Caracterización del microbioma respiratorio en pacientes con bronquiectasias y su impacto en el curso de la enfermedad. Proyecto Bronchi-Omics

Abstract

La infecció bronquial té un paper fonamental en la fisiopatologia i progressió de les bronquièctasis. Els avenços en les tècniques moleculars independents del cultiu han millorat la nostra comprensió d’aquest procés. Aquesta tesi presenta el projecte Bronchi-Omics, que té com a objectiu caracteritzar el bacterioma i micobioma en pacients amb bronquièctasis, explorant possibles associacions amb l’etiologia de la malaltia, resultats clínics, patrons inflamatoris i remodelat bronquial, així com el seu impacte en l’evolució de la malaltia. Per dur-lo a terme, s’ha realitzat un estudi multicèntric i prospectiu en què han participat nou hospitals espanyols i s’han inclòs 153 pacients amb bronquièctasis. Es van recollir mostres d’esput i sang i es va dur a terme l’anàlisi del microbioma utilitzant tecnologia de seqüenciació de nova generació, dirigida a les regions 16S rRNA bacteriana i ITS fúngica. Es van avaluar marcadors inflamatoris i de remodelat bronquial, així com d’inflamació sistèmica. Els principals resultats de l’estudi van revelar que la composició del microbioma respiratori en pacients amb bronquièctasis varia segons l’etiologia de la malaltia i està estretament relacionada amb la gravetat clínica i els patrons inflamatoris. Pel que fa als gèneres dominants, Pseudomonas i Haemophilus, ambdós vinculats a una baixa diversitat microbiana, van mostrar associacions clíniques oposades. Mentre que la dominància de Pseudomonas es va correlacionar amb una major gravetat de la malaltia i amb una evolució menys favorable al llarg del temps, Haemophilus es va associar amb resultats clínics més favorables, malgrat la seva relació amb un augment de la inflamació i el remodelat bronquial. Per altra banda, el predomini de Streptococcus es va relacionar amb una alta diversitat microbiana i millors resultats clínics, amb una menor inflamació. A nivell fúngic, l’equilibri entre Ascomycota i Basidiomycota també va influir en l’estabilitat del microbioma. També es va observar que les mesures de distanciament social durant la pandèmia de COVID-19 podrien haver afectat la diversitat del microbioma en els pacients. Aquests resultats suggereixen que tant el bacterioma com el micobioma tenen un paper crucial en l’evolució clínica de les bronquièctasis. Com a tal, el microbioma pot ser una eina valuosa per a l’estratificació dels pacients, i la seva anàlisi es podria integrar en estratègies d’abordatge personalitzat per a les bronquièctasis.

La infección bronquial desempeña un papel fundamental en la fisiopatología y progresión de las bronquiectasias. Los avances en las técnicas moleculares independientes del cultivo han mejorado nuestra comprensión de este proceso. Esta tesis presenta el proyecto Bronchi-Omics que tiene como objetivo caracterizar el bacterioma y micobioma en pacientes con bronquiectasias, explorando posibles las asociaciones con la etiología de la enfermedad, resultados clínicos, patrones inflamatorios y remodelado bronquial, así como su impacto en la evolución de la enfermedad. Para llevarlo a cabo se ha realizado un estudio multicéntrico y prospectivo en el que han participado nueve hospitales españoles y se han involucrado a 153 pacientes con bronquiectasias. Se recogieron muestras de esputo y sangre y se llevó a cabo el análisis del microbioma utilizando tecnología de secuenciación de nueva generación, dirigida a las regiones 16S rRNA bacteriana y ITS fúngica. Se evaluaron marcadores inflamatorios y de remodelado bronquial, así como de inflamación sistémica. Los principales resultados del estudio revelaron que la composición del microbioma respiratorio en pacientes con bronquiectasias varía según la etiología de la enfermedad y está estrechamente relacionada con la gravedad clínica y los patrones inflamatorios. En cuanto a los géneros dominantes, Pseudomonas y Haemophilus, ambos vinculados a una baja diversidad microbiana, mostraron asociaciones clínicas opuestas. Mientras que la dominancia de Pseudomonas se correlacionó con una mayor gravedad de la enfermedad y con una evolución menos favorable en el tiempo, Haemophilus se asoció con resultados clínicos más favorables, a pesar de su relación con un aumento en la inflamación y el remodelado bronquial. Por otro lado, el predominio de Streptococcus se relacionó con una alta diversidad microbiana y mejores resultados clínicos, con menor inflamación. A nivel fúngico, el equilibrio entre Ascomycota y Basidiomycota también influyó en la estabilidad del microbioma. También se observó que las medidas de distanciamiento social durante la pandemia de COVID-19 podrían haber afectado la diversidad del microbioma en los pacientes. Estos hallazgos sugieren que tanto el bacterioma como el micobioma desempeñan un papel crucial en la evolución clínica de las bronquiectasias. Como tal, el microbioma puede ser una herramienta valiosa para la estratificación de los pacientes y su análisis se podría integrar en estrategias de abordaje personalizado para las bronquiectasias.

Bronchial infection plays a crucial role in the pathophysiology and progression of bronchiectasis. Advances in culture-independent molecular techniques have enhanced our understanding of this process. This thesis presents the Bronchi-Omics project, which aims to characterize the bacteriome and mycobiome in patients with bronchiectasis, exploring potential associations with disease aetiology, clinical outcomes, inflammatory patterns, bronchial remodelling, and their impact on disease progression. A multicentre, prospective study was conducted across nine hospitals in Spain, involving 153 patients with bronchiectasis. Sputum and blood samples were collected, and microbiome analysis was performed using next-generation sequencing technologies, targeting bacterial 16S rRNA regions and fungal ITS regions. Inflammatory and bronchial remodelling markers, as well as systemic inflammation markers, were assessed. The main findings revealed that the composition of the respiratory microbiome in bronchiectasis patients varies according to the disease aetiology and is closely related to clinical severity and inflammatory patterns. Regarding dominant genera, Pseudomonas and Haemophilus, both linked to low microbial diversity, showed contrasting clinical associations. While Pseudomonas dominance correlated with greater disease severity and poorer longitudinal outcomes, Haemophilus was associated with more favourable clinical outcomes, despite its link to increased inflammation and bronchial remodelling. Conversely, Streptococcus dominance was associated with high microbial diversity and better clinical outcomes, with lower inflammation. On the fungal level, the balance between Ascomycota and Basidiomycota also influenced microbiome stability. Additionally, social isolation measures during the COVID-19 pandemic were observed to potentially influence microbiome diversity in these patients. These findings suggest that both the bacteriome and mycobiome play a crucial role in the clinical evolution of bronchiectasis and underscore the importance of microbiome profiling in patient stratification and the potential for microbiome-based interventions in disease management.