A Pseudomonas Aeruginosa biofilmek szerepe a krónikus obstruktív tüdőbetegségben szenvedő és anélküli bronchiectasisban szenvedő betegek exacerbációiban

Ez a projekt a légúti krónikus PA-fertőzés és a biofilmek képződése közötti összefüggést vizsgálja a következő betegpopulációkban: 1-bronchiectasia, amely nem társul cisztás fibrózissal (BQ) és 2-bronchiectasia krónikus obstruktív tüdőbetegséggel (BQ-EPOC). Az elsődleges cél az összefüggés meghatározása a krónikus PA által okozott fertőzés, a PA biofilmjeinek jelenléte és a betegség legrosszabb fejlődése között, főként a következő exacerbációig tartó évenkénti exacerbációk számával (elsődleges kimenetel), az életminőséggel és a kényszerített napokkal mérve. Kilégzési térfogat (FEV1) és gyulladásos biomarkerek (másodlagos kimenetelek). Ehhez ezeket a paramétereket minden vizsgálatban összehasonlítják a PA által okozott krónikus fertőzésben szenvedő betegeknél és a PA biofilmjeinek jelenlétével a köpetben (FISH-CLSM segítségével azonosítva) a krónikus fertőzés nélküli és biofilm nélküli (kontroll negatív) PA-ban szenvedő betegekkel. lakosság (BE és BE-COPD). A vizsgálók a toborzásig és szekvenciálisan (3 meghatározás) elemzik a biofilmek különböző szempontjait, amelyeket a módszertanban részleteznek. Ezen túlmenően, a mikrobiom minden egyes exacerbáció előtti, alatti és utáni összehasonlításával a kutatók megpróbálják azonosítani azokat a mikrobiális mintákat, amelyek nagyobb kockázatot jelentenek az exacerbációra, azokat, amelyek védő szerepet töltenek be a krónikus PA-fertőzés ellen, valamint ezek kapcsolatát a biofilmekkel.

A biofilmek diagnózisát a krónikus obstruktív tüdőbetegség (COPD) és a nonCF bronchiectasis (BE) fertőzések klinikai gyakorlatában még nem alkalmazzák rutinszerűen. A biofilmes fertőzések diagnosztizálására és kezelésére vonatkozó első irányelveket 2015-ben tették közzé, és számos biofilmmel összefüggő fertőzést tartalmaztak, de nem a COPD-t vagy a BE-t. Valójában nagyon kevés tanulmány létezik a PA biofilmek jelenlétéről ezekben a populációkban, és ezeknek az exacerbációkban játszott lehetséges szerepéről. Mindazonáltal megalapozott tudományos bizonyítékok állnak rendelkezésre arra vonatkozóan, hogy a PA biofilmek összefüggésbe hozhatók a cisztás fibrózisban (CF) szenvedő betegek krónikus légúti fertőzéseivel, és ezek az elsődleges okai a megnövekedett morbiditásnak és mortalitásnak. Beszámoltak arról, hogy a krónikus PA tüdőfertőzés során CF-ben a PA alkalmazkodik a tüdő különböző réseihez. Mind a nyálkahártya (biofilmek), mind a nem mukoid (plankton) baktériumok jelen vannak a köpetben. A magasabb mutációs rátával rendelkező sejtek multirezisztenciát alakítanak ki számos antibiotikummal szemben, és in situ növekedési ütemük is alacsonyabb, mivel a baktériumok anyagcseréjük a magas polimorfonukleáris oxigénfogyasztás következtében lelassul. A BE-ben szenvedő betegeknél azonban mindezt még nem írták le; Valójában nagyon kevés tanulmány létezik a PA biofilmek jelenlétéről ezekben a populációkban, és szerepük az exacerbációkban nem bizonyított. Ezenkívül kevés bizonyíték áll rendelkezésre a mikrobiom dysbiosisának a PA által okozott krónikus kolonizációval és az exacerbációk során történő kapcsolatára.

