Microbiomul tractului respirator superior și evoluția colonizării agenților patogeni

Tractul respirator superior cuprinde cavitatea nazală, sinusurile paranazale, nazofaringele, orofaringele și adăpostește un ecosistem microbian complex și dinamic. Spre deosebire de locurile sterile, cum ar fi tractul respirator inferior, tractul respirator superior menține o comunitate microbiană diversă care există într-un echilibru delicat cu sistemul imunitar al gazdei. Acest consorțiu microbian joacă un rol crucial în rezistența la colonizare împotriva organismelor patogene, dezvoltarea sistemului imunitar și menținerea funcției barierei mucoase. Întreruperea acestui echilibru microbian, denumită disbioză, a fost din ce în ce mai implicată în patogeneza diferitelor boli infecțioase care afectează tractul respirator superior, inclusiv otita medie acută, rinosinuzita cronică și infecțiile recurente ale tractului respirator superior.

Semnificația clinică a microbiomului se extinde dincolo de simpla prezență microbiană, cuprinzând interacțiuni complexe gazdă-microb și microb-microb care influențează susceptibilitatea la boli, eficacitatea tratamentului și rezultatele clinice. Înțelegerea acestor relații este esențială pentru dezvoltarea intervențiilor terapeutice direcționate către microbiom și optimizarea practicilor de gestionare a antimicrobienelor.
Compoziția microbiomului tractului respirator superior prezintă o variabilitate interindividuală semnificativă, influențată de factori multipli. Vârsta reprezintă unul dintre cei mai importanți determinanți, cu stabilirea progresivă a microbiomului în primii ani de viață, urmată de modificări continue pe parcursul adolescenței și maturității. Nou-născuții prezintă inițial o diversitate microbiană redusă, dominată de specii achiziții din mediul maternal și din mediul imediat postnatal. Factorii de mediu, incluzând clima, poluarea atmosferică, expunerea la fumat pasiv și condițiile de trai, exercită influențe considerabile asupra echilibrului microbian. De asemenea, utilizarea antibioticelor, în special în primii ani de viață, poate determina perturbări durabile ale microbiomului, cu consecințe asupra susceptibilității la colonizarea patogenă. Starea imunitară a gazdei, prezența bolilor cronice și factori genetici contribuie, de asemenea, la modelarea profilului microbian individual.
Microbiomul exercită o rezistență la colonizare prin multiple mecanisme, incluzând competiția directă pentru nutrienți esențiali și producția de metaboliți inhibitori. Streptococcus pneumoniae, unul dintre cei mai importanți patogeni respiratori, demonstrează strategii sofisticate de evaziune a acestei rezistențe microbiene. Bacteria utilizează sisteme de comunicare quorum sensing pentru a detecta densitatea populației bacteriene existente și pentru a modula expresia genelor de virulență în funcție de condițiile locale. De asemenea, S. pneumoniae poate forma biofilmuri complexe în nazofaringe, oferind protecție împotriva factorilor de apărare ai gazdei și facilitând persistența pe termen lung.
Perturbările acute sau cronice ale microbiomului comensal creează oportunități pentru colonizarea și proliferarea agenților patogeni. Infecțiile virale ale tractului respirator superior, în special cele cauzate de rinovirusuri, virusul gripal sau virusul sincițial respirator, determină modificări semnificative ale compoziției microbiene prin mecanisme directe și indirecte. Răspunsul inflamator la infecția virală induce modificări ale mediului local, incluzând alterarea pH-ului, creșterea permeabilității epiteliale și eliberarea de nutrienți celulari, creând condiții favorabile pentru patogenii oportuniști.

Utilizarea antibioticelor reprezintă o altă cauză majoră de perturbație a microbiomului, cu efecte ce pot persista săptămâni sau luni după încetarea tratamentului. Antibioticele cu spectru larg determină reducerea diversității microbiene și eliminarea unor specii cu rol protectiv, permițând expansiunea patogenilor rezistenți sau a microorganismelor cu potențial patogen redus în condiții normale. Studiile efectuate pe populații pediatrice demonstrează că expunerea la antibiotice cu spectru larg modifică semnificativ compoziția microbiomului nazofaringian și crește riscul ulterior de otită medie acută și infecții ale tractului respirator.
Rinosinuzita cronică exemplifică relația complexă dintre disbioza microbiomului și patogeneza bolii. Acești pacienți demonstrează în mod constant o diversitate redusă a microbiomului sinusal în comparație cu grupul de control sănătos, cu abundențe relative crescute de agenți potențial patogeni, inclusiv Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa și bacterii anaerobe. Infecțiile respiratorii virale servesc drept factori declanșatori importanți pentru perturbarea microbiomului și infecțiile bacteriene secundare. Pandemia de SARS-CoV-2 a evidențiat importanța interacțiunilor virale-bacteriene, pacienții cu COVID-19 demonstrând modificări semnificative ale compoziției microbiomului respirator, asociate cu severitatea și prognosticul bolii.
Înțelegerea rolului protectiv al microbiomului comensal deschide perspective noi pentru dezvoltarea strategiilor de prevenție a infecțiilor respiratorii. Conceptul de „probiotice respiratorii” câștigă teren în cercetarea clinică, cu studii preliminare demonstrând eficacitatea administrării unor tulpini specifice de Streptococcus salivarius sau Lactobacillus rhamnosus în reducerea incidenței infecțiilor tractului respirator superior la copii (1).
Vaccinarea anti-pneumococică reprezintă un exemplu de succes al intervențiilor care modifică indirect microbiomul prin eliminarea unor serotipuri patogene specifice. Cu toate acestea, fenomenul de „înlocuire serotipică” observat după introducerea vaccinurilor conjugate demonstrează complexitatea interacțiunilor microbiene și necesitatea unei abordări ecologice în designul strategic de vaccinare (2).
Caracterizarea microbiomului individual poate contribui la optimizarea terapiei antibiotice, prin identificarea pacienților cu risc crescut de colonizare patogenă sau cu susceptibilitate particulară la perturbările microbiene. Dezvoltarea unor paneluri de diagnostic rapid care să includă analiza microbiomului alături de identificarea patogenilor poate ghida selecția antibioticelor cu impact minim asupra florei comensale benefice.

Bibliografie:

1. Gao, L.; Chen, X.; Jiang, Z.; Zhu, J.; Wang, Q. Respiratory Flora Intervention: A New Strategy for the Prevention and Treatment of Occupationally Related Respiratory Allergy in Healthcare Workers. Microorganisms 2024, 12, 2653. https://doi.org/10.3390/microorganisms12122653
2. Berical AC, Harris D, Dela Cruz CS, Possick JD. Pneumococcal Vaccination Strategies. An Update and Perspective. Ann Am Thorac Soc. 2016 Jun;13(6):933-44. doi: 10.1513/AnnalsATS.201511-778FR. PMID: 27088424; PMCID: PMC5461988.