiassa pahenemisvaiheiden lukumäärällä vuodessa (ensisijainen tulos) päivää kohti seuraavaan pahenemisvaiheeseen asti, elämänlaatua ja pakko-oireita. Uloshengitystilavuus (FEV1) ja tulehdukselliset biomarkkerit (toissijaiset tulokset). Tätä varten näitä parametreja verrataan kussakin tutkimuksessa potilailla, joilla on krooninen PA-infektio ja PA:n biofilmien läsnäolo ysköksessä (tunnistettu FISH-CLSM:llä) potilaisiin, joilla on PA ilman kroonista infektiota ja ilman biofilmejä (kontrollinegatiivinen). väestöstä (BE ja BE-COPD). Tutkijat analysoivat rekrytointiin ja peräkkäin (3 määritystä) biofilmien eri näkökohtia, jotka on kuvattu yksityiskohtaisesti metodologiassa. Lisäksi vertaamalla mikrobiomia ennen kutakin pahenemista, sen aikana ja sen jälkeen, tutkijat yrittävät tunnistaa ne mikrobimallit, joihin liittyy suurempi pahenemisriski, ne, joilla on suojaava rooli kroonista PA-infektiota vastaan, ja sen suhde biofilmeihin.

Kroonisen obstruktiivisen keuhkosairauden (COPD) ja nonCF-keuhkoputkentulehduksen (BE) infektioiden biofilmien diagnoosia ei vielä rutiininomaisesti toteuteta kliinisessä käytännössä. Ensimmäiset ohjeet biofilmi-infektioiden diagnosoinnista ja hoidosta julkaistiin vuonna 2015, ja ne sisälsivät monia biofilmiin liittyviä infektioita, mutta eivät COPD:tä tai BE:tä. PA-biofilmien esiintymisestä näissä populaatioissa ja niiden mahdollisesta roolista pahenemisvaiheissa on itse asiassa hyvin vähän tutkimuksia. On kuitenkin olemassa vankkaa tieteellistä näyttöä siitä, että PA-biofilmit liittyvät kroonisiin hengitystieinfektioihin kystistä fibroosia (CF) sairastavilla potilailla, ja ne ovat ensisijainen syy lisääntyneeseen sairastumiseen ja kuolleisuuteen. On raportoitu, että kroonisen PA-keuhkoinfektion aikana CF:ssä PA mukautuu erilaisiin keuhkoihin. Ysköksessä on sekä limakalvoja (biofilmejä) että ei-mukoideja (planktonisia) bakteereja. Solut, joilla on korkeampi mutaationopeus, kehittävät moniresistenssin monille antibiooteille ja niiden in situ -kasvunopeus on alhaisempi, koska bakteerit vähentävät aineenvaihduntaaan korkean polymorfonukleaarisen hapenkulutuksen vuoksi. Toistaiseksi mitään tästä ei ole kuitenkaan kuvattu BE-potilailla; Itse asiassa PA-biofilmien esiintymisestä näissä populaatioissa on hyvin vähän tutkimuksia, eikä niiden roolia pahenemisvaiheissa ole osoitettu. Lisäksi on vain vähän todisteita mikrobiomidysbioosin yhteydestä PA:n aiheuttamaan krooniseen kolonisaatioon ja pahenemisvaiheiden aikana.

