Роль биопленок Pseudomonas aeruginosa в развитии обострений у больных бронхоэктазами с хронической обструктивной болезнью легких и без нее

В этом проекте будет изучена связь между хронической инфекцией ПА в дыхательных путях и образованием биопленок у следующих групп пациентов: 1-бронхоэктазы, не связанные с муковисцидозом (БК), и 2-бронхоэктазы с хронической обструктивной болезнью легких (БК-ЭПОК). Основная цель состоит в том, чтобы определить связь между хронической инфекцией ПА, наличием биопленок ПА и наихудшим течением заболевания, измеряемым в основном количеством обострений в год (первичный исход), дней до следующего обострения, качеством жизни и вынужденным Объем выдоха (ОФВ1) и биомаркеры воспаления (вторичные результаты). Для этого эти параметры будут сравниваться у пациентов с хронической инфекцией ПА и с наличием биопленок ПА в мокроте (выявленных с помощью FISH-CLSM) с пациентами с ПА без хронической инфекции и без биопленок (контроль отрицательный) в каждом исследовании. населения (БЭ и БЭ-ХОБЛ). Исследователи будут анализировать, по набору и последовательно (3 определения), различные аспекты биопленок, которые подробно описаны в методологии. Кроме того, сравнивая микробиом до, во время и после каждого обострения, исследователи попытаются определить те микробные паттерны, которые влекут за собой более высокий риск обострения, те, которые играют защитную роль против хронической инфекции ПА и ее связь с биопленками.

Диагностика биопленок еще не применяется в клинической практике при хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) и бронхоэктазах (БЭ) без муковисцидоза. Первые рекомендации по диагностике и лечению биопленочных инфекций были опубликованы в 2015 г. и включали многие инфекции, связанные с биопленками, но не ХОБЛ или БЭ. На самом деле очень мало исследований о наличии биопленок ПА в этих популяциях и их потенциальной роли в обострениях. Тем не менее, существуют убедительные научные доказательства того, что биопленки ПА связаны с хроническими респираторными инфекциями у пациентов с кистозным фиброзом (МВ) и являются основной причиной их повышенной заболеваемости и смертности. Сообщалось, что во время хронической легочной инфекции PA при CF PA адаптируется к различным нишам в легких. В мокроте присутствуют как мукоидные (биопленки), так и немукоидные (планктонные) бактерии. Клетки с более высокой частотой мутаций развивают мультирезистентность ко многим антибиотикам и скорость их роста in situ ниже, так как бактерии снижают свой метаболизм, обусловленный высоким потреблением полиморфноядерного кислорода. Однако пока ничего из этого не описано у пациентов с ПБ; на самом деле очень мало исследований о наличии биопленок ПА в этих популяциях, и их роль в обострениях не была продемонстрирована. Кроме того, мало доказательств связи дисбиоза микробиома с хронической колонизацией ПА и в период обострений.

Хроническая колонизация ПА присутствует у 12-27% больных БЭ и БЭ-ХОБЛ и влечет за собой худший прогноз (увеличение риска летальности в 3 раза) и до 7-кратного увеличения риска госпитализации, в среднем одно дополнительное обострение на одного пациента в год. У этих больных эрадикация ПА затруднена, несмотря на то, что адекватное антимикробное лечение снижает бактериальную нагрузку и число обострений, улучшает функцию легких и качество жизни. Одной из основных проблем у пациентов с БЭ является эрадикация ПА, особенно на ранних стадиях колонизации этим возбудителем. В этой ситуации рекомендуется агрессивное лечение антибиотиками. Однако эта эрадикация терпит неудачу в заметном проценте случаев. Помимо повышения полирезистентности ПА даже к хинолонам, его способность образовывать биопленки и выживать в них является одной из причин неудачной эрадикации. Хотя наличие ПА в мокроте является фактором неблагоприятного прогноза при БЭ, биопленки еще не идентифицированы и не охарактеризованы (т.е. их наличие, размер, количество альгината и метаболический статус) в мокроте этих популяций. Недавно присутствие биопленок в образцах бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ) было описано с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (КЛСМ) у детей с ПБ, даже в тех образцах, в которых культура была отрицательной. Это открытие обращает внимание на отсутствие исследований биопленки при БЭ и важность улучшения диагностических инструментов для обнаружения в образцах из дыхательных путей, особенно у пациентов с рецидивирующими обострениями, несмотря на лечение антибиотиками.

