¿Los cigarrillos electrónicos en pacientes con Fibrosis Quística o EPOC pueden hacer mal?

Los cigarrillos electrónicos son vistos como una alternativa sana al hábito de fumar, sin embargo parecen ser peligrosos  para los pulmones sobre todo para personas con enfermedades pulmonares, particularmente la población adolescente con FQ puede estar tentada a utilizarlos. 

En la Conferencia Norteamericana de Fibrosis Quística el Dr  McGown y colaboradores presentaron un trabajo sobre los efectos nocivos de los cigarrillos electrónicos en las personas con FQ.

Los cigarrillos electrónicos (e-cigarettes) son percibidos por muchos como una forma más benigna de fumar, pero dos estudios recientes han desafiado esta noción.

 Un estudio in vitro comparó los efectos del humo del cigarrillo electrónico y el extracto de humo de cigarrillo sobre el fenotipo y los factores de virulencia o agresividad de  Pseudomonas aeruginosa

Ambos tipos de humo no inhibieron el crecimiento de P. aeruginosa. Los factores de producción de pigmento (piocianina y pioverdina) y  de virulencia se incrementaron significativamente después de la exposición al humo del cigarrillo y también al del cigarrillo electrónico en comparación con los controles no expuestos.

El humo del cigarrillo también aumentó significativamente la producción de biopelículas o biofilm. Los autores concluyeron que el humo de los cigarrillos electrónicos induce cambios en la expresión fenotípica de P. aeruginosa y puede aumentar la virulencia del organismo.

Otro estudio presentado también en la conferencia  examinó el efecto de los cigarrillos electrónicos sobre  la función del epitelio de las vías respiratorias.

Una exposición de 30 minutos al humo del cigarrillo electrónico reduce significativamente la función  de la proteína CFTR.

También hubo efectos adversos en el transporte de iones por las células epiteliales de las vías respiratorias, que parecían deberse a la exposición a altos niveles de acroleína en el humo del cigarrillo electrónico. La acroleína también se encuentra en el humo del cigarrillo.

Depósitos de acroleína sobre las células  fueron 300 veces más altos en comparación con los controles y alcanzó niveles conocidos de inhibir la función de CFTR.

Los autores concluyeron que el humo del cigarrillo electrónico puede tener efectos adversos sobre la fisiología de las vías respiratorias y el aclaramiento mucociliar.

Otro trabajo muy interesante publicado en PLOS ONE en Febrero de 2015 usando un modelo de ratón estudiaron los efectos del cigarrillo electrónico sobre las defensas tanto antibacterianas como antivirales.

En los ratones expuestos dos semanas al humo de cigarrillos electrónicos se observo aumento de la inflamación y una respuesta inmune alterada contra las infecciones bacterianas y también a los virus, en particular el virus de la gripe o influenza.

Esta alteración de la respuesta inmune puede ocurrir en pacientes con EPOC, con fibrosis quística  o inlucso en personas sanas, que utilicen estos cigarrillos electrónicos

Referencias

McGown et al 2015; NACF. Abstracta 362

Fain et al NACF 2015;. Abstracta 81

Sussan et al PLOS ONE Febrero 2015

Trampas para Bacterias en Pulmón y Pulmozyme

Los neutrófilos son glóbulos blancos que están en la sangre circulante y que cuando hay un tejido inflamado o con infección salen de los vasos sanguíneos y van al sitio que esta con problemas. forman parte del sistema de defensa que se encarga de combatir las infecciones.

Cuando llegan al sitio de infección, una de las formas que tienen de responder es la formación de “Trampas extracelulares de neutrófilos” también llamadas TEN o NET (en inglés).

Cuando los neutrófilos van al sitio de infección y entran en contacto con las bacterias u  hongos cambian su “forma” y liberan su DNA o material genético para formar una especie de red que atrapa a las bacterias.

Las bacterias que quedan atrapadas por estas trampas son  luego destruidas y eliminadas  en aquellos  pulmones con secreciones normales.

