Le infezioni polmonari croniche nelle persone con fibrosi cistica (FC) sono caratterizzate da esacerbazioni polmonari ricorrenti. La comunità batterica in questi pazienti è molto variabile: tra i microrganismi presenti ci sono i cosiddetti batteri vitali ma non coltivabili (VBNC), batteri insensibili al trattamento antibiotico non rilevabili con metodi di coltura di routine (a causa della loro incapacità di crescere su terreni batteriologici), sebbene rimangano vitali e potenzialmente virulenti. Una migliore individuazione delle forme persistenti, sia coltivabili che non, è importante per lo sviluppo di efficaci strategie di eradicazione.
Gli obiettivi del progetto erano: i) indagare la presenza di forme VBNC in campioni di espettorato delle persone con FC con infezione cronica; ii) indagare le loro caratteristiche cliniche; iii) analizzare l’associazione tra esiti clinici e risultati del test per le forme VBNC; iv) stimare i tempi di riattivazione delle cellule VBNC.
Sono stati usati campioni di espettorato provenienti da 102 persone con FC, per un totale di 407 campioni analizzati. I campioni di espettorato (4 per ciascuna persona con FC arruolata nello studio) sono stati analizzati sia tramite saggi colturali sia tramite tecniche di biologia molecolare per verificare la presenza di forme VBNC.
I campioni sono stati saggiati per la presenza dei seguenti batteri: P. aeruginosa (PA), A. xylosoxidans (AX), S. maltophilia (SM), S. aureus meticillino resistente (MRSA) e suscettibile (MSSA). Dal punto di vista microbiologico, si è osservato che nelle persone che hanno avviato la terapia con un modulatore di CFTR non è stata rilevata la presenza di alcune specie batteriche nelle basse vie respiratorie, ma in più casi è stata individuata la presenza di cellule VBNC negli stessi campioni di espettorato. Ciò avvalora l’ipotesi secondo cui i microrganismi che colonizzano in modo cronico le basse vie respiratorie delle persone con FC persistono anche quando l’esame colturale fornisce esito negativo, in quanto dormienti e non coltivabili.
Il trattamento con i modulatori di CFTR sembra esercitare un effetto positivo sui valori di FEV1 a dispetto della presenza di cellule VBNC, sebbene tale associazione sia risultata inconsistente.
Si è osservato che le forme batteriche VBNC possono svilupparsi nelle persone con FC con infezione polmonare cronica, sopravvivere alla terapia antibiotica, riguadagnare la coltivabilità e proliferare, ostacolando l’eradicazione dell’infezione.
Infine, PA e MSSA sono risultati i batteri più inclini a sviluppare varianti VBNC.
I risultati di questo studio evidenziano l’urgenza di integrare le tecniche colturali con tecniche molecolari più sensibili e specifiche sia per le forme batteriche vitali che non vitali; evidenziano inoltre la mancata eradicazione batterica nelle persone con FC con infezione cronica o intermittente.
Saranno necessari ulteriori studi sull’effetto dei modulatori di CFTR nell’eradicazione dell’infezione stessa.
Chronic lung infections in people with cystic fibrosis (CF) are characterized by recurrent pulmonary exacerbations. The presence of so-called viable but non-culturable bacteria (VBNCs) has been detected using analysis techniques independent of bacterial culture: VBNCs are antibiotic-insensitive bacteria that cannot be detected by routine culture methods (due to their inability to grow on bacterial media), although they remain viable and potentially virulent. Better detection of both culturable and non-culturable persistent forms is therefore a prerequisite for the development of effective eradication strategies.
Sputum samples from 102 people with CF were used, with a total of 407 samples analyzed. Sputum samples (4 from each person with CF enrolled in the study) were analyzed by both culture assays and molecular biology techniques, such as qPCR, species-specific for the presence of VBNC forms.
Samples were assayed for the presence of the following bacteria: P. aeruginosa (PA), A. xylosoxidans (AX), S. maltophilia (SM), methicillin-resistant S. aureus (MRSA) and methicillin-susceptible S. aureus (MSSA).
Microbiologically, it was observed that in people who started CFTR modulator therapy, the presence of certain bacterial species was not detected in the lower respiratory tract, but in several cases VBNC cells were detected in the same sputum samples, supporting the hypothesis that microorganisms that chronically colonise the lower respiratory tract of people with CF persist even when culture results are negative, resulting dormant and non-culturable.
Treatment with CFTR modulators seemed to ameliorate FEV1 values in the treated pwCF, either presenting or not VBNC cells, although not in a significant manner.
Furthermore, it was observed that VBNC bacterial forms can develop in people with CF with chronic lung infection, survive antibiotic therapy, regain cultivability and proliferate, hindering eradication of the infection.
Finally, PA and MSSA were found to be the bacteria most prone to develop VBNC variants.
The results of this study highlight the urgency of supplementing culture techniques with more sensitive and specific molecular techniques for both viable and non-viable bacterial forms; they also highlight the lack of bacterial eradication in people with CF with chronic or intermittent infection.
Further studies on the effect of CFTR modulators in eradicating the infection itself will be needed.
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