Los científicos pensaron que una bacteria era inofensiva, estaban equivocados

Un estudio internacional dirigido por científicos de Singapur descubre que bacterias que antes se consideraban inofensivas pueden empeorar la enfermedad pulmonar existente.

Un equipo de científicos internacionales ha descubierto que Neisseria – un género de bacterias que vive en el cuerpo humano – no es tan inofensivo como se pensaba anteriormente. De hecho, puede causar infecciones en pacientes con bronquiectasias, asma y enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC).

En un estudio histórico, publicado el 14 de septiembre de 2022, en Huésped celular y microbio, el equipo mostró pruebas concluyentes de que Neisseria pueden causar enfermedades en los pulmones y están relacionadas con el empeoramiento de las bronquiectasias (un tipo de enfermedad pulmonar) en los pacientes. Los científicos fueron dirigidos por la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur).

La bronquiectasia es una afección a largo plazo en la que las vías respiratorias de los pulmones se agrandan anormalmente por razones desconocidas en hasta el 50 por ciento de los pacientes de Singapur. La enfermedad es hasta cuatro veces más frecuente entre los asiáticos en comparación con sus contrapartes occidentales y también puede ocurrir después de la recuperación de la tuberculosis.^[1] En Singapur, una investigación en el Hospital Tan Tock Seng describió 420 pacientes con bronquiectasias hospitalizados incidentes en 2017.^[2] La tasa de incidencia es de 10,6 por 100.000 y aumenta fuertemente con la edad.

A pesar de su prevalencia entre las personas mayores, en la mayoría de los casos de bronquiectasias no se encuentra una causa obvia y la condición tiende a surgir espontáneamente y sin previo aviso.^[3]

Para desentrañar el enigma de por qué la bronquiectasia empeora a un ritmo significativamente mayor entre los pacientes asiáticos mayores, el equipo internacional, integrado por investigadores y hospitales en Singapur, Malasia, China, Australia y el Reino Unido (ver anexo) — dirigido por el Profesor Asociado de LKCMedicine Sanjay Chotirmall, Presidente de Provost en Medicina Molecular, comparó los datos de enfermedades e infecciones de 225 pacientes con bronquiectasias de origen asiático (Singapur y Malasia) con los de pacientes con bronquiectasias en Europa.

Neisseria: no tan inofensiva después de todo

Tiempo Neisseria Se sabe que las especies causan meningitis y gonorrea, pero no se sabe que infecten los pulmones. A través de una identificación detallada y una caracterización meticulosa, el equipo de investigación descubrió que Neisseria dominó el microbioma de los pacientes asiáticos con empeoramiento de las bronquiectasias.

Específicamente, los pacientes con bronquiectasias con cantidades predominantes de un subgrupo de Neisseria llamó Neisseria subflava (N. subflava), experimentó una enfermedad más grave e infecciones repetidas (exacerbaciones) en comparación con pacientes con bronquiectasias sin cantidades tan altas de Neisseria.

Luego de una mayor investigación utilizando modelos experimentales de células y animales, el equipo de investigación confirmó que N. subflava causa disrupción celular, lo que resulta en inflamación y disfunción inmunológica en pacientes con bronquiectasias con esta bacteria.

En la imagen se muestra una detección de Neisseria (N. subflava) en tejido pulmonar de pacientes con bronquiectasias. En rojo se muestra la detección de N. subflava y en azul se muestra el núcleo de las células de las vías respiratorias. Crédito: huésped celular y microbio

Antes de este descubrimiento, no se consideraba que Neisseria fuera una causa de infección pulmonar o enfermedad grave en pacientes con bronquiectasias.

El investigador principal, el profesor Chotirmall de LKCMedicine, dijo: “Nuestros hallazgos establecieron, por primera vez, que los resultados clínicos más deficientes, como una mayor gravedad de la enfermedad, una función pulmonar más deficiente y altas tasas de infección repetida entre los pacientes con bronquiectasias, están estrechamente asociados con la bacteria Neisseria y que este hallazgo es especialmente importante para los pacientes asiáticos”.