Sin embargo en el pulmón del paciente con FQ estas trampas forman parte del moco espeso que encontramos en los pulmones. 

Al estar formando parte del moco espeso, las bacterias están atrapadas pero no son destruidas, y parece que este mecanismo de formación de trampas ayuda a la colonización del pulmón FQ,  a la formación del biofilm y además las trampas  contribuyen a aumentar la viscosidad de la flema.

Como estas trampas están formadas por DNA, el utilizar Pulmozyme o Alfadornasa (DNAsa) nos ayuda a degradar el DNA , disminuye la viscosidad del moco, facilita de esta manera que se pongan en marcha los mecanismos de defensa para combatir la infección  en particular contra Pseudomonas aeruginosa.

Este sería uno de los motivos por los cuales Pulmozyme debe ser usado desde muy temprano en la vida, ya que ayudaría a que rompiendo esa trampa dentro del moco viscoso los mecanismos de defensa logran matar a Pseudomonas aeruginosa o a cualquier otra bacteria presente .

 Traducido y adaptado de Acta Bioquímica Polonica Vol. 60, No 3/2013: 277–284

Tratamientos en investigación para combatir a Pseudomonas

 Para superar la barrera física que forma el biofilm es importante ser capaz de entregar concentraciones eficaces de las moléculas de antibióticos directamente en el sitio de la biofilm, la luz de las vías respiratorias.

 Antibióticos  inhalados (nebulización)  incluyendo la tobramicina y Colomycin son pilares de la terapia actual para la fibrosis quística (Geller, 2009)

 

Preparaciones  de nuevas clases de antibióticos como levofloxacina (una quinolona) están actualmente en desarrollo, y aztreonam que ya cuenta con licencia para la prescripción.

Los antibióticos actuales están en solución liquida y el biofilm rechaza los líquidos, es hidrófobo. En un intento de superar esto, se ha desarrollado una preparación liposomal de amikacina. Estos liposomas cargados con antibiótico, son capaces de penetrar en la biopelícula y proporcionar una prolongada entrega del aminoglucósido directamente a las bacterias que están en el biofilm.

Para persistir en un biofilm, P. aeruginosa tiene que desarrollar la capacidad de metabolizar casi sin oxigeno y  sin crear metabolitos tóxicos (no produce iones nitritos que la matarían).  Un nuevo enfoque contra P. aeruginosa cuando se encuentra en el biofilm es por lo tanto  inundar con iones nitrito al biofilm y causar la muerte de la bacteria.

Hay dos anticuerpos monoclonales antipseudomonas actualmente en desarrollo. Fab 1A8, un anticuerpo monoclonal humano  contra  Pseudomonas, está todavía en etapa de investigación en modelos animales y panobacumab, anticuerpo monoclonal humano dirigido contra pseudomonas serotipo O11.

¿Por qué Pseudomonas aeruginosa es tan difícil de eliminar del pulmón en FQ?

P aeruginosa es un bacilo Gram negativo que vive en todas partes, la podemos recuperar del suelo, del agua, de la tubería del drenaje, del fregadero de la cocina, la podemos encontrar en el agua de un florero y hasta  crecer en un desinfectante. Es un germen con una capacidad muy grande de adaptarse y cambiar sus  genes a fin de lograr sobrevivir .

En nuestra Newsletter de este mes les contamos nuevas enfoques para combatirla.

Cuando Pseudomonas entra en el pulmón de la persona con FQ  se adhiere al epitelio por medio de los pili (son como unos pelitos pequeños) y tiene una larga “cola” llamada  flagelo que le sirve para moverse, por medio de él  puede  desplazarse para llegar a los tapones de moco que tiene poco oxigeno, donde  ella crece mejor.

Todas las células, entre ellas  las bacterias tienen un mecanismo para reparar el DNA (el material genético) para que no se produzcan mutaciones, P aeruginosa bloquea este mecanismo de reparación normal y favorece el desarrollo de “mutantes” que son más aptas para sobrevivir.

