Los microbios perturbados contribuyen al daño pulmonar causado por el tratamiento con oxígeno

ARRIBA: ISTOCK.COM, PIXINOO

Cuando un paciente sufre insuficiencia respiratoria, como puede ocurrir con la COVID-19, respirar oxígeno -El aire enriquecido puede salvarles la vida, pero existe la posibilidad de que también dañe sus pulmones. La causa de la lesión, al menos en parte, es un cambio inducido por el oxígeno en el equilibrio de las especies bacterianas en el pulmón, según los resultados de un estudio publicado hoy (12 de agosto) en Science Translational Medicine. .

Es un artículo importante para establecer que existe un papel del microbioma en la lesión pulmonar inducida por hiperoxia, dice la neumóloga Alison Morris de la Universidad de Pittsburg, quien no participó en la investigación. El estudio abre la puerta para observar más de cerca el impacto [del microbioma] y cómo podemos modularlo para las terapias pulmonares, continúa.

Es un conjunto de experimentos realmente bueno. Tomaron un acertijo clínico, profundizaron en muestras humanas y luego [seguiron con] modelos de ratones realmente elegantes y estudios mecánicos, agrega el investigador de enfermedades pulmonares Philip Molyneaux del Imperial College London.

Oxígeno, un elemento tan vital de por vida, es bien conocido por ser tóxico y potencialmente letal para los animales cuando se administra en altas concentraciones. También existen preocupaciones sobre el uso médico generalizado de los oxígenos. El gas se administra a muchos pacientes con niveles bajos de oxígeno en la sangre, pero se ha relacionado con lesiones pulmonares y neumonía.

Hace tiempo que sabemos del daño que causa la hiperoxia, dice Leopoldo Segal, un microbioma pulmonar. investigador y especialista en cuidados críticos de la Universidad de Nueva York que no participó en la investigación. Es un problema importante. . . particularmente pertinente durante esta pandemia de COVID, porque [los pacientes] son extremadamente refractarios al oxígeno y, por lo tanto, permanecen con altas dosis de oxígeno durante mucho tiempo. Es un acto de equilibrio entre el peligro conocido, dice Segal, y la realidad de que los pacientes tendrían problemas si tuvieran concentraciones de oxígeno más bajas.

Cómo el oxígeno causa daño y por qué algunos pacientes eran peores que otros. poco claro. Robert Dickson de la Universidad de Michigan y sus colegas sospecharon que las bacterias podrían ser las culpables. Los pulmones están poblados por una comunidad de microbios, explica Dickson, y el oxígeno es muy importante para las bacterias en todo tipo de ecosistemas, no solo en el cuerpo. El oxígeno afecta cuáles crecerán bien y cuáles no. En los pulmones, continúa, tienes aerobios, tienes anaerobios, por lo que teníamos una fuerte intuición de que el oxígeno sería el principal impulsor de la ecología pulmonar.

Fácilmente puedes imaginar que puedes empezar a intervenir. . . donde se intenta modificar la microbiota existente en el contexto de la hiperoxia para disminuir el daño.

Leopoldo Segal, Universidad de Nueva York

Para probar su hipótesis, los investigadores examinaron el contenido bacteriano de las muestras de líquido pulmonar obtenidas de más de 1500 pacientes entre 2015 y 2018 que habían estado conectados a un ventilador durante al menos 24 horas y expuestos a oxígeno bajo (2143 por ciento), medio (4355 por ciento) o alto (más del 55 por ciento). Descubrieron que, si bien la probabilidad de detectar Staphylococcus aureus, la bacteria más frecuentemente relacionada con la neumonía asociada al ventilador, y Pseudomonas aeruginosaotra bacteria pulmonar, era comparable en las muestras con bajo nivel de oxígeno, S. aureus se detectó el doble que P. aeruginosa en los especímenes con alto contenido de oxígeno.

En ratones sanos, la exposición a la hiperoxia también provocó alteraciones en la composición del microbioma, incluidos aumentos en las proporciones de especies de Staphylococcus, la mostró el equipo. Estos cambios en la población microbiana precedieron a la aparición de inflamación (mostrada por aumentos en las citoquinas detectables) y de lesión pulmonar (mostrada por niveles elevados de proteína filtrada en los fluidos pulmonares).

Si bien estos resultados insinuaron que el microbioma inducido por oxígeno los cambios causan lesiones, el siguiente experimento de los equipos fue el pateador, dice Dickson. Demostró que si se extrae el microbioma, se usan ratones libres de gérmenes que no tienen absolutamente ninguna bacteria en su cuerpo y se les da hiperoxia, están protegidos. No tienen pulmones con fugas. . . . Bajo un microscopio, el tejido pulmonar parece normal.

Este hallazgo, dice Dickson, argumenta que, de una forma u otra, el microbioma está jugando un papel causal en esta lesión pulmonar.

Arriba Hasta ahora, sabíamos que estábamos causando daño, pero no había nada desde un punto de vista terapéutico que hayamos descubierto que pueda prevenir el daño, dice Segal. Ahora que hay un mecanismo, dice, puedes imaginar fácilmente que puedes empezar a intervenir. . . donde se intenta modificar la microbiota existente en el contexto de la hiperoxia para disminuir el daño.

Sería necesario realizar más experimentos para averiguar si tales manipulaciones microbianas funcionarían y cómo, dice Segal, pero los antibióticos podrían no serlo. suficiente. El equipo demostró que dos regímenes de antibióticos administrados a los animales tratados con hiperoxia no hicieron nada para protegerlos del daño pulmonar, mientras que un tercer fármaco empeoró el daño pulmonar.

Si bien es poco probable que la práctica clínica cambie en la fuerza Después de todo, de los resultados de los artículos, los pacientes con insuficiencia respiratoria todavía necesitan oxígeno y, a menudo, antibióticos, refuerzan el mensaje de que el oxígeno es un fármaco y que la administración de cualquier fármaco debe realizarse de forma adecuada, dice Molyneaux. Cuando se le da una sobredosis a alguien con una droga, hay problemas.

SL Ashley et al., La microbiota pulmonar e intestinal se altera por la hiperoxia y contribuye a la lesión pulmonar inducida por oxígeno en ratones, Sci Transl Med, 12:eaau9959, 2020.