Wang Z.
et al.
lnflammatory Endotype-associated Airway Microbiome in Chronic Obstructive Pulmonary
Disease Clinical Stability and Exacerbations. A Multicohort Longitudinal Analysis.
Am J Respir Crit Care Med 2021;
203: 1488-1502
DOI:
10.1164/rccm.202009-3448OC
Ziel einer aktuellen Studie war daher, die Beziehung zwischen dem Mikrobiom der Atemwege
und den entzündlichen Endotypen der COPD sowohl bei klinischer Stabilität als auch
während Exazerbationen systematisch zu bewerten. Dafür führten sie eine integrative
Analyse mit Sputumproben von COPD-Patientinnen und Patienten durch, die zwischen 2008
und 2015 im Rahmen der 3 Studien BEAT-COPD (Biomarkers to Target Antibiotic and Systemic
COPD), COPDMAP (Chronic Obstructive Pulmonary Disease Medical Research Council/Association
of the British Pharmaceutical Industry) und AERIS (Acute Exacerbation and Respiratory
Infections in COPD) an 4 britischen Standorten gesammelt wurden. Für die Analyse des
Mikrobioms fungierten die Daten aus COPDMAP und AERIS als Suchdatensatz und die BEAT-COPD-Daten
als Validierungsdatensatz.
Auf Basis etablierter Kriterien für die Differenzialzellzahl im Sputum teilten die
Wissenschaftler die Sputumproben in 4 Gruppen ein: 1. neutrophil (Eosinophile < 3 %,
Neutrophile ≥ 61 %), 2. eosinophil (Eosinophile ≥ 3 %, Neutrophile < 61 %), 3. gemischt-granulozytär
(Eosinophile ≥ 3 %, Neutrophile ≥ 61 %), und 4. paucigranulozytär (Eosinophile < 3 %,
Neutrophile < 61 %).
Ergebnisse
Aus den COPDMAP- und AERIS-Kohorten wurden 1366 Sputumproben von 423 COPD-Patienten
entnommen, davon 920 bei klinischer Stabilität und 446 während Exazerbationen. Die
1366 Proben gruppierten die Wissenschaftler in die neutrophile (n = 551), eosinophile
(n = 189), gemischt-granulozytäre (n = 187) bzw. paucigranulozytäre (n = 302) Untergruppe
ein. Als Validierungsdatensatz wurden 340 Proben aus der BEAT-COPD-Kohorte von 87
Teilnehmern (n = 203 in einem stabilen Zustand, n = 137 während Exazerbationen) einbezogen.
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Das Mikrobiom der Atemwege bei neutrophiler COPD war heterogen – mit 2 Haupttypen,
die sich durch das Vorherrschen von Haemophilus unterschieden. In den nachfolgenden
Analysen wurden sie als 2 Untergruppen betrachtet: Die neutrophile Haemophilus- und
die ausgewogene neutrophile Untergruppe.
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In der Haemophilus-predominanten Untergruppe waren die IL-1β- und TNFα-Werte (Tumornekrosefaktor
α) im Sputum erhöht (p < 0,001). Sie blieb im Laufe der Zeit relativ stabil.
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Die andere neutrophile Untergruppe mit einem ausgewogenen Mikrobiom wies erhöhte Sputum-
und Serum-IL-17A-Werte auf (p = 0,04) und war zeitlich dynamisch. Patienten, die sich
bei klinischer Stabilität in diesem Zustand befanden, waren anfällig für die größten
Mikrobiomverschiebungen während Exazerbationen. Diese Untergruppe kann zeitweise sowohl
in den neutrophilen Haemophilus als auch in eosinophile Zustände übergehen, die sich
ansonsten gegenseitig ausschließen.
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Das Mikrobiom veränderte sich in Abhängigkeit vom Entzündungsstatus des Patienten.
Die zeitlichen Verläufe von Campylobacter und Granulicatella waren dabei ein Indiz
für den Wechsel von neutrophiler zu eosinophiler Entzündung.
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Die eosinophile COPD war mit Granulicatella, Campylobacter, Gemellaceae und Capnocytophaga
angereichert.
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Die Analyse ergab unterschiedliche Interaktionen zwischen Wirt und Mikrobiom bei den
verschiedenen Entzündungstypen.
Laut den Autoren zeige die Studie, dass es bei der neutrophilen COPD zwei primäre
Arten des Atemwegmikrobioms gebe, die infolgedessen unterschiedlicher Therapien bedürfen.
Zudem seien das Mikrobiom der Atemwege bei neutrophiler und eosinophiler COPD in unterschiedlicher
Weise beteiligt und neutrophile und eosinophile COPD bei einigen Patienten austauschbar.
Ein Überwachen der zeitlichen Variabilität des Atemwegmikrobioms könne daher Veränderungen
im Entzündungsstatus des Patienten erfassen.
Leandra Metzger, Stuttgart