Infección respiratoria, Pseudomonas mucoide, y formación de biofilm

P. aeruginosa mucoide se refiere a la característica de las bacterias para producir un alginato exopolisacárido, que crea una capa protectora alrededor de ella y la protege de los antibióticos y células inflamatorias.
Se cree que representa un mecanismo de adaptación por el que P. aeruginosa asegura su supervivencia prolongada en las vías respiratorias con FQ. En múltiples estudios, el desarrollo de P. aeruginosa mucoide se ha asociado con una caída del VEF1 y el aumento de la mortalidad.
Se considera que PA no mucoide no tiene el mismo efecto en los resultados clínicos, sin embargo, cepas mucosas inevitablemente se desarrollan en pacientes que están crónicamente infectados con P. aeruginosa.
Cuando la Pseudomonas se convierte en mucosa crece formando lo que se llama Biofilm.
Los biofilms se definen como comunidades de microorganismos que crecen embebidos en una matriz de exopolisacáridos y adheridos a una superficie inerte o un tejido vivo.
El crecimiento en biofilms representa la forma habitual de crecimiento de las bacterias en la naturaleza. ¿Quién no ha observado el material mucoso que recubre un jarrón en el que hemos tenido depositadas flores, el material resbaladizo que recubre las piedras de los lechos de los ríos, los cascos de los barcos o la superficie interna de una tubería? Otro ejemplo cotidiano de biofilm lo constituye la placa dental, cada día nos esforzamos por combatir la película de bacterias que recubre la superficie de los dientes para evitar un desarrollo excesivo de microorganismos que puede provocar un deterioro del esmalte dental.
Aunque la composición del biofilm es variable en función del sistema en estudio, en general, el componente mayoritario del biofilm es el agua, que puede representar hasta un 97% del contenido total. Además de agua y de las células bacterianas, la matriz del biofilm es un complejo formado principalmente por exopolisacáridos. En menor cantidad se encuentran otras macromoléculas como proteínas, DNA y productos diversos procedentes de la lisis de las bacterias.
La etapa inicial del proceso de formación del biofilm es la adherencia de la bacteria sobre la superficie en la cual crece, en el caso de Fibrosis quística es la vía aérea.
Una vez que la bacteria se ha adherido a la superficie, comienza a dividirse y las células hijas se extienden alrededor del sitio de unión, formando una microcolonia.
En una etapa posterior la bacteria comienza a secretar un exopolisacárido que constituye la matriz del biofilm y forma unas estructuras similares a honguitos.
Finalmente, algunas bacterias de la matriz del biofilm se liberan del mismo para poder colonizar nuevas superficies y continuar extendiéndose.

¿Qué problemas trae aparejado el desarrollo de Biofilm en la infección por Pseudomonas?

•Resistencia mediada por el biofilm bacteriano a los mecanismos de defensa del huésped y a la terapia antibiótica.
•Infecciones persistentes por resistencia al tratamiento antimicrobiano
•Alteración de la respuesta inmune mediada por células y posiblemente humoral del huésped.

La característica que mejor distingue las infecciones crónicas relacionadas con biofilms de las infecciones agudas es su respuesta a tratamientos antibióticos. Mientras que las infecciones agudas pueden ser eliminadas tras un breve tratamiento antibiótico, las infecciones por biofilms normalmente no consiguen ser completamente eliminadas, y producen episodios recurrentes.
La explicación más intuitiva para la pobre eficacia de los antibióticos en el biofilm es la incapacidad del antibiótico para penetrar en el y llegar hasta la bacteria.
Por ello es tan importante el detectar precozmente el ingreso de Pseudomonas sobre todo en pacientes pequeños, para combatir rápidamente esa infección, efectuando lo que se conoce como erradicación y así retrasar el mayor tiempo posible la conversión a mucosa y el hecho de que P Aeruginosa pase a la cronicidad.
Referencia:
Biofilms bacterianos e Infección. Anales de del sistema sanitario de Navarra-Vol. 28 N°2 mayo agosto 2005-I Lasa y col.
Puede aprender a evitar infecciones leyendo aqui