Het microbioom van de CF luchtwegen

1. Het microbioom van de CF luchtwegen Implicaties voor behandeling Hassan el Bouazzaoui, longarts HagaZiekenhuis Gerdien Tramper-Stranders, kinderarts i.o. WKZ

2. Luchtweginfecties bij CF • ‘Taai slijm’ hypothese • Verstoorde zouthuishouding hypothese • Cel receptor hypothese Ratjen | Lancet 2003

3. Kweken • ‘Typische CF-pathogenen’

4. Kweekonafhankelijke methoden • Polymicrobiële ‘community’ • Veel obligate anaëroben Bacterial diverisity of CF sputum as detected by 16S-454 pyrosequencing, N=50 sputum samples. Wolfgang et al.

5. Kweekonafhankelijke methoden • Moleculaire technieken • 16S rRNA - geconserveerd in 1 species en verschillend tussen species • ‘high throughput sequencing’

6. Kweken en moleculaire technieken • Pseudomonas • Sibley ea.

7. Luchtwegmicrobioom • Definitie: ‘the community of microbes within the human airways’ • = meer dan alleen maar pathogenen • = meer dan alleen gekweekte bacteriën • Nieuwe term, rekening houdend met de gehele gemeenschap van • microben op een bepaalde plek in het lichaam (of andere niche).

8. Het microbioom bij CF-patiënten • Afhankelijk van • Genotype (dF508) • Leeftijd • - initieel diversificatie • - daarna daling van de complexiteit/diversiteit • tgv acquisitie van P. aeruginosa? • en/of het gebruik van antibiotica? • Antibiotica Klepac-Cerajea

9. Casus 1 • Jongen, 5 jaar • Compound heterozygoot • Moe, minder eetlust. • Kweek: H. influenzae • Rx/ Augmentin po. • Na kuur niet opgeknapt; FEV1 -20% in 1 maand • Wat doet u?

10. Casus 1, vervolg • BAL + opname • Kweek: H. influenzae in alle longvelden, Augmentin gevoelig. • Wat doet u?

11. Casus 1, vervolg • Rx/ ceftazidim en tobramycine iv. 3 weken • Hij knapt hiervan goed op. • 1 maand later weer dyspnoe en sterke afname longfunctie • Wat doet u?

12. Casus 1 vervolg • Rx/ cefuroxim en tobramycine, op basis van eerdere kweken (H. influenzae). • Hij knapt klinisch op, betere longfunctie (FEV1 55→93%) • Nieuwe hoestwat bekend: P. aeruginosa (op 3 opeenvolgende dagen) • Wat doet u nu?

13. Casus 1 vervolg • Rx/ ceftazidim en tobramycine, totaal 3 weken. • Daarna geen P. aeruginosa meer gekweekt. • → heeft de P. aeruginosa de klachten veroorzaakt? Ook de eerste keer?

14. Exacerbaties • Kweekresultaten verklaren niet alle klinische exacerbaties: • Geen nieuw pathogeen/geen nieuwe resistentie/geen verhoogde densiteit • Levert het wat op?

15. Exacerbaties • Sibley ea

16. Exacerbaties • Recente moleculaire studies: • hoge diversiteit aan species in longen, tevens oropharynx- en/of darmflora • Pandorea en Ralstoniaspp. • Streptococcus en Staphylococcusspp • anaëroben (o.a. Actinomycesspp, Prevotellaspp)

17. Synergie oropharynx bacteriën – P. aeruginosa • In vitro en in-vivo co-infectiemodel P. aeruginosa & viridans • streptococcen: • up- en downregulatie van specifieke promotors van • virulentiegenen geïnduceerd door oropharynx flora • verhoogde expressie virulentiefactoren → inflammatie → exacerbatie • verhoogde longschade bij co-infectie t.o.v. unieke infectie • - c

18. Microbioom - interacties • Model van polymicrobiële infecties met een hoofdrol voor P. aeruginosa • Interactie & synergisme • VIRUS • BACTERIE

19. Casus 2 • Dhr. P, 27 jaar • CF F508/E60X, pancreasinsufficiënt, BMI 21/20. • Chronische P. aeruginosa infectie met normale gevoeligheid • Gemiddeld een exacerbatie per jaar. Gemiddelde FEV1 1.88 (47%). VC 3.88 (74%) • Geen ABPA, geen DM (ten tijde van prednison wel hyperglykemie).

20. Vervolg casus 2 • Aanvullend onderzoek: • Lab: leuco 15, CRP 200. • Longfunctie: FEV1 1.44 (33%), VC 3.65 (65%). • X-thorax: bekende afwijkingen, nieuwe consolidatie linkeronderkwab. • Kweek: P. aeruginosa goed gevoelig voor Tazocin/Tobra • Wat doet u?

21. X-thorax

22. Vervolg casus 2 • Opname i.v.m. hoge koorts algehele malaise en verergering van • pulmonale symptomen. • Rx/ Tazocin continu iv, Tobramycine 1 dd iv. Paracetamol 3dd1 gram. • Inhalatiemedicatie: continueren (?)

23. Vervolg casus 2 • Beloop: • Algehele malaise, persisterend koorts ( 2 weken ) • Pulmonaal geen verbetering in LF. • Wat doet u?

24. Vervolg casus 2 • Kweken: P. aeruginosa goed gevoelig, S. maltophilia goed gevoelig. • ZN – • Rx/ switch van Tazocin naar Meronem iv. • Beloop: • Geen verbetering na een week. Prednison gestart. • Na 1 week geen verbetering. • DD drug-fever. Antibiotica 48 uur gestopt. Klinisch verdere achteruitgang. • Wat nu?

