A tüdőszövet mikrobiomja COPD-ben

A krónikus obstruktív tüdőbetegség (COPD) kialakulásában ugyan jelentős szerepet játszik bizonyos mérgező partikulumok és gázok tartós belégzése, aminek legjellemzőbb példája a dohányzás, mégis a dohányosok mindössze 15 százaléka betegszik meg COPD-ben. Bár a dohányosok immunrendszere közismerten legyengül a bakteriális fertőzésekkel szemben (ami a dohányzásról leszokva később normalizálódhat), a COPD előrehaladtával és a betegség súlyosbodásával párhuzamosan növekszik a gyulladásos sejtek jelenléte. A betegség progresszióját jellemző állandósult és súlyosbodó légúti obstrukció a 2mm-nél kisebb átmérőjű légutak beszűküléséhez és pusztulásához köthető. Ez a folyamat azonban már lényegesen korábban kialakul, így megindul az alveolusok rugalmas rostjainak emfizémás pusztulása, és a legújabb közlemények szerint a súlyos és nagyon súlyos COPD-ben a CD4+ T-limfociták és a B-sejtek tercier nyirokszövetként akkumulálódnak a tüdőszövetben. Egyelőre nem tisztázott azonban, mely antigén hatására indul meg ez a folyamat: némelyek szerint autoimmun folyamatról van szó, amelyet autoantigének indítanak el, más kutatók idegen mikrobák kóroki szerepét feltételezik a háttérben. Utóbbiak egy ördögi kört indítanának be az ismétlődő fertőzések és következményes gyulladás, valamint a diszfunkcióhoz vezető helyreállító folyamatok révén, melyek összességükben a COPD progressziójához vezetnének. A betegség súlyosbodásához társuló egyre gyakoribb és mind súlyosabb exacerbációk ennek a fertőzéses-gyulladásos circulus vitiosusnak a klinikai megjelenési formái lehetnek.

Hilty és munkatársai közelmúltban megjelent vizsgálata szerint (Hilty M, Burke C, Pedro H, Cardenas P, Bush A, Bossley C, Davies J, Ervine A, Poulter L, Pachter L, et al. Disordered microbial communities in asthmatic airways. PLoS ONE 2010;5:1–9.) asztmában és krónikus obstruktív tüdőbetegségben jellegzetes eltérések figyelhetők meg az elemzett bronchoalveolaris lavage és kefebiopsziás mintákban az emberi tüdő mikrobiomjának vonatkozásában (mikrobiom: az emberi testben, illetve annak felszínén élő mikrobák összessége, azok genomja és környezeti interakcióik).

A jelen cikkösszefoglalónkban bemutatott közlemény szerzői (Marc A. Sze és munkatársai, The Lung Tissue Microbiome in Chronic Obstructive Pulmonary Disease, American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine,185:1073-1080; 2012) ezeket a megfigyeléseket emberi tüdőszövetmintákban analizálták: nemdohányzó (n=8), dohányos nem COPD-s (n=8), nagyon súlyos COPD-ben szenvedő (GOLD IV. stádium) (n=8) és cisztás fibrózisban szenvedők (n=8) mintáit vonták be vizsgálatukba. A nemdohányos és a dohányos, de nem COPD-s tüdőszövetmintákat tüdőrák miatt végzett reszekciókból, illetve recipiens híján transzplantációra nem került tüdőkből nyerték. A nagyon súlyos COPD-s és a cisztás fibrózisos (CF) tüdők transzplantáción átesett COPD-s, illetve CF-es betegekből származtak. A kutatók minden vizsgálatba bevont mintára vonatkozóan megkapták a beteg (vagy a hozzátartozó) beleegyezését a vizsgálatok elvégzésére. A teljes bakteriális állomány kimutatásában a DNS-kinyerés szempontjából a CF-es tüdők szolgáltak pozitív kontrollként a közismert kolonizációk alapján, míg steril víz adta a negatív kontrollt. A COPD-s tüdőkben CT-vizsgálattal sem igazolódott bronchiektázia.

A tüdőszövetben a teljes baktériummennyiség a kimutathatóság határát alig érte el a mennyiségi PCR vizsgálatok alapján. Az átlagos baktériummennyiség a negatív kontrollcsoportban 0-588 sejt/minta, míg a CF-es tüdőkben szignifikánsan magasabb 2.712-1.075.846/minta volt (p < 0,0001). Nem volt kimutathatóan jelentős eltérés a nemdohányos, dohányos, de nem COPD-s és a COPD-s minták teljes baktériummennyiségében.

