Papel dos Biofilmes de Pseudomonas Aeruginosa nas Exacerbações em Pacientes Com Bronquiectasias Com e Sem Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica

Este projeto estudará a associação entre infecção crônica de PA nas vias aéreas e a formação de biofilmes nas seguintes populações de pacientes: 1-bronquiectasia não associada à fibrose cística (BQ) e 2-bronquiectasia com doença pulmonar obstrutiva crônica (BQ-EPOC). O objetivo primário é determinar a associação entre infecção crônica por PA, presença de biofilmes de PA e pior evolução da doença medida principalmente pelo número de exacerbações por ano (desfecho primário) dias até a próxima exacerbação, qualidade de vida e forçada Volume Expiratório (FEV1) e biomarcadores inflamatórios (desfechos secundários). Para isso, esses parâmetros serão comparados em pacientes com infecção crônica por PA e com presença de biofilmes de PA no escarro (identificados por FISH-CLSM) vs aqueles com PA sem infecção crônica e sem biofilmes (controle negativo) em cada estudo população (BE e BE-DPOC). Os investigadores irão analisar, ao recrutamento e sequencialmente (3 determinações), vários aspectos dos biofilmes que são detalhados na metodologia. Além disso, comparando o microbioma antes, durante e após cada exacerbação, os investigadores tentarão identificar os padrões microbianos que acarretam maior risco de exacerbação, aqueles com papel protetor contra a infecção crônica por PA e sua relação com biofilmes.

O diagnóstico de biofilmes ainda não é rotineiramente implementado na prática clínica para infecções por Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC) e Bronquiectasias Não CF (BE). As primeiras diretrizes para o diagnóstico e tratamento de infecções por biofilme foram publicadas em 2015 e incluíam muitas infecções associadas a biofilme, mas não DPOC ou BE. De fato, existem poucos estudos sobre a presença de biofilmes de PA nessas populações e sobre seu potencial papel nas exacerbações. No entanto, há evidências científicas sólidas de que os biofilmes de PA estão associados a infecções respiratórias crônicas em pacientes com fibrose cística (FC) e são a principal causa de aumento de morbidade e mortalidade. Foi relatado que durante a infecção pulmonar crônica por PA na FC, o PA se adapta a diferentes nichos nos pulmões. Bactérias mucoides (biofilmes) e não mucoides (planctônicas) estão presentes no escarro. Células com maior taxa de mutação desenvolvem multirresistência a muitos antibióticos e sua taxa de crescimento in situ é menor, pois as bactérias diminuem seu metabolismo condicionado pelo alto consumo de oxigênio polimorfonuclear. Até o momento, porém, nada disso foi descrito em pacientes com BE; de fato, existem poucos estudos sobre a presença de biofilmes de PA nessas populações, e seu papel nas exacerbações não foi demonstrado. Além disso, há poucas evidências da associação da disbiose do microbioma com a colonização crônica por PA e durante as exacerbações.

A colonização crônica por AP está presente em 12-27% dos pacientes com BE e BE-DPOC, e acarreta um pior prognóstico (aumento de 3 vezes no risco de mortalidade) e um aumento de até 7 vezes no risco de internação hospitalar, com uma média de uma exacerbação adicional por paciente e por ano. Nesses pacientes, a erradicação da AP é difícil, apesar do tratamento antimicrobiano adequado reduzir a carga bacteriana e o número de exacerbações e melhorar a função pulmonar e a qualidade de vida. Um dos principais desafios em pacientes com BE é a erradicação do PA, especialmente durante os estágios iniciais de colonização por esse patógeno. Nesta situação, o tratamento antibiótico agressivo é recomendado. No entanto, esta erradicação falha em uma porcentagem notável de casos. Além do aumento da multirresistência do PA, mesmo contra quinolonas, sua capacidade de produzir biofilmes e sobreviver neles é um dos motivos do fracasso da erradicação. Embora a presença de PA no escarro seja um fator de mau prognóstico no BE, ainda não foram identificados e caracterizados biofilmes (ou seja, sua presença, tamanho, quantidade de alginato e estado metabólico) no escarro dessas populações. Recentemente, a presença de biofilmes em amostras de lavado broncoalveolar (LBA) foi descrita por microscopia confocal de varredura a laser (CLSM) em pacientes pediátricos com EB, mesmo naquelas amostras em que a cultura foi negativa. Esse achado chama a atenção para a falta de estudos sobre biofilme na BE e para a importância de aprimorar as ferramentas diagnósticas para detecção em amostras respiratórias, principalmente em pacientes com exacerbações recorrentes apesar do tratamento com antibióticos.