25. Vervolg casus 2

26. Vervolg casus 2 • Hervatten van AB. • Rx/ Meronem, Colistine, Avelox, Azithromycine 1dd500mg. • Beloop: • Klinisch verdere achteruitgang. • CRP blijft hoog en stijgt, leucocytose • Gaswisseling: hypoxemie, nog geen hypercapnie • Vanaf week 6 nu nog snellere achteruitgang • Wat zou u doen?

27. Vervolg casus 2 • Op dit moment longfalen met pCO2 13, pH 7.16. • BiPaP gestart • Echter dusdanige uitputtingslag dat besloten wordt tot palliatieve sedatie. • Conclusie: • vermoedelijk overwhelming Pseudomonas infection! • andere reden? Waarom nu?

28. Pulmonale exacerbaties CF • Definitie: niet vastgesteld! • ‘Duidelijk aangegeven verslechtering in de algehele conditie van de • patient gepaard gaande met systemische verschijnselen zoals • gewichtsverlies, gebrek aan eetlust en verergering van pulmonale • symptomen als hoesten, sputumproductie en kortademigheid.’

29. Exacerbaties en impact • Meest voorkomende reden voor opname. • Verslechtering van longfunctie. • Afgenomen kwaliteit van leven. • Negatieve beinvloeding van de overleving. • De hoogste kostenpost binnen de behandeling van CF. • +/- 50% van alle patiënten.

30. Oorzaken pulmonale exacerbaties • Bacterieel? P. aeruginosa biofilm/genotype verandert niet. • Viraal? • Verandering van microbieel flora? Synergie? • Anderzins?

31. Behandeling exacerbaties • Door gebrek aan eenduidige definitie ook geen duidelijke richtlijn.

32. Aanbevelingen behandeling • Medicatie: IV-antibiotica, combinatietherapie, meestal gericht tegen P. aeruginosa op geleide van laatste kweek. Combinatie- of monotherapie? Synergie en effectiviteit/resistentie/in vitro=in vivo/bijwerkingen/kosten • Plaats: ziekenhuis! Nog te weinig bewijs voor thuisbehandeling wat betreft veiligheid/voordelen. • Onderhoudsbehandeling: continueren(?), ook airway clearance.

33. Aanbevelingen behandeling • Samenvatting • Slechts aanbevelingen! • Te weinig bewijs voor eenduidige aanpak. • Beginnen met duidelijke uniforme definitie. • Meer studies nodig!

34. Casus 3 • Mevr, 21 jaar • CF homozygoot dF508, pancreasinsufficient, ABPA. • Co-trimoxazol allergie • Kweken: aanvankelijk H. influenzae, in 2005, 2008 en 2009 P. aeruginosa, daarna S. maltophilia. • Sinds 2009 recidiverende exacerbaties. Matig stabiel ondanks herhaaldelijke AB/inhalatietherapie. • Geleidelijke daling FEV1 (1.23) • Geen exacerbatie van ABPA

35. Vervolg casus 3 • Kweek: Pandoraea pulmonicola • Ceftazidim R • Imipenem R • Tazocin R • Colistine R • Tobramycine R • Co-trimoxazol S • Wat nu? Is dit een verklaring voor instabiliteit? Pandorea jasminoides

36. Vervolg casus 3 • Rx/ Co-trimoxazol onderhoudstherapie • (klinisch 2 dagen met zantac, telfast en dexamethason) • Goed verdragen. • Hierna periode van stabiliteit met verbetering van longfunctie ( FEV1 • 1.50)

37. Pandoraea pulmonicola • Behoort tot Pandoraea species, gelijkenis met Burkholderia spp.. • Gram- aërobe staaf. • Voornamelijk beschreven als isolaat bij CF (prevalentie niet bekend) • Vermoedelijk een pathogeen

38. Anaërobe bacteriën bij CF • In CF long ongelijke verdeling van O2-spanning • P. aeruginosa: alginaatproductie, biofilm, anaëroob metabolisme • Anoxische gebieden obligaat anaërobe bacteriën

39. Anaërobe bacteriën bij CF • Anaëroob • zonderluchtplaatsvindend of kunnenleven ( lucht=zuurstof) • In CF-luchtwegenpolymicrobiëlesituatie: • Obligaatanaëroben (Clostridiumspp, Prevotellaspp) • Facultatiefanaëroben (Enterobacteriaceae, Streptococcusspp) • Striktaëroben (Pseudomonasspp) • Anaërobebacteriënlastigtekweken

40. Anaërobe bacteriën bij CF • Aanwezigzoweltijdensexacerbatiesals in stabielefase • Prevotella • Veillonella • Actinomyces • Antibiotischebehandelinggeen effect op • Type anaërobebacteriën • Load anaërobebacteriën • Tunney, 2008/2011

41. Anaërobe bacteriën bij CF • Wat is de bijdrage aan CF-infectie en exacerbaties? • Pathogenen? • Commensalen? • Synergens? • Klinische implicaties • Diagnostiek (kweken/moleculair) • Therapie

42. Casus 4 • Mevr. D, 21 jaar • CF met pancreasinsufficiëntie en CFRD. • Chronisch P. aeruginosa infectie, goed gevoelig voor Tobi/Azli/Colistine. • Recidiverende exacerbaties. • Klachten: algehele malaise, persisterend hoesten met heel veel sputum. • Herhaalde IV-behandelingen matig effect. • Wat doet u?

43. Vervolg casus 4 • Kweken: bij herhaling P. aeruginosa en Aspergillus, ZN- • DM-regulatie: heel adequaat. • ABPA-. • Therapie-trouw

44. Vervolg casus 4 • Werkdiagnose: Aspergillus-bronchitis. • Rx/ Posaconozal na gevoeligheidsbepