La efectividad del antibiótico para la fibrosis quística puede verse influida por el PH, el oxígeno

Estados Unidos:

Las personas que viven con fibrosis quística pasan la vida luchando contra infecciones pulmonares crónicas resistentes al tratamiento con antibióticos. Un enfoque único para eliminar la bacteria puede no ser el mejor enfoque para todos los pacientes con la enfermedad, según un nuevo estudio dirigido por Pieter Dorrestein, profesor de la Universidad de California en San Diego, y Robert Quinn, un investigador de la Universidad del Estado de Michigan que realizó la investigación en UC San Diego.

Los investigadores descubrieron que ajustar otros factores en un modelo pulmonar de fibrosis quística, como el equilibrio del pH y el oxígeno, ayudó a erradicar las bacterias patógenas al tiempo que minimizaba los riesgos de resistencia a los antibióticos y el crecimiento excesivo de otros microorganismos.

“Creemos que los antibióticos causan una ‘tierra quemada’, simplemente eliminando una parte desconocida de bacterias saludables y, con suerte, malas”, dijo Dorrestein. “En realidad, no entendemos lo que sucede con su microbiota cuando las personas toman antibióticos, tanto personas sanas como personas con fibrosis quística”.

Debido al defecto genético que subyace a la fibrosis quística, se acumula un moco espeso y pegajoso en los pulmones de los pacientes. El moco ayuda a los microorganismos a prosperar. Una bacteria problemática, Pseudomonas aeruginosa, también forma una biopelícula en el pulmón, que es difícil para el sistema inmunológico y para que los antibióticos penetren. Estas infecciones pulmonares son un problema grave y crónico para muchas personas que viven con fibrosis quística. Actualmente, las infecciones se controlan en gran medida mediante ensayos y errores con una combinación de antibióticos, antifúngicos y moléculas antiinflamatorias.

Los científicos suelen estudiar las infecciones bacterianas mediante el análisis de un tipo específico de bacteria y sus interacciones con las células humanas. Quinn analiza la fibrosis quística pulmonar como un todo, viviendo en un entorno único en el que una bacteria en particular no funciona sola, sino que interactúa con otros microbios en la comunidad, las células humanas que forman el pulmón y otras moléculas, sustancias químicas y metabolitos Todos los cuales se comportan como un ecosistema.

Quinn desarrolló un sistema llamado WinCF, que proporciona gradientes de pH y oxígeno que imitan los tubos estrechos que forman los bronquiolos de los pulmones humanos.

Quinn y su equipo recolectaron muestras de esputo de 18 pacientes con fibrosis quística y las aplicaron al sistema WinCF en su laboratorio. Modificaron factores como el pH, los niveles de oxígeno y los antibióticos para mapear aproximadamente 600 condiciones diferentes de fibrosis quística pulmonar.

Los investigadores encontraron que los microbios en los pulmones de fibrosis quística se dividen en dos comunidades distintas: patógenos conocidos, o microbios que pueden causar problemas de salud, que viven en regiones con alto pH y ricas en oxígeno, y anaerobios, o microbios que prosperan en áreas con pH bajo y poco oxigeno

“Esta estratificación es importante porque puede afectar los tratamientos para los pacientes con fibrosis quística”, dijo Quinn. “Por ejemplo, ciertas bacterias pueden sobrevivir al tratamiento con antibióticos porque pueden esconderse más profundamente en el moco pulmonar. Mientras tanto, las bacterias que se eliminan pueden abrir espacio para que crezcan otros microbios, lo que podría crear un nuevo conjunto de problemas “.

Cuando agregaron el antibiótico anti-Pseudomonas aeruginosa, tobramicina, a la cultura principal en su modelo de WinCF, los investigadores observaron cambios drásticos en la composición microbiana del sistema. Algunas especies bacterianas fueron eliminadas en todas las regiones de la columna, algunas fueron eliminadas en las capas más altas y más ricas en oxígeno, pero sobrevivieron a profundidades más bajas, mientras que otras especies continuaron prosperando en las profundidades más bajas.

Quinn dijo que se sorprendió al ver brotes de hongos Aspergillus en las regiones previamente ocupadas por las bacterias muertas. La aspergilosis, la infección causada por este hongo, no es infrecuente en pacientes con fibrosis quística tratados con antibióticos.

El antibiótico no solo cambió el equilibrio microbiano en el modelo de fibrosis quística pulmonar, sino que la estructura química del propio antibiótico fue modificada por los microbios. Esta alteración podría ayudar a las bacterias a resistir su efecto.

“Los antibióticos alteran la estructura general y las relaciones en una comunidad dinámica, y no siempre de una manera que sea beneficiosa para el paciente”, dijo Quinn. “Todavía no conocemos las” reglas “para inclinar la balanza a favor de un balance microbiano beneficioso”.

Cuando los investigadores redujeron el pH del moco de la fibrosis quística en el sistema WinCF en una unidad, la composición bacteriana de la muestra cambió de 70 por ciento a prácticamente ninguna.

Si bien el sistema WinCF no debe utilizarse para influir en la atención del paciente todavía, Dorrestein dijo que el objetivo final es una clínica de “atención de precisión” para pacientes con fibrosis quística. En este escenario, los médicos y técnicos podrían analizar rápidamente el esputo de cada paciente en busca de patrones moleculares y microbianos únicos y probar diferentes combinaciones de opciones de tratamiento en el laboratorio (cambio de pH, niveles de oxígeno, antibióticos) antes de recetarlos al paciente.

Otros coautores del estudio incluyen: William Comstock, James T. Morton, Ricardo da Silva, Alda Tran, Alexander Aksenov, Louis-Felix Nothias, Alexey V. Melnik, Gail Ackermann, Douglas Conrad, Rob Knight, UC San Diego; Tianyu Zhang, Universidad Estatal de Montana; Daniel Wangpraseurt, Universidad de Cambridge y UC San Diego; e Isaac Klapper, de la Universidad del Templo.

Artículos relacionados: fibrosis quística, investigación, tratamiento


Fuente: https://goo.gl/8J6gtq

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