“Este descubrimiento es significativo porque puede cambiar la forma en que tratamos a nuestros pacientes con bronquiectasias con esta bacteria. Los médicos ahora deberán pensar en Neisseria como un posible “culpable” en pacientes que empeoran a pesar del tratamiento, y realizar pruebas para identificar a quienes pueden albergar este tipo de bacteria en sus pulmones. Esperamos que la identificación temprana conduzca a una terapia personalizada y, en consecuencia, a mejores resultados de la enfermedad para los pacientes asiáticos con esta enfermedad devastadora”, dijo el profesor Chotirmall, quien también es vicedecano (asuntos de la facultad) en LKCMedicine.

Este estudio refleja los esfuerzos de NTU bajo NTU2025, el plan estratégico de cinco años de la Universidad que aborda los grandes desafíos de la humanidad, como la salud humana. Realizado por investigadores internacionales de diversas disciplinas, el estudio también destaca la fortaleza y el enfoque de NTU en la investigación interdisciplinaria.

Relevancia más amplia de Neisseria

Además de vincular la Neisseria y las bronquiectasias graves, el equipo de investigación dirigido por la NTU también detectó la presencia de la misma bacteria en otras afecciones respiratorias crónicas más comunes, como el asma grave y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), una afección que provoca el bloqueo del flujo de aire y la respiración. -problemas relacionados.

Usando tecnologías de secuenciación de próxima generación, el equipo también buscó investigar de dónde puede provenir esta bacteria y tomó muestras de los hogares de pacientes con bronquiectasias con altas cantidades de Neisseria en sus pulmones. Los investigadores encontraron la presencia de la bacteria en el entorno doméstico, lo que sugiere que el espacio interior y, potencialmente, el clima tropical pueden favorecer la presencia de esta bacteria en el entorno asiático.

¿Qué es Neisseria?

los Neisseria Las especies de bacterias se han identificado comúnmente como la causa de infecciones de transmisión sexual como la gonorrea, pero también de meningitis crítica, una inflamación del líquido y las membranas que rodean el cerebro y la médula espinal. Su subespecie N. subflavaSin embargo, se sabe que se encuentra en la mucosa oral, la garganta y las vías respiratorias superiores de los seres humanos sin ningún vínculo conocido con infecciones pulmonares.

Esta familia de bacterias siempre se ha considerado inofensiva para los humanos y no se han descrito infecciones causadas por ellas, hasta ahora.

El coautor, el profesor Wang De Yun del Departamento de Otorrinolaringología de la Facultad de Medicina Yong Loo Lin de la Universidad Nacional de Singapur, dijo: “Es alentador ver que hemos avanzado en la identificación de las especies de bacterias Neisseria como la causa de bronquiectasias que empeoran, el culpable improbable que originalmente no se consideró una amenaza. Esto viene como un fuerte recordatorio de que no debemos ser demasiado complacientes cuando se trata de investigar y ejercitar una mayor proactividad en la exploración de diversas posibilidades, ya que cada elemento aparentemente inocente podría ser una fuente de amenaza para nuestros cuerpos y la salud en general”.

El coautor Andrew Tan, profesor asociado de trastornos metabólicos de LKCMedicine, dijo: “El enfoque de traducción inversa adoptado en este trabajo fue crucial para nuestro éxito. Comenzando desde el ‘lado de la cama’ donde estudiamos las experiencias de los pacientes de la vida real, luego trabajamos hacia atrás para descubrir el proceso biológico de la bacteria. Gracias a la naturaleza interdisciplinaria del estudio, el equipo pudo interactuar con miembros de diferentes disciplinas de investigación, ofreciendo una experiencia agradable mientras obtenía conocimientos únicos sobre la enfermedad”.

Los investigadores ahora buscan realizar más estudios y ensayos clínicos de Neisseria erradicación del microbioma a través del recién inaugurado LKCMedicine Center for Microbiome Medicine, que busca evaluar los beneficios de enfocarse y tratar Neisseria con antibióticos en la primera detección, con la esperanza de que esto conduzca a mejores resultados clínicos para los pacientes con enfermedades respiratorias crónicas.