A kimutatott baktériumpopuláció a minőségi elemzés során (a terminális hasítási fragmentumok hosszpolimorfizmusának elemzésével, terminal restriction fragment length polymorphism/TRFLP analízis segítségével) 3 különböző csoportra volt felosztható: a nemdohányzó és dohányzó szövetminták egy csoportba tartoztak, míg a nagyon súlyos COPD-s és CF-es minták önálló csoportokat képeztek. A szekvenálási eredmények összehasonlító páranalízise is megerősítette a fenti csoportok elkülönülését (p < 0,05). A három alacsony baktériummennyiségű csoportban (nemdohányzó, dohányzó, de nem COPD-s és COPD-s) a baktériumtörzsek vonatkozásában nagyfokú diverzitást mutatott a vizsgálat, szemben a CF-s tüdőkből kimutatott kisszámú, ám domináns mennyiségben jelenlévő baktériumpopulációval szemben:

a dohányos csoportban szignifikánsan gyakrabban fordultak elő az Acinetobacter családhoz tartozó törzsek, míg a nagyon súlyos COPD-s csoportban a Lactobacillus család képviselői voltak gyakoribbak, szemben a CF-s csoportra jellemző Streptococcus törzsekkel. Mind a COPD-s, mind a CF-es csoportban 5 százalékot meghaladta a Burkholderia genus jelenléte, más csoportokra ez nem volt jellemző.

A vizsgálatban lényegesen kisebb mennyiségben lehetett kimutatni baktériumokat a tüdőszövetmintákból, mint azt a korábbi bronchoalveolaris mosófolyadékot és hörgőkefe-biopsziás anyagokat feldolgozó vizsgálatok közölték. Ez valószínűleg a feldolgozás során csak minimális mennyiségben jelenlévő hörgőhámnak tulajdonítható.

A legérdekesebb eredménye a jelen feldolgozásnak, hogy a teljes kimutatható baktériummennyiségben nem volt eltérés a nemdohányzó, dohányzó, de nem COPD-s és a nagyon súlyos COPD-ben szenvedők mintái között. Jelentős eltérés volt azonban a populációt alkotó baktériumok tekintetében: a nagyon súlyos COPD-ben egyedi baktériumpopuláció jelenléte jellemző. Hasonlóan fontos új megfigyelés, hogy a baktériumok diverzitása a nagyon súlyos COPD-s csoportban is szignifikánsan nagyobb, mint a CF-es betegek szövetmintáiból kimutatottaké. Bár kimutatható az előbbi csoportban bizonyos baktériumtörzsek gyakoribbá válása, de egyik sem válik a CF-ben megfigyelhető kolonizációhoz hasonlóan dominánssá a többi rovására.

A szerzők hangsúlyozzák, hogy vizsgálati eredményeik eltérései a korábbi, főleg a légutak hámjából származó vizsgálati mintákat elemző munkákban ismertetettektől abból fakadnak, hogy az általuk elemzett minták 90 százalékban a tüdőparenchymát reprezentálták.  Hasonlóan fontos, hogy az alkalmazott negatív kontroll segítségével kizárható, hogy a feldolgozott minták bakteriális kontaminációját mutatták volna ki. A Lactobacillus törzsek jelenlétét a COPD-ben a gastrooesophagealis reflux kóroki szerepével magyarázzák, ami révén az eredetileg a gyomorban jelen lévő baktériumok bejuthatnak a tüdőbe. Ennek azért lehet jelentősége, mivel nemrégiben bizonyították be, hogy ezek a baktériumok módosítják az egyes fertőzésekre adott gyulladásos reakciót, és a pulmonális tercier nyirokszövet kialakulását is elősegíthetik. Hogy a Lactobacillusok csak immunmodulánsként vagy maguk is antigénként befolyásolják-e a saját és a szerzett immunválaszt, azt a további vizsgálatok lesznek hivatottak eldönteni. A vizsgálatban leírt gyakoribb Burkholderia-előfordulás jelentőségét szintén csak a súlyos és az enyhe COPD-s betegekből nyert minták elemzése kapcsán lehet majd értékelni.

Az ismertetett vizsgálat úttörő jelentőségű annak feltárásában, hogy bár elenyésző a különbség a teljes baktériummennyiség vonatkozásában a nemdohányzó, a dohányzó, de nem COPD-s és a nagyon súlyos COPD-ben szenvedő betegek mintái között, emellett azonban a nagyon súlyos COPD-s betegek tüdőszövetében egyedi összetételű baktériumpopuláció mutatható ki. A legújabb vizsgálatok abba az irányba mutatnak, hogy ez a speciális összetételű mikrobiom aktívan befolyásolhatja a kialakuló immunválaszokat és a gyulladásos folyamatokat, hasonlóan számos betegséghez a vírusfertőzésektől az artritiszig.