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Jun 01, 2024

A agregação de Pseudomonas aeruginosa e a expressão de Psl no escarro estão associadas à falha na erradicação de antibióticos em crianças com fibrose cística

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 21444 (2022) Citar este artigo Demonstramos anteriormente que isolados de P. aeruginosa que persistiram em crianças com fibrose cística (FC) apesar de inalados

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 21444 (2022) Citar este artigo

Demonstramos anteriormente que os isolados de P. aeruginosa que persistiram em crianças com fibrose cística (FC), apesar do tratamento com tobramicina inalada, aumentaram a ligação do anticorpo anti-Psl in vitro em comparação com aqueles erradicados com sucesso. Nosso objetivo foi validar esses achados visualizando diretamente P. aeruginosa no escarro da FC. Este foi um estudo observacional prospectivo de crianças com FC com infecção por P. aeruginosa de início recente que foram submetidas a tratamento de erradicação com tobramicina inalatória. Usando a técnica de clareza passiva de identificação microbiana (MiPACT), P. aeruginosa foi visualizada em amostras de escarro obtidas antes do tratamento e classificada como persistente ou erradicada com base nos resultados. Os isolados pré-tratamento também foram cultivados como biofilmes in vitro. Dos 11 pacientes inscritos, 4 desenvolveram infecção persistente e 7 erradicaram a infecção. O biovolume de P. aeruginosa e o número e tamanho dos agregados de P. aeruginosa foram maiores no escarro daqueles com infecções persistentes em comparação com infecções erradicadas (p <0,01). A quantidade de ligação do anticorpo Psl no escarro também foi maior em geral (p <0,05) em amostras com biovolume aumentado de P. aeruginosa. Quando visualizada no escarro, a P. aeruginosa apresentou um biovolume maior, com Psl mais expresso, e formou agregados maiores e mais numerosos em crianças com FC que falharam na terapia de erradicação em comparação com aquelas que eliminaram a infecção com sucesso.

Indivíduos com fibrose cística (FC) são suscetíveis à infecção pulmonar por Pseudomonas aeruginosa devido a defeitos no regulador de condutância transmembrana da fibrose cística (CFTR) que resultam em comprometimento da depuração mucociliar1. Sem tratamento antimicrobiano, a P. aeruginosa pode estabelecer infecção crônica nas vias aéreas, que está associada ao declínio mais rápido da função pulmonar e à morte prematura em pacientes com FC2,3. O tratamento precoce de erradicação antibiótica (AET) da colonização inicial por P. aeruginosa é, portanto, o tratamento clínico padrão de crianças com FC e aumentar a taxa de sucesso do AET é fundamental para melhorar os resultados a longo prazo4,5.

Existem poucas explicações sobre por que o AET pode falhar em um paciente com FC. Mostramos anteriormente, usando um modelo de biofilme visualizado por microscopia confocal, que os isolados iniciais de P. aeruginosa de crianças que falharam no AET aumentaram significativamente a ligação do anticorpo anti-Psl em comparação com os isolados daqueles que eliminaram P. aeruginosa6. O aumento da ligação do anticorpo anti-Psl foi associado à agregação bacteriana e à tolerância à tobramicina. Psl é um exopolissacarídeo de P. aeruginosa (EPS) que foi bem descrito por seu papel na adesão célula-célula e célula-substrato e na formação de biofilme in vitro7,8,9,10,11,12. Embora nossos achados tenham sido confirmados em coleções separadas de isolados clínicos iniciais de P. aeruginosa de dois ensaios AET distintos, esses resultados foram baseados em estudos in vitro de P. aeruginosa em um sistema de câmara de lâmina de vidro.

Apesar do uso de isolados clínicos e de condições de crescimento bacteriano que mimetizam as vias aéreas da FC, os modelos baseados em laboratório que examinam o comportamento dos patógenos da FC e os efeitos dos antibióticos podem não refletir com precisão as condições nas vias aéreas dos pacientes13. As decisões sobre tempos de incubação, meios de crescimento e concentrações antimicrobianas, por exemplo, podem alterar significativamente os resultados experimentais e é muito desafiador capturar completamente as complexidades do ambiente pulmonar da FC. Com estes desafios, talvez não seja surpreendente que exista uma desconexão entre os resultados dos testes de suscetibilidade antimicrobiana e os resultados clínicos na FC14.

Avanços recentes no processamento e imagem de amostras do trato respiratório, no entanto, permitiram a visualização direta e a interação de espécies microbianas em amostras de pacientes. A técnica de clareza passiva de identificação microbiana (MiPACT), desenvolvida por DePas et al., fixa e visualiza bactérias usando reação em cadeia de hibridização para detectar rRNA no escarro de FC15. Estas metodologias evitam a necessidade de fazer inferências na tradução de resultados in vitro para in vivo. O objetivo deste estudo foi validar nossas descobertas anteriores de aumento da ligação de anticorpos anti-Psl e agregação bacteriana em isolados persistentes de P. aeruginosa, visualizando diretamente biofilmes de P. aeruginosa no escarro em um estudo observacional prospectivo de crianças com FC submetidas a AET. Também pretendemos determinar se poderíamos, de fato, replicar resultados in situ de amostras clínicas usando nosso modelo de câmara de lâminas de biofilme in vitro.