Entre 30 e 50% dos pacientes com DPOC moderada ou grave apresentam EB. Sua prevalência aumenta com a gravidade da DPOC, enquanto 5-10% dos pacientes com BE têm DPOC. Os doentes com DPOC e EB formam um grupo clínico com características próprias (aumento da expectoração e purulência, maior dispneia e número de exacerbações), pior prognóstico, possíveis implicações terapêuticas e maior mortalidade. Embora as causas das exacerbações ainda não sejam bem compreendidas, acredita-se que as infecções bacterianas estejam envolvidas em aproximadamente metade dos casos. A PA é um dos patógenos mais frequentes isolados dessas exacerbações e está associada a maior mortalidade. O PA do escarro de pacientes com DPOC infectados cronicamente tende a ser menos citotóxico e móvel e produz mais biofilme do que o PA de amostras de sangue. Portanto, alguns autores sugerem que DPOC, BE e FC apresentam padrões semelhantes de infecção e evolução. Seguindo esse raciocínio, nossa hipótese é que os biofilmes PA podem ser um dos mecanismos patogênicos associados tanto à persistência de infecções quanto à frequência e gravidade das exacerbações em pacientes com BE (com ou sem DPOC). No entanto, mais pesquisas usando as recomendações das diretrizes atuais são necessárias para confirmar essa hipótese.

Alguns autores que estudaram a disbiose microbiana nas exacerbações da DPOC observaram que, juntamente com a inflamação eosinofílica, está associada a exacerbações mais graves e maior queda da função pulmonar. Estudos longitudinais do microbioma no escarro de pacientes com EB sugerem que o manejo da infecção brônquica crônica pode ser melhorado com uma terapia específica para seu microbioma, levando em consideração a carga do patógeno, a estabilidade da comunidade e e respostas crônicas da comunidade aos antibióticos. No entanto, as flutuações no microbioma e seu papel preditivo nas exacerbações das bronquiectasias ainda não foram estudados em profundidade. O estudo das variações no microbioma antes e durante a exacerbação pode revelar novos alvos terapêuticos que podem ter impacto no manejo dos pacientes. Os resultados podem ajudar a determinar a necessidade de administrar tratamento antimicrobiano em pacientes com culturas microbiológicas negativas durante a exacerbação. Há evidências de que uma flora oral equilibrada poderia ter um papel protetor contra a colonização da saliva pelo AP; no entanto, ainda não foi descrito um padrão de microbioma com efeito protetor no trato respiratório superior contra PA em pacientes com BE e sua relação com biofilmes de PA.

Simultaneamente, biomarcadores sistêmicos e citocinas inflamatórias determinam a importância potencial da infecção crônica por PA e a produção de biofilmes. Foi demonstrado que a PCR sistêmica está correlacionada com pontuações mais altas de BE, como FACED e BSI. No entanto, não há estudos longitudinais que avaliem a intensidade e a duração da inflamação sistêmica causada pela infecção crônica por AP.

A disseminação da resistência a antibióticos e o aumento da prevalência de infecções associadas ao biofilme estão impulsionando a demanda por novos meios para tratar infecções bacterianas tão difíceis de erradicar. Recentemente, a OMS publicou uma lista de bactérias para a necessidade urgente de pesquisas sobre novos antibióticos. A descoberta e o desenvolvimento de medicamentos é um empreendimento tedioso, longo e caro que pode levar centenas de milhões de euros e 10 a 15 anos desde a descoberta da bancada até a beira do leito. Infecções crônicas por AP associadas a BE são tipicamente tratadas com combinações de até três antimicrobianos. Apesar dos cursos periódicos de poliquimioterapia, a cura efetiva para essas doenças está abaixo dos níveis ideais. Fica claro então que novas opções terapêuticas são necessárias para melhorar os resultados positivos nesses pacientes. A nossa abordagem centra-se no conceito de sinergia, ou seja, identificar combinações sinérgicas de antibióticos, sendo mais eficazes em conjunto do que quando utilizados isoladamente. Os investigadores pretendem avaliar sistematicamente as interações sinérgicas dos antibióticos atualmente usados ​​e explorar a introdução de outros antibióticos clinicamente aprovados. Uma vez que sua farmacologia e toxicidade já foram bem documentadas, qualquer combinação potencial de antibióticos sinérgicos poderia progredir para ensaios clínicos por uma fração do custo de desenvolvimento padrão e em um período de tempo muito mais curto. Junto com isso, a estratégia de entrega mediada por nanocarreadores foi sugerida como uma abordagem promissora no tratamento de infecções resistentes a medicamentos. A nanotecnologia pode fornecer uma plataforma inovadora para enfrentar o desafio das infecções crônicas por PA associadas à bronquiectasia, com potencial para gerenciar infecções difíceis de tratar envolvendo bactérias multirresistentes (MDR). Em particular, os nanocarreadores à base de polissacarídeos (PS) são veículos ideais para o encapsulamento de antimicrobianos e o alginato é um carreador ideal para administração pulmonar devido às suas propriedades mucoadesivas.