От 30 до 50% пациентов с ХОБЛ средней или тяжелой степени имеют ПБ. Его распространенность увеличивается с увеличением тяжести ХОБЛ, при этом 5-10% больных ПБ имеют ХОБЛ. Больные ХОБЛ и БЭ образуют клиническую группу со своими характеристиками (повышенное выделение мокроты и ее гнойность, большая одышка и количество обострений), худшим прогнозом, возможными терапевтическими последствиями и более высокой смертностью. Хотя причины обострений еще недостаточно изучены, считается, что бактериальные инфекции связаны примерно с половиной случаев. ПА является одним из наиболее частых патогенов, выделяемых при этих обострениях, и связан с более высокой смертностью. ПА из мокроты хронически инфицированных пациентов с ХОБЛ, как правило, менее цитотоксичен и подвижен и образует больше биопленки, чем ПА из образцов крови. Таким образом, некоторые авторы предполагают, что ХОБЛ, БЭ и МВ представляют собой схожие модели инфекции и эволюции. Следуя этим рассуждениям, наша гипотеза состоит в том, что биопленки ПА могут быть одним из патогенных механизмов, связанных как с персистенцией инфекций, так и с частотой и тяжестью обострений у пациентов с ПБ (с ХОБЛ или без нее). Однако для подтверждения этой гипотезы необходимы дальнейшие исследования с использованием рекомендаций текущих руководств.

Некоторые авторы, изучавшие микробный дисбиоз при обострениях ХОБЛ, видели, что он, наряду с эозинофильным воспалением, связан с более тяжелым течением обострений и большим падением функции легких. Продольные исследования микробиома мокроты пациентов с БЭ позволяют предположить, что лечение хронической бронхиальной инфекции можно улучшить с помощью терапии, специфичной для ее микробиома, с учетом бремени возбудителя, стабильности сообщества и острой и хроническая реакция общества на антибиотики. Однако колебания микробиома и его прогностическая роль в обострениях бронхоэктатической болезни еще недостаточно изучены. Изучение изменений микробиома до и во время обострения может выявить новые терапевтические мишени, которые могут повлиять на ведение пациентов. Полученные результаты могут помочь определить необходимость антимикробной терапии у пациентов с отрицательными микробиологическими посевами в период обострения. Имеются данные о том, что сбалансированная оральная флора может играть защитную роль против колонизации слюны PA; однако паттерн микробиома с защитным действием на верхние дыхательные пути от ПА у пациентов с ПБ и его связь с биопленками ПА еще не описаны.

В то же время системные биомаркеры и воспалительные цитокины определяют потенциальную важность хронической инфекции PA и образования биопленок. Было показано, что системный СРБ коррелирует с более высокими показателями BE, такими как FACED и BSI. Однако лонгитюдных исследований, оценивающих интенсивность и продолжительность системного воспаления, вызванного хронической инфекцией ПА, не проводилось.

Распространение устойчивости к антибиотикам и увеличение распространенности инфекций, связанных с биопленками, стимулируют спрос на новые средства для лечения таких трудноизлечимых бактериальных инфекций. Недавно ВОЗ опубликовала список бактерий, для которых срочно необходимы исследования новых антибиотиков. Открытие и разработка лекарств — это утомительное, долгое и дорогостоящее занятие, которое может занять сотни миллионов евро и 10-15 лет от открытия лабораторного стола до лечения. Хронические инфекции ПА, связанные с ПБ, обычно лечат комбинацией до трех противомикробных препаратов. Несмотря на периодические курсы полимедикаментозной терапии, эффективное излечение от этих заболеваний находится ниже оптимального уровня. Таким образом, становится ясно, что для улучшения положительных результатов у этих пациентов необходимы новые терапевтические возможности. Наш подход фокусируется на концепции синергии, т.е. выявлении синергетических комбинаций антибиотиков, которые вместе более эффективны, чем при использовании по отдельности. Исследователи стремятся систематически оценивать синергетические взаимодействия используемых в настоящее время антибиотиков и изучать возможность внедрения других клинически одобренных антибиотиков. Поскольку их фармакология и токсичность уже хорошо задокументированы, любая потенциальная синергетическая комбинация антибиотиков может быть доведена до клинических испытаний за долю стандартной стоимости разработки и за гораздо более короткий период времени. Наряду с этим, стратегия доставки с помощью наноносителей была предложена как перспективный подход в лечении лекарственно-устойчивых инфекций. Нанотехнологии могут стать инновационной платформой для решения проблемы хронических инфекций легочной артерии, связанных с бронхоэктазами, с потенциалом для лечения трудноизлечимых инфекций, вызванных бактериями с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ). В частности, наноносители на основе полисахаридов (ПС) являются идеальными носителями для инкапсулирования противомикробных препаратов, а альгинат является идеальным носителем для введения в легкие благодаря своим мукоадгезивным свойствам.