Chronická obstrukční plicní nemoc (CHOPN) je jednou z hlavních příčin úmrtí po celém světě. Toto celkem běžné, preventabilní a léčitelné onemocnění je charakterizováno přetrvávajícími respiračními obtížemi a omezením průtoku vzduchu dýchacími cestami. Předpokládá se, že prevalence CHOPN bude nadále stoupat a s tím i celkový dopad tohoto onemocnění na společnost. Spolu s objevem důležitosti lidského mikrobiomu se nabízí otázka role mikrobiomu ve spojitosti s chronickými respiračními chorobami, konkrétně s CHOPN, a otázka, zda je možné tyto souvislosti využít v léčbě CHOPN. Přinášíme stručný vhled do této problematiky prostřednictvím článku z Journal of Personalized Medicine z minulého roku; článek shrnuje literaturu publikovanou na téma mikrobiomu a CHOPN.

Mikrobiom je souhrn všech mikroorganismů a jejich genomů osidlujících člověka v určitý čas. Většina těchto mikroorganismů se skrývá ve střevech, dále jsou přítomny i na jiných sliznicích, jako je například ústní dutina, také dýchací cesty a vagina, a dalším významným kolonizovaným orgánem je kůže. Nízká rozmanitost mikrobiomu je dávána do souvislosti s dysbiózou a velká rozmanitost je známkou zdravého a stabilního systému mikroorganismů.

Primárním rizikovým faktorem pro vznik CHOPN je aktivní i pasivní kouření, které samo o sobě má vliv jak na mikrobiom střevní, tak na osídlení dýchacích cest. Kouření způsobuje změnu prostředí, ve kterém bakterie žijí (pH, tlak kyslíku, produkci kyselin), což se projeví ve změně zastoupení mikrobiomu. Jedna studie prokazuje, že u kuřáků je redukována přítomnost bakterií Porphyromonas, Neisseria a Gemella. Jiná studie prokázala vyšší zastoupení Haemophilus u kuřáků oproti nekuřákům. Strava hraje také svou roli v průběhu CHOPN, západní dieta prokazatelně zvyšuje riziko úmrtí na CHOPN a zhoršuje plicní funkce. Naopak dieta bohatá na antioxidanty zlepšuje plicní funkce a potažmo snižuje mortalitu CHOPN. Spojení stravy a mikrobiomu je zásadní, nízký příjem vlákniny způsobuje ztrátu rozmanitosti střevního mikrobiomu.  Změny v mikrobiomu byly studovány především u gastrointestinálních chorob, především u nespecifických střevních zánětů (inflammatory bowel disease – IBD), ale v posledních letech se ukazuje, že spojení mezi mikrobiomem a respiračními chorobami, jako je například astma a CHOPN, funguje také.

Střevní mikrobiom je největším poolem mikroorganismů v lidském těle a ve zdravém stavu jsou v něm zastoupeny především kmeny Firmicutes, Bacteroidetes, Fusobacteria, Actinobacteria, Proteobacteria a Verrucomicrobia, z těchto kmenů jsou nejvíce zastoupeny třídy Bifidobacterium, Lachnospiraceae, Streptococcus, Enterococcus a Lactobacillus. Střevní mikrobiom ovlivňuje lidské zdraví prostřednictvím produkce metabolitů, z nichž jsou nejvíce známy mastné kyseliny s krátkým řetězcem (short-chain fatty acids – SCFAs), jako je acetát, propionát a butyrát. Mikrobiom v dýchacím systému představuje pouze 6 % z celého lidského mikrobiomu. Jeho hlavním zdrojem jsou mikroaspirace z dutiny ústní. Zastoupení bakterií v respiračním traktu je podobné jako ve střevech, nejvíce zastoupen je rod Streptococcus, dále Prevotella, Fusobacterium a Veillonella. Střeva a plíce mají stejný embryonální základ v endodermu, na čemž stojí teorie hovořící o společné slizniční odpovědi.

