Хронические респираторные заболевания (ХРЗ), такие как муковисцидоз (МВ), не связанные с МВ бронхоэктазы и астма, являются распространенными неинфекционными заболеваниями, которые поражают дыхательные пути и другие структуры легких, а инфекции у пациентов с ХРЗ вызываются различными патогенами.
Из-за структурных и функциональных нарушений легких пациенты не могут очистить дыхательные пути от патогенов, что приводит к развитию хронической фазы инфекций, которые труднее поддаются лечению антибиотиками. Пациенты с ХРЗ могут длительно принимать антибиотики, что ускоряет эволюцию бактерий.
В очаге хронической инфекции микробное сообщество осуществляет различные формы межвидовых взаимодействий, в результате чего устанавливается баланс между конкуренцией и кооперацией, что в конечном итоге приводит к негативным последствиям для пациентов.
Муковисцидоз (МВ) - это аутосомно-рецессивное наследственное заболевание, поражающее основные органы, в том числе легкие. У пациентов с МВ обычно наблюдается толстый слой слизи, покрывающий дыхательные пути, который является средой обитания многих микроорганизмов, в том числе двух наиболее распространенных патогенов - S. aureus и P. aeruginosa. Известно, что ранние инвазивные P. aeruginosa выделяют соединения, подавляющие рост S. aureus, а поздние штаммы P. aeruginosa, обладающие меньшей вирулентностью, сосуществуют с S. aureus.
Camus et al. представили обзорную статью на тему коинфекции P. aeruginosa и S. aureus. Они указали, что изменение генов и снижение факторов вирулентности за счет изменения специфических регуляторов - это те патоадаптивные изменения, которые повышают выживаемость и персистенцию P. aeruginosa в очаге инфекции. Эти адаптивные изменения приводят к появлению более резистентных к антибиотикам, но менее вирулентных P. aeruginosa, которые проявляют сниженную антистафилококковую активность, способствуя сосуществованию с S. aureus. Поздние S. aureus часто являются ауксотрофными и выживают в виде вариантов малых колоний, которые резистентны к антибиотикам и ассоциируются с более тяжелыми респираторными осложнениями у пациентов с МВ. Авторы подчеркивают, что S. aureus также влияет на адаптацию P. aeruginosa к условиям МВ, и указывают на пробелы в исследованиях, касающихся долгосрочной коэволюции S. aureus и P. aeruginosa у пациентов с МВ и ее влияния на улучшение лечения инфекций.
Различные условно-патогенные микроорганизмы также колонизируют и инфицируют дыхательные пути пациентов с МВ, способствуя их заболеваемости и смертности. Частое применение антибиотиков влияет как на патогенные микроорганизмы, так и на окружающую микробиоту, что приводит к изменению динамики микробного сообщества. Пациентов с МВ лечат модуляторами CFTR (CF transmembrane conductance regulator), которые в достаточной степени улучшают патофизиологию и среду, в которой протекает МВ, чтобы способствовать формированию здоровой микробиоты. Понимание того, как многочисленные факторы влияют на микробиоту дыхательных путей при МВ, имеет решающее значение в попытке управлять заболеванием.
Ho et al. разработали модель для анализа экологических взаимодействий между таксонами микроорганизмов, зарегистрированных в регистре МВ Великобритании в течение 12 лет (2008-2020 гг.). Авторы сообщают, что некоторые лекарственные препараты влияют на "ось кишечник-легкие", а также на формирование бактериальной биопленки в слизи дыхательных путей, что, возможно, влияет на экологию дыхательных путей при МВ. Кроме того, авторы предполагают, что модуляторы CFTR могут также влиять на физиологию кишечника.
Бронхоэктатическая болезнь не ассоциированная с МВ - это заболевание, характеризующееся аномальным расширением и воспалением дыхательных путей легких, которое сопровождается хроническим кашлем, выделением слизи и рецидивирующими инфекциями. Наиболее распространенным возбудителем, вызывающим воспаление дыхательных путей, обострение и приводящим к повторным госпитализациям при бронхоэктазах без МВ, является P. aeruginosa, однако другие микробы, такие как нетуберкулезные микобактерии (НТМ), также играют определенную роль в этих инфекциях.
Последствия инфекций НТМ остаются неясными, несмотря на недавнее исследование, указывающее на связь между инфекцией НТМ и потерей массы тела пациента. Lin et al. сообщают о влиянии НТМ на бронхоэктазы без МВ, используя 16-летнее когортное исследование в Тайване. Авторы продемонстрировали, что НТМ в сочетании с P. aeruginosa или с грибками вызывали больше обострений дыхательной недостаточности у пациентов с бронхоэктазами без МВ. Это важный вывод, который требует дальнейших исследований.
Астма - распространенное заболевание, поражающее все возрастные группы и характеризующееся воспалением бронхиальных каналов с адгезивными выделениями внутри них. Патогенез астмы сложен. Астма - это хроническое заболевание со значительными экономическими последствиями, связанными с длительным лечением. В обширном обзоре Galeana-Cadena et al. описывается роль микробиома в отношении фенотипов и эндотипов астмы на протяжении всего роста и развития человека. Авторы подчеркивают, что микробиом влияет на развитие и модуляцию иммунитета в раннем возрасте. Они также указывают на ограниченность проведенных до сих пор исследований, посвященных этим вопросам и на необходимость включить виром и микобиом в будущие исследования, изучающие механизмы, лежащие в основе взаимодействий микробных сообществ.
Коммуникации между хозяином и микробиотой включают компоненты иммунной системы хозяина и бактериальные антигены и экзопродукты. Xiao et al. представляют всеобъемлющий обзор значения бактериальных мембранных везикул (МВ) как средства коммуникации между хозяином и бактериями. Авторы предлагают анализ роли различных классов МВ в транспорте и активации иммунного ответа, а также поднимают вопрос о возможности использования МВ в качестве терапевтического подхода, с применением в вакцинах, при изготовлении адъювантов или при разработке лекарств.
Наконец, Lastly, Yang et al. приводят доказательства взаимосвязи между системой кворума и резистентностью P. aeruginosa к антибиотикам. Авторы демонстрируют, что клинические штаммы P. aeruginosa демонстрируют фенотипическую гетерогенность и что изоляты P. aeruginosa, проявляющие более широкую антибиотикорезистентность, также демонстрируют снижение уровня LasR-зависимых внеклеточных протеаз. Эти результаты предлагают будущие стратегии борьбы с антибиотикорезистентностью P. aeruginosa.
Статьи, включенные в данный обзор проливают дополнительный свет на взаимодействие между микробами, инфицирующими пациентов с МВ, и бактериальными механизмами адаптации для сохранения очагов инфекции. Авторы также дают представление о будущей разработке терапевтических стратегий и важности микробиома, микобиома и вирома для благополучия человека.
