Reichtum des Sputum-Mikrobioms bei akuten Exazerbationen der eosinophilen chronisch obstruktiven Lungenerkrankung
Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist durch persistierende respiratorische Symptome und irreversible Atemflusslimitierung gekennzeichnet. Trotz ähnlicher klinischer Präsentation zeigt COPD eine hohe Heterogenität, wobei Eosinophile bei einem Teil der Patienten eine bedeutende Rolle spielen. Die eosinophile COPD wird als distinkter Phänotyp angesehen, wobei bei bis zu 28 % der akuten Exazerbationen (AECOPD) erhöhte Eosinophilenzahlen auftreten. Patienten mit eosinophiler Inflammation weisen seltener Allergien auf, erleiden jedoch häufiger Exazerbationen. Entscheidend ist, dass eosinophile COPD besser auf Kortikosteroidtherapie anspricht. Während inhalative Kortikosteroide (ICS) bei nicht-eosinophiler COPD das Pneumonierisiko erhöhen, zeigen eosinophile Patienten unter ICS eine verbesserte FEV1 (forciertes exspiratorisches Volumen in einer Sekunde) und kürzere Hospitalisierungszeiten.
Die Lunge galt lange als weitgehend steriles Milieu. Durch kulturunabhängige Methoden wie 16S-rRNA-Hochdurchsatzsequenzierung wurde jedoch eine vielfältige bakterielle Gemeinschaft nachgewiesen. Eine Dysbiose des Lungenmikrobioms korreliert mit erhöhtem Exazerbationsrisiko und beschleunigtem Lungenfunktionsverlust bei COPD. Faktoren wie Alter, Rauchen, Krankheitsverlauf, Medikamente und Mikroanatomie beeinflussen die Zusammensetzung des Mikrobioms. Studien zeigen Unterschiede im Lungenmikrobiom zwischen eosinophilen und nicht-eosinophilen AECOPD-Patienten sowie einen Zusammenhang zwischen ICS-Therapie und Mikrobiomveränderungen bei stabiler COPD.
Diese Studie untersuchte die Dynamik des Atemwegsmikrobioms bei AECOPD-Patienten mit eosinophilem Phänotyp. Zusätzlich wurden plasmatische Entzündungsmediatoren (IL-6, IL-8) vor und nach Therapie sowie die Kortikosteroidsensitivität mittels Dexamethason (Dex)-Hemmung von IL-8 in PBMCs (periphere mononukleäre Blutzellen) analysiert. Die Hypothese lautete, dass das Sputummikrobiom mit der Eosinophilenzahl und ICS-Ansprechen assoziiert ist.
57 AECOPD-Patienten der First Affiliated Hospital of Guangxi Medical University (06/2017–06/2018) wurden eingeschlossen. Bei Aufnahme erfolgte die Einteilung in Eosinophile (Eos; ≥300 Zellen/ml) und Nicht-Eosinophile (Noneos; <300 Zellen/ml). Beide Gruppen erhielten gemäß Leitlinien Budesonid-Inhalation und Breitbandantibiotika. Das induzierte Sputummikrobiom wurde am Tag 1 und 7 mittels 16S-rRNA-Sequenzierung analysiert. IL-6/IL-8-Spiegel und Dex-Sensitivität in PBMCs wurden bestimmt.
Die Baseline-Charakteristika (Alter, Geschlecht, Rauchstatus, BMI, GOLD-Stadium) unterschieden sich nicht zwischen den Gruppen. Die Eosinophilenzahlen in Blut und Sputum waren in der Eos-Gruppe signifikant höher. Qualifizierte Sputumproben lagen von je 10 Patienten pro Gruppe vor.
Die Alpha-Diversität (Shannon-Index) war vor Therapie ähnlich. Nach 7 Tagen stieg der Shannon-Index in beiden Gruppen signifikant an, jedoch zeigte die Eos-Gruppe eine geringere Mikrobiom-Richness (Ace-Index). Die Phyla-Zusammensetzung war vor Therapie vergleichbar. Post-Therapie stieg in der Eos-Gruppe die relative Abundanz von Bacteroidetes und Fusobacteria, während Acidobacteria und Chloroflexi abnahmen. In der Noneos-Gruppe nahm nur Fusobacteria zu.
Die Entzündungsmediatoren IL-6 und IL-8 sanken in beiden Gruppen signifikant, wobei der Rückgang in der Eos-Gruppe ausgeprägter war. CRP-Werte nahmen ebenfalls ab. Die Blutgasparameter (PaO2-Anstieg, PaCO2-Abfall), Lungenfunktion (FEV1%, FEV1/FVC) und CAT-Scores verbesserten sich in beiden Gruppen ohne intergruppale Unterschiede.
Die Dex-Hemmkurven zeigten vor Therapie ähnliche IC50-Werte (50 %ige IL-8-Hemmung). Nach Therapie sank die IC50-Dex in beiden Gruppen, jedoch signifikant stärker in der Eos-Gruppe. Die IL-8-Hemmung bei 10^−8–10^−6 mol/l Dex war in der Eos-Gruppe post-therapeutisch höher.
Zusammenfassend zeigt sich, dass eosinophile AECOPD-Patienten unter Standardtherapie eine stärkere Reduktion der Mikrobiom-Richness und Entzündungsmediatoren sowie eine höhere Kortikosteroidsensitivität aufweisen. Die Verschiebung des Mikrobioms hin zu Bacteroidetes/Fusobacteria bei Eos-Patienten könnte auf das bessere Ansprechen zurückzuführen sein. Die Ergebnisse unterstreichen die Relevanz der Eosinophilenzahl für Therapieentscheidungen und den Nutzen von ICS bei dieser Subgruppe. Weitere Studien sind erforderlich, um die Mechanismen der Mikrobiomveränderungen und Kortikosteroidresponsivität zu klären.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000000677