Existuje také teorie, podle které dysbióza v plicích udržuje zánětlivý stav podporující CHOPN, konkrétně cigaretový kouř ovlivňuje zánětlivou odpověď, což vyústí v plicní dysbiózu. Různé studie odhalují změny mikrobiomu ve vzorcích plicní tkáně, bronchoalveolární laváže (BAL), sputa a ve stolici u pacientů s CHOPN oproti zdravým kontrolám. Ve vzorcích plicní tkáně od pacientů s CHOPN ve stadiu GOLD 4 byla zjištěna vyšší přítomnost kmenů Proteobacteria a Actinobacteria a snížení v zastoupení kmenů Firmicutes a Bacteroidetes v porovnání se zdravými dárci. Podle studií zabývajících se vzorky BAL je u pacientů s CHOPN nejvíce zastoupen kmen Actinobacteria a následuje Firmicutes. Některé studie hovoří o faktu, že spolu s progresí onemocnění se zvyšuje diverzita mikrobiomu v BAL, což ale není podpořeno nálezy z ostatních studií, které hovoří o snížení diverzity při pokročilém onemocnění. Ve vzorcích sputa u pacientů s CHOPN je podobné zastoupení bakterií jako v plicní tkáni, nejčastějšími druhy jsou Streptococcus, Pseudomonas, Haemophilus, Neisseria, Moraxella, Prevotella, Veillonella a Rothia. Hlavním závěrem ze studií týkajících se plicního mikrobiomu u CHOPN je, že u těchto pacientů dominují gramnegativní mikroorganismy. Navíc je zřejmé, že zastoupení druhů se liší v různých částech plic. Horní část bronchiálního stromu má jiné zastoupení než koncová část, která má zároveň vyšší diverzitu. Střevní mikrobiom, jak jsme již zmiňovali, také hraje v respiračních chorobách roli. Mnoho pacientů s chronickými respiračními chorobami trpí gastrointestinálními obtížemi. Zároveň je u pacientů s CHOPN 2–3krát vyšší riziko propuknutí IBD. U poloviny pacientů s IBD jsou postiženy i plíce, u pacientů s dráždivým tračníkem (IBS) je to třetina.

Pacient s CHOPN v průměru prodělá 0,5 až 3,5 exacerbace za rok. Hlavními příčinami jsou respirační infekce způsobené bakteriemi nebo viry, vzácně plísněmi. Studie prokazují, že akutní exacerbace jsou spojeny se sníženou mikrobiální diverzitou. S nástupem exacerbace je spojeno vyšší zastoupení Proteobacteria a Actinobacteria a snížení ve Firmicutes a Bacteroidetes. Delší hospitalizace je spojena s přítomností Staphylococcus, Achromobacter, Pseudomonas, Stenotrophomonas a Ralstonia ve sputu, přičemž přítomnost Veillonella, Peptostreptococcus, Fusobacterium a Porphyromonoas predikuje kratší dobu hospitalizace. Veillonella ve sputu při přijetí k hospitalizaci pro exacerbaci je pozitivním prediktivním faktorem, Staphylococcus je spojen s vyšším rizikem úmrtí.

Studie a možnosti ovlivnění CHOPN skrze mikrobiom jsou zatím omezené, nicméně potencionální směry léčby jsou zřejmé. K těmto léčebným možnostem bude patřit užívání probiotik nebo postbiotik, změna stravovacích zvyklostí, podávání některých léků jako například kortikosteroidů nebo antibiotik. Studie prokazují, že podání antibiotik a následná transplantace střevního mikrobiomu u myší s CHOPN vedou ke zmírnění příznaků. Dieta bohatá na vlákninu a antioxidanty je asociována s lepšími plicními funkcemi, snižuje riziko vzniku CHOPN a mortalitu. Tento fakt je nejspíš dán schopností stravy bohaté na vlákninu posunout poměr mezi bakteriemi Firmicutes a Bacteroidetes ve prospěch Bacteroidetes, které umějí fermentovat velké množství mastných kyselin s krátkým řetězcem. Správná volba antibiotik při exacerbaci hraje velkou roli. Ve studiích bylo zjištěno, že zvýšení v taxonu Proteobacteria a snížení v zastoupení non-Proteobacteria je stejně jako snížení celkové diverzity mikrobiomu spojeno se zvýšením rizika selhání antimikrobiální terapie.

Je jasné, že mikrobiom hraje velkou roli v patogenezi CHOPN. K plnému objasnění spojitosti mezi mikroorganismy a CHOPN je zapotřebí více studií. Zároveň je potřeba prozkoumat možnost ovlivnění CHOPN na základě zjištění studií přesně popisujících mechanismy spojující CHOPN a mikrobiom.

Zdroj: Karakasidis E, Kotsiou OS, Gourgoulianis KI. Lung and gut microbiome in COPD. J Pers Med 2023;13:804. https://doi.org/10.3390/jpm13050804