A PA által okozott krónikus kolonizáció a BE-ben és BE-COPD-ben szenvedő betegek 12-27%-ában fordul elő, és rosszabb prognózist (a halálozási kockázat 3-szorosára), a kórházi felvétel kockázatát pedig akár 7-szeresére is növeli. betegenként és évente átlagosan egy további exacerbációval. Ezeknél a betegeknél a PA eradikációja nehézkes, annak ellenére, hogy a megfelelő antimikrobiális kezelés csökkenti a bakteriális terhelést és az exacerbációk számát, javítja a tüdő működését és az életminőséget. A BE-ben szenvedő betegek egyik fő kihívása a PA felszámolása, különösen a kórokozó általi kolonizáció korai szakaszában. Ebben az esetben agresszív antibiotikus kezelés javasolt. Ez a felszámolás azonban az esetek jelentős százalékában sikertelen. Amellett, hogy PA-ban megnövekszik a multirezisztencia, még a kinolonokkal szemben is, az egyik oka a sikertelen irtásnak, hogy biofilmeket termel és azokban túlél. Bár a PA jelenléte a köpetben a rossz prognózis tényezője BE-ben, a biofilmeket még nem azonosították és jellemezték (azaz jelenlétük, méretük, alginát mennyiségük és metabolikus állapotuk) ezen populációk köpetében. A közelmúltban biofilmek jelenlétét bronchoalveolaris lavage (BAL) mintákban konfokális lézeres pásztázó mikroszkóppal (CLSM) írták le BE-s gyermekbetegeknél, még azokban a mintákban is, amelyekben a tenyészet negatív volt. Ez a megállapítás felhívja a figyelmet a BE-ben szenvedő biofilmmel kapcsolatos vizsgálatok hiányára, valamint a légúti minták kimutatására szolgáló diagnosztikai eszközök javításának fontosságára, különösen azoknál a betegeknél, akiknél az antibiotikum-kezelés ellenére ismétlődő exacerbáció áll fenn.

A közepesen súlyos vagy súlyos COPD-ben szenvedő betegek 30-50%-a BE-ben szenved. Prevalenciája a COPD súlyosságával növekszik, míg a BE-s betegek 5-10%-a COPD-s. A COPD-ben és a BE-ben szenvedő betegek klinikai csoportot alkotnak, amelynek saját jellemzői (fokozott köpettermelés és gennyesedés, nagyobb légszomj és exacerbációk száma), rosszabb prognózissal, lehetséges terápiás következményekkel és magasabb mortalitásúak. Bár az exacerbációk okai még nem teljesen tisztázottak, úgy gondolják, hogy az esetek körülbelül felében a bakteriális fertőzések szerepet játszanak a PA az egyik leggyakoribb kórokozó, amelyet ezekből az exacerbációkból izolálnak, és magasabb mortalitással jár. A krónikusan fertőzött COPD-s betegek köpetéből származó PA általában kevésbé citotoxikus és mozgékony, és több biofilmet termel, mint a vérmintákból származó PA. Ezért egyes szerzők azt sugallják, hogy a COPD, a BE és a CF hasonló fertőzési és evolúciós mintákat mutat. Ezt az érvelést követve hipotézisünk az, hogy a PA biofilmek az egyik kórokozó mechanizmus lehet mind a fertőzések perzisztenciájával, mind az exacerbációk gyakoriságával és súlyosságával BE-ben szenvedő betegeknél (COPD-vel vagy anélkül). Ennek a hipotézisnek a megerősítéséhez azonban további kutatásra van szükség a jelenlegi iránymutatások ajánlásai alapján.

