Colonització bacteriana en la mpoc: paper dels mecanismes de defensa de la via aèria i nous mètodes diagnòstics

Abstract

La malaltia pulmonar obstructiva crònica (MPOC) representa un problema sanitari de primer ordre, donada la seva elevada prevalença, que és una causa creixent de morbi-mortalitat arreu del món i donada l’elevada despesa sanitària que representa. Diversos estudis amb tècniques invasives han demostrat que el 30-50% dels pacients amb MPOC greu clínicament estables presenten bactèries potencialment patògenes (BPP) a la seva via aèria, fet que es relaciona amb més inflamació, una major pèrdua de funció pulmonar i amb aguditzacions més freqüents i greus. En l’actualitat però, no és conegut per què uns pacients amb MPOC són més susceptibles que d’altres a la colonització bacteriana. Per contra, està ben establerta la importància dels mecanismes de defensa innats del sistema respiratori, com són les mucines per mantenir la via aèria estèril. Per altra banda, el diagnòstic de la presència bacteriana a la via aèria en aquests pacients es realitza mitjançant el cultiu d’esput, que és un mètode no invasiu àmpliament estès en la pràctica clínica diària però que presenta importants limitacions. La hipòtesi de la tesi postula que les mucines (mecanismes de defensa pulmonar) estan alterades en alguns pacients amb MPOC greu, fet que els fa més susceptibles a ser colonitzats per BPP. I que els mètodes diagnòstics no invasius com la Tomografia Computeritzada d´Alta Resolució (TACAR) o el nas electrònic (e-nose) poden facilitar-ne el seu diagnòstic. Per a estudiar els objectius proposats, es van dissenyar 3 estudis prospectius en el quals es van incloure pacients amb MPOC moderada-greu en fase d’estabilitat clínica (> 8 setmanes sense agudització) i sense altra patologia respiratòria concomitant. En tots els pacients es va realitzar l’obtenció de mostra d’esput induït, una fibrobroncoscòpia amb rentada broncoalveolar (RBA) i es van recollir variables demogràfiques i de funcionalisme pulmonar. Es va realitzar l’estudi microbiològic de les mostres respiratòries. En el primer estudi es va realitzar determinació de les mucines, dels pèptids antimicrobians i de les citocines inflamatòries. En el segon estudi es realitzava l’adquisició d’imatges pulmonars mitjançant la TACAR i determinació de signes radiològics d’infecció. En el darrer estudi, es van determinar els compostos orgànics volàtils (COVs) en l’aire exhalat mitjançant el nas electrònic. Com a resultats es va detectar que l’expressió disminuïda de la mucina 2 (MUC 2) a la via aèria s’associava a la colonització bacteriana bronquial i a una major inflamació de la via aèria (determinada pels nivells de IL-6). Es va observar que existia una relació inversa entre els nivells de IL-6 a la via aèria i els nivells de mucina 2. En l’estudi de la TACAR, es va observar que aquesta no detectava diferències en els patrons radiològics estudiats entre els subjectes amb colonització respecte aquells sense colonització. Per altra banda l’e-nose, sí va mostrar una correcta capacitat per classificar els MPOC en colonitzats i no colonitzats, amb una sensibilitat del 82% i una especificitat del 96%. En conclusió, els nivells disminuïts de la MUC 2 a la via aèria es relacionen amb la colonització bacteriana bronquial i amb valors més elevats d’inflamació. La TACAR no permet detectar els individus amb BPP a la via aèria, mentre que el nas electrònic sí permet detectar aquells pacients amb MPOC que tenen colonització bronquial.

Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is a leading cause of morbidity, mortality and resource use worldwide. Several studies using invasive diagnostic tools showed that 30-50 % of patients with clinically stable COPD have potentially pathogenic bacteria (PPB) in their airway, which is associated with more inflammation, a higher decrease in lung function and more frequent and severe exacerbations. However, it is not known why some patients with COPD are more susceptible than others to bacterial airway colonization. It is well established the importance of respiratory system innate defense mechanisms, such as mucins to maintain the airway sterile. On the other hand, sputum culture is a non-invasive diagnostic tool for airway bacterial colonization. Even though is a widespread method in daily clinical practice it has important limitations. The hypothesis of the thesis postulates that mucin levels are altered in some patients with severe COPD, which makes them more likely to be colonized by PPB. In addition, we postulate that new non-invasive techniques such as the High Resolution Computed Tomography (HRCT) and the electronic nose (e- nose), may facilitate bacterial colonization diagnosis. Three prospective studies were designed. Inclusion criteria were patients with moderate to severe COPD clinically stable (> 8 weeks without exacerbation) with no other concomitant respiratory disease. In all patients demographic variables and lung function data were collected, induced sputum sample was obtained and a bronchoscopy with broncoalveolar lavage (BAL) was performed. We performed microbiological study of the respiratory samples. In the first study mucin levels, antimicrobial peptides levels and inflammatory cytokines levels were determined. In the second study HRCT images were analysed for radiological signs of infection. In the last study the volatile organic compounds (VOCs) in the exhaled air were studied by the electronic nose. In result, it was found that decreased levels of airway mucin 2 were associated with bacterial colonization and increased airway inflammation (determined by IL- 6 levels). It was noted that there was an inverse relationship between IL- 6 levels and airway mucin 2 levels. In the second study no differences in HRCT imaging patterns were detected among subjects with and those without bronchial colonization. The e-nose instead, was able to classify COPD patients in colonized and non- colonized with a sensitivity of 82 % and a specificity of 96%. In conclusion, low airway MUC 2 levels in severe COPD patients were associated with airway bacterial colonization and higher levels of inflammation (IL-6). HRCT is not usefull in the detection of potentially pathogenic bacteria in the airway of COPD patients. The e-nose detects those COPD patients with bronchial colonization.