PA:n aiheuttamaa kroonista kolonisaatiota esiintyy 12–27 %:lla potilaista, joilla on BE- ja BE-COPD, ja siihen liittyy huonompi ennuste (kuolleisuusriski kolminkertaistuu) ja jopa 7-kertainen sairaalahoitoon pääsyn riski. keskimäärin yksi ylimääräinen pahenemisvaihe potilasta kohden vuodessa. Näillä potilailla PA:n hävittäminen on vaikeaa huolimatta siitä, että riittävä antimikrobinen hoito vähentää bakteerikuormaa ja pahenemisvaiheiden määrää sekä parantaa keuhkojen toimintaa ja elämänlaatua. Yksi BE-potilaiden tärkeimmistä haasteista on PA:n hävittäminen, erityisesti tämän patogeenin kolonisaation alkuvaiheessa. Tässä tilanteessa suositellaan aggressiivista antibioottihoitoa. Tämä hävittäminen epäonnistuu kuitenkin huomattavassa osassa tapauksia. PA:n moniresistenssin lisääntymisen lisäksi jopa kinoloneja vastaan ​​sen kyky tuottaa biofilmejä ja selviytyä niissä on yksi syy epäonnistuneeseen hävittämiseen. Vaikka PA:n esiintyminen ysköksessä on huonon ennusteen tekijä BE:ssä, biofilmejä ei ole vielä tunnistettu ja karakterisoitu (eli niiden läsnäoloa, kokoa, alginaatin määrää ja metabolista tilaa) näiden populaatioiden ysköksessä. Äskettäin biofilmien esiintyminen bronkoalveolaaristen huuhtelunäytteissä (BAL) on kuvattu konfokaalisella laserskannausmikroskoopilla (CLSM) lapsipotilailla, joilla on BE, jopa niissä näytteissä, joissa viljelmä oli negatiivinen. Tämä havainto kiinnittää huomiota siihen, että BE:n biofilmiä koskevia tutkimuksia ei ole tehty ja että on tärkeää parantaa diagnostisia työkaluja hengitysnäytteiden havaitsemiseksi, erityisesti potilailla, joilla on toistuvia pahenemisvaiheita antibioottihoidosta huolimatta.

30–50 %:lla potilaista, joilla on kohtalainen tai vaikea keuhkoahtaumatauti, on BE. Sen esiintyvyys lisääntyy keuhkoahtaumataudin vaikeusasteen myötä, kun taas 5–10 prosentilla BE-potilaista on keuhkoahtaumatauti. Keuhkoahtaumatauti- ja BE-potilaat muodostavat kliinisen ryhmän, jolla on omat ominaispiirteensä (lisääntynyt ysköksen eritys ja märkiväisyys, suurempi hengenahdistus ja pahenemisvaiheiden määrä), huonompi ennuste, mahdolliset terapeuttiset vaikutukset ja korkeampi kuolleisuus. Vaikka pahenemisvaiheiden syitä ei vielä tunneta hyvin, bakteeri-infektioiden uskotaan liittyvän noin puolessa tapauksista PA on yksi yleisimmistä näistä pahenemisvaiheista eristetyistä taudinaiheuttajista ja siihen liittyy korkeampi kuolleisuus. Kroonisesti infektoituneiden COPD-potilaiden ysköksestä peräisin oleva PA on yleensä vähemmän sytotoksista ja liikkuvaa ja tuottaa enemmän biofilmiä kuin PA verinäytteistä. Siksi jotkut kirjoittajat ehdottavat, että COPD:llä, BE:llä ja CF:llä on samanlaiset infektio- ja evoluutiomallit. Tämän päättelyn jälkeen hypoteesimme on, että PA-biofilmit voivat olla yksi patogeenisistä mekanismeista, jotka liittyvät sekä infektioiden pysyvyyteen että pahenemisvaiheiden esiintymistiheyteen ja vaikeusasteeseen potilailla, joilla on BE (COPD tai ilman). Tämän hypoteesin vahvistamiseksi tarvitaan kuitenkin lisätutkimuksia nykyisten ohjeiden suositusten perusteella.

Jotkut kirjoittajat, jotka ovat tutkineet mikrobiologista dysbioosia keuhkoahtaumatautien pahenemisvaiheissa, ovat havainneet, että eosinofiilisen tulehduksen ohella se liittyy vakavampiin pahenemisvaiheisiin ja keuhkojen toiminnan heikkenemiseen. Pitkittäiset tutkimukset BE-potilaiden ysköksen mikrobiomista viittaavat siihen, että kroonisen keuhkoputkitulehduksen hallintaa voidaan parantaa sen mikrobiomille spesifisellä hoidolla, jossa otetaan huomioon taudinaiheuttajan taakka, yhteisön stabiilisuus ja akuutti ja krooniset yhteisön vasteet antibiooteille. Mikrobiomin vaihtelua ja sen ennakoivaa roolia keuhkoputkentulehdusten pahenemisvaiheissa ei kuitenkaan ole vielä tutkittu perusteellisesti. Mikrobiomin vaihteluiden tutkiminen ennen pahenemista ja sen aikana voi paljastaa uusia terapeuttisia kohteita, joilla voi olla vaikutusta potilaiden hoitoon. Tulokset voivat auttaa määrittämään antimikrobisen hoidon tarpeen potilaille, joilla on negatiivinen mikrobiologinen viljelmä pahenemisvaiheen aikana. On näyttöä siitä, että tasapainoisella suuflooralla voisi olla suojaava rooli PA:n aiheuttamaa syljen kolonisaatiota vastaan; Kuitenkin mikrobiomimallia, jolla on suojaava vaikutus ylähengitysteihin PA:ta vastaan ​​BE-potilailla, ja sen suhdetta PA-biofilmeihin ei ole vielä kuvattu.

Samanaikaisesti systeemiset biomarkkerit ja tulehdukselliset sytokiinit määrittävät kroonisen PA-infektion ja biofilmien tuotannon mahdollisen merkityksen. Systeemisen CRP:n on osoitettu korreloivan korkeampien BE-pisteiden kanssa, kuten FACED ja BSI. Kroonisen PA-infektion aiheuttaman systeemisen tulehduksen voimakkuutta ja kestoa ei kuitenkaan ole olemassa pitkittäistutkimuksia.

Antibioottiresistenssin leviäminen ja biofilmiin liittyvien infektioiden yleistyminen lisää kysyntää uusille keinoille tällaisten vaikeasti hävitettävien bakteeri-infektioiden hoitoon. Äskettäin WHO julkaisi luettelon bakteereista, joiden uusien antibioottien tutkimusta tarvitaan kiireesti. Lääkekehitys ja -kehitys on työlästä, pitkää ja kallista yritystä, joka voi viedä satoja miljoonia euroja ja 10-15 vuotta penkkilöydöstä sängyn ääreen. BE:hen liittyviä kroonisia PA-infektioita hoidetaan tyypillisesti enintään kolmen mikrobilääkkeen yhdistelmillä. Huolimatta säännöllisistä monilääkehoitokursseista näiden sairauksien tehokas parannuskeino on alle optimaalisen tason. On siis selvää, että uusia hoitovaihtoehtoja tarvitaan näiden potilaiden myönteisten tulosten parantamiseksi. Lähestymistapamme keskittyy synergian käsitteeseen eli synergististen antibioottien yhdistelmien tunnistamiseen, jotka ovat yhdessä tehokkaampia kuin yksin käytettyinä. Tutkijat pyrkivät systemaattisesti arvioimaan nykyisin käytettyjen antibioottien synergistisiä yhteisvaikutuksia ja selvittämään muiden kliinisesti hyväksyttyjen antibioottien käyttöönottoa. Koska niiden farmakologia ja toksisuus on jo hyvin dokumentoitu, mikä tahansa mahdollinen synergistinen antibioottiyhdistelmä voisi edetä kliinisiin kokeisiin murto-osalla tavanomaisista kehityskustannuksista ja paljon lyhyemmässä ajassa. Tämän lisäksi nanokantajavälitteistä toimitusstrategiaa on ehdotettu lupaavaksi lähestymistavaksi lääkeresistenttien infektioiden hoidossa. Nanoteknologia voi tarjota innovatiivisen alustan keuhkoputkentulehdusten aiheuttamiin kroonisiin PA-infektioihin liittyvien haasteiden käsittelemiseksi, jolloin voidaan hallita vaikeasti hoidettavia infektioita, joihin liittyy monilääkeresistenttejä (MDR) bakteereja. Erityisesti polysakkaridi (PS) -pohjaiset nanokantajat ovat ihanteellisia välineitä antimikrobisten aineiden kapseloimiseen ja alginaatti on ihanteellinen kantaja keuhkoihin antoon sen mukoadhesiivisten ominaisuuksien vuoksi.