Egyes szerzők, akik tanulmányozták a mikrobiális diszbiózist COPD exacerbációiban, azt tapasztalták, hogy az eozinofil gyulladás mellett súlyosabb exacerbációkkal és a tüdőfunkció nagyobb csökkenésével jár. A BE-ben szenvedő betegek köpetében a mikrobióma longitudinális vizsgálatai azt sugallják, hogy a krónikus bronchiális fertőzés kezelése a mikrobiomára specifikus terápiával javítható, figyelembe véve a kórokozó terhét, a közösség stabilitását és az akut. és az antibiotikumokra adott krónikus közösség válaszai. A mikrobiom fluktuációit és prediktív szerepét a bronchiectasia exacerbációjában azonban még nem vizsgálták mélyrehatóan. A mikrobióma eltéréseinek vizsgálata az exacerbáció előtt és alatt olyan új terápiás célokat tárhat fel, amelyek hatással lehetnek a betegek kezelésére. Az eredmények segíthetnek meghatározni, hogy az exacerbáció során negatív mikrobiológiai tenyészettel rendelkező betegeknél szükség van-e antimikrobiális kezelésre. Bizonyíték van arra, hogy a kiegyensúlyozott szájflóra védő szerepet tölthet be a nyál PA általi kolonizációja ellen; mindazonáltal még nem írták le a BE-betegek felső légúti védőhatását védő mikrobiommintázatot és a PA biofilmekkel való kapcsolatát.

Ugyanakkor a szisztémás biomarkerek és a gyulladásos citokinek meghatározzák a krónikus PA-fertőzés és a biofilmek képződésének potenciális jelentőségét. Kimutatták, hogy a szisztémás CRP korrelál a magasabb BE-értékekkel, mint például a FACED és a BSI. Nincsenek azonban olyan longitudinális vizsgálatok, amelyek értékelnék a krónikus PA-fertőzés által okozott szisztémás gyulladás intenzitását és időtartamát.

Az antibiotikum-rezisztencia terjedése és a biofilmmel összefüggő fertőzések növekvő prevalenciája növeli az igényt az ilyen nehezen felszámolható bakteriális fertőzések kezelésére szolgáló új eszközök iránt. Nemrég a WHO közzétette a baktériumok listáját, mivel sürgősen szükség van új antibiotikumok kutatására. A gyógyszerfelfedezés és -fejlesztés fárasztó, hosszú és költséges vállalkozás, amely több száz millió eurót és 10-15 évet is igénybe vehet a felfedezéstől a betegágyig. A BE-vel kapcsolatos krónikus PA-fertőzéseket általában legfeljebb három antimikrobiális szer kombinációjával kezelik. Az időszakos több gyógyszeres terápia ellenére ezeknek a betegségeknek a hatékony gyógymódja az optimális szint alatt van. Nyilvánvaló tehát, hogy új terápiás lehetőségekre van szükség a pozitív eredmények javításához ezeknél a betegeknél. Megközelítésünk a szinergia fogalmára összpontosít, azaz az antibiotikumok szinergikus kombinációinak azonosítására, amelyek együttesen hatékonyabbak, mint önmagukban. A kutatók célja, hogy szisztematikusan értékeljék a jelenleg használt antibiotikumok szinergikus kölcsönhatásait, és feltárják más klinikailag jóváhagyott antibiotikumok bevezetését. Mivel farmakológiájuk és toxicitásuk már jól dokumentált, minden lehetséges szinergikus antibiotikum-kombináció a standard fejlesztési költségek töredékével és sokkal rövidebb idő alatt klinikai vizsgálatokba kerülhet. Ezzel együtt a nanocarrier által közvetített szállítási stratégia ígéretes megközelítést javasolt a gyógyszerrezisztens fertőzések kezelésében. A nanotechnológia innovatív platformot jelenthet a bronchiectasishoz társuló krónikus PA-fertőzések kihívásainak kezelésére, és lehetővé teszi a multidrug-rezisztens (MDR) baktériumok által okozott, nehezen kezelhető fertőzések kezelését. Különösen a poliszacharid (PS) alapú nanohordozók ideális hordozók az antimikrobiális szerek kapszulázásához, az alginát pedig ideális hordozó a pulmonális beadáshoz nyálkahártya-adhezív tulajdonságai miatt.