Referencia: “Neisseria especies como patobiontes en bronquiectasias” por Liang Li, Micheál Mac Aogáin, Tengfei Xu, Tavleen Kaur Jaggi, Louisa LY Chan, Jing Qu, Lan Wei, Shumin Liao, Hong Sheng Cheng, Holly R. Keir, Alison J. Dicker, Kai Sen Tan, Wang De Yun, Mariko Siyue Koh, Thun How Ong, Albert Yick Hou Lim, John A. Abisheganaden, Teck Boon Low, Tidi Maharani Hassan, Xiang Long, Peter AB Wark, Brian Oliver, Daniela I. Drautz-Moses, Stephan C. Schuster, Nguan Soon Tan, Mingliang Fang, James D. Chalmers y Sanjay H. Chotirmall, 14 de septiembre de 2022, Huésped celular y microbio.
DOI: 10.1016/j.chom.2022.08.005

notas

1. “Tendencias en bronquiectasias entre los beneficiarios de Medicare en los Estados Unidos, 2000 a 2007” por Amy E. Seitz, MPH; Kenneth N. Olivier, MD, MPH; Jennifer Adjemian, PhD; Steven M. Holland, MD y D. Rebecca Prevots, PhD, MPH, 1 de agosto de 2012, Diario de pecho.
   DOI: 10.1378/cofre.11-2209
2. “Epidemiología y carga económica de las bronquiectasias que requieren hospitalización en Singapur” por Hwee Pin Phua, Wei-Yen Lim, Ganga Ganesan, Joanne Yoong, Kelvin Bryan Tan, John Arputhan Abisheganaden y Albert Yick Hou Lim, 12 de agosto de 2021, Investigación abierta ERJ.
   DOI: 10.1183/23120541.00334-2021
3. “Variación geográfica en la etiología, epidemiología y microbiología de las bronquiectasias” por Ravishankar Chandrasekaran, Micheál Mac Aogáin, James D. Chalmers, Stuart J. Elborn y Sanjay H. Chotirmall, 22 de mayo de 2018, BMC Medicina Pulmonar.
   DOI: 10.1186/s12890-018-0638-0

anexo

Lista de instituciones colaboradoras

• Departamento de Farmacología, Facultad de Medicina, Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur, Shenzhen, China
• Institutos de Tecnología Avanzada de Shenzhen, Academia de Ciencias de China, Shenzhen, China
• Escuela de Medicina Lee Kong Chian, Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur
• Laboratorio de Genética Bioquímica, Departamento de Bioquímica, Hospital St. James, Dublín, Irlanda
• Unidad de Bioquímica Clínica, Facultad de Medicina, Trinity College Dublin, Dublín, Irlanda
• Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur
• Facultad de Ciencias Farmacéuticas, Universidad de Zhejiang, Hangzhou, China
• Universidad de Dundee, Hospital Ninewells, Escuela de Medicina, Dundee, Escocia
• Departamento de Otorrinolaringología, Programa de Investigación Traslacional de Enfermedades Infecciosas, Facultad de Medicina Yong Loo Lin, Universidad Nacional de Singapur
• Departamento de Medicina Respiratoria y de Cuidados Críticos, Hospital General de Singapur, Singapur
• Departamento de Medicina Respiratoria y de Cuidados Intensivos, Hospital Tan Tock Seng, Singapur
• Departamento de Medicina Respiratoria y de Cuidados Críticos, Hospital General de Changi, Singapur
• Universiti Kebangsaan Malasia, Kuala Lumpur, Malasia
• Departamento de Medicina Respiratoria y Cuidados Críticos, Hospital Shenzhen de la Universidad de Pekín, Shenzhen, China
• Centro de Investigación Prioritaria para Pulmones Saludables, Instituto de Investigación Médica Hunter, Escuela de Medicina y Salud Pública, Universidad de Newcastle, NSW, Australia
• Departamento de Medicina Respiratoria y del Sueño, John Hunter Hospital, New Lambton Heights, NSW, Australia
• Instituto Woolcock de Investigación Médica, Universidad de Sydney, Australia
• Escuela de Ciencias de la Vida, Universidad de Tecnología de Sydney, Australia
• Centro de Ingeniería de Ciencias de la Vida Ambiental de Singapur (SCELSE), Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur
• Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur
• Departamento de Ciencias Ambientales e Ingeniería, Universidad de Fudan, Shanghái, China