铜绿假单胞菌生物膜在伴有和不伴有慢性阻塞性肺疾病的支气管扩张患者病情加重中的作用

该项目将研究气道慢性 PA 感染与以下患者人群生物膜形成之间的关系：1-支气管扩张与囊性纤维化 (BQ) 无关，2-支气管扩张伴慢性阻塞性肺疾病 (BQ-EPOC)。 主要目标是确定 PA 慢性感染、PA 生物膜的存在与疾病的最严重演变之间的关联，主要通过每年恶化的次数（主要结果）到下一次恶化的天数、生活质量和强迫呼气量 (FEV1) 和炎症生物标志物（次要结果）。 为此，将在每项研究中比较这些参数在患有 PA 慢性感染和痰中存在 PA 生物膜（通过 FISH-CLSM 鉴定）的患者与没有慢性感染和没有生物膜（阴性对照）的 PA 患者中人群（BE 和 BE-COPD）。 研究人员将分析，到招募和顺序（3 次确定），方法中详述的生物膜的各个方面。 此外，通过比较每次恶化之前、期间和之后的微生物组，研究人员将尝试确定那些具有更高恶化风险的微生物模式，那些对慢性 PA 感染具有保护作用的模式及其与生物膜的关系。

生物膜的诊断尚未在慢性阻塞性肺病 (COPD) 和非 CF 支气管扩张 (BE) 感染的临床实践中常规实施。 第一份生物膜感染诊断和治疗指南于 2015 年发布，其中包括许多生物膜相关感染，但不包括 COPD 或 BE。 事实上，关于这些人群中 PA 生物膜的存在及其在恶化中的潜在作用的研究很少。 然而，有充分的科学证据表明 PA 生物膜与囊性纤维化 (CF) 患者的慢性呼吸道感染有关，并且是其发病率和死亡率增加的主要原因。 据报道，在 CF 的慢性 PA 肺部感染期间，PA 适应肺部的不同生态位。 痰液中同时存在粘液（生物膜）和非粘液（浮游）细菌。 具有较高突变率的细胞对许多抗生素产生多重耐药性，并且它们的原位生长速率较低，因为细菌在高多形核耗氧量的条件下降低了它们的新陈代谢，然而，迄今为止，这些都没有在 BE 患者中得到描述；事实上，关于这些人群中 PA 生物膜存在的研究很少，并且它们在恶化中的作用尚未得到证实。 此外，几乎没有证据表明微生物群失调与 PA 的慢性定植和恶化期间存在关联。

12-27% 的 BE 和 BE-COPD 患者存在 PA 的慢性定植，导致预后更差（死亡风险增加 3 倍），住院风险增加高达 7 倍，每个患者每年平均有一次额外的恶化。 在这些患者中，根除 PA 很困难，尽管充分的抗菌治疗可减少细菌负荷和恶化次数并改善肺功能和生活质量。 BE 患者面临的主要挑战之一是根除 PA，尤其是在这种病原体定植的早期阶段。 在这种情况下，建议进行积极的抗生素治疗。 然而，这种根除在相当大比例的情况下失败了。 除了 PA 的多重耐药性增加外，即使对喹诺酮类药物，其产生生物膜并在其中存活的能力也是根除失败的原因之一。 虽然痰中 PA 的存在是 BE 预后不良的一个因素，但尚未在这些人群的痰中鉴定和表征生物膜（即它们的存在、大小、藻酸盐的量和代谢状态）。 最近，在 BE 儿科患者中，通过共聚焦激光扫描显微镜 (CLSM) 描述了支气管肺泡灌洗 (BAL) 样品中生物膜的存在，即使在那些培养呈阴性的样品中也是如此。 这一发现引起了人们对 BE 中生物膜研究的缺乏以及改进呼吸道样本检测诊断工具的重要性的关注，尤其是在接受抗生素治疗后病情反复加重的患者中。

30% 至 50% 的中度或重度 COPD 患者患有 BE。 其患病率随 COPD 的严重程度而增加，而 5-10% 的 BE 患者患有 COPD。 COPD 和 BE 患者形成了一个临床组，具有自己的特点（痰液产生和化脓增加、呼吸困难和急性加重次数增加）、预后较差、可能的治疗意义和死亡率较高。 虽然恶化的原因尚不清楚，但据认为大约一半的病例涉及细菌感染，PA 是从这些恶化中分离出的最常见病原体之一，并与较高的死亡率相关。 来自慢性感染 COPD 患者痰液的 PA 往往细胞毒性和运动性较低，并且比来自血液样本的 PA 产生更多的生物膜。 因此，一些作者认为 COPD、BE 和 CF 呈现出相似的感染和进化模式。 按照这种推理，我们的假设是 PA 生物膜可能是与感染持续存在以及 BE（伴或不伴 COPD）患者恶化的频率和严重程度相关的致病机制之一。 然而，需要进一步研究使用当前指南的建议来证实这一假设。

一些研究 COPD 急性加重期微生物菌群失调的作者发现，伴随着嗜酸性粒细胞炎症，它与更严重的急性加重和肺功能更严重的下降有关。 对 BE 患者痰液中微生物组的纵向研究表明，考虑到病原体的负担、社区的稳定性和急性期，可以通过针对其微生物组的特异性治疗来改善慢性支气管感染的管理。以及社区对抗生素的慢性反应。 然而，微生物组的波动及其在支气管扩张恶化中的预测作用尚未得到深入研究。 在恶化之前和期间对微生物组变化的研究可以揭示可能对患者管理产生影响的新治疗靶点。 结果可能有助于确定在恶化期间对微生物培养阴性的患者进行抗菌治疗的必要性。 有证据表明，平衡的口腔菌群可以防止 PA 在唾液中定植；然而，尚未描述对 BE 患者的上呼吸道 PA 具有保护作用的微生物组模式及其与 PA 生物膜的关系。

同时，系统性生物标志物和炎性细胞因子决定了慢性 PA 感染和生物膜产生的潜在重要性。 系统性 CRP 已被证明与较高的 BE 分数相关，例如 FACED 和 BSI。 然而，没有纵向研究评估慢性 PA 感染引起的全身炎症的强度和持续时间。

抗生素耐药性的传播和生物膜相关感染的日益流行正在推动对治疗这种难以根除的细菌感染的新方法的需求。 近日，世界卫生组织公布了一份细菌清单，以期研究出新型抗生素。 药物发现和开发是一项乏味、漫长且成本高昂的工作，从实验室发现到床边可能需要数亿欧元和 10-15 年的时间。 与 BE 相关的慢性 PA 感染通常使用最多三种抗微生物剂的组合进行治疗。 尽管定期进行多种药物治疗，但这些疾病的有效治愈率仍低于最佳水平。 很明显，需要新的治疗选择来改善这些患者的积极结果。 我们的方法侧重于协同作用的概念，即确定抗生素的协同组合，一起使用比单独使用时更有效。 研究人员旨在系统地评估目前使用的抗生素的协同相互作用，并探索引入其他临床批准的抗生素。 由于它们的药理学和毒性已经得到充分证明，任何潜在的协同抗生素组合都可以以标准开发成本的一小部分和更短的时间进入临床试验。 与此同时，纳米载体介导的递送策略被认为是治疗耐药性感染的一种有前途的方法。 纳米技术可以提供一个创新的平台来应对与支气管扩张相关的 PA 慢性感染的挑战，并有可能管理涉及多重耐药 (MDR) 细菌的难以治疗的感染。 特别是，基于多糖 (PS) 的纳米载体是包封抗菌剂的理想载体，而藻酸盐由于其粘膜粘附特性​​而成为肺部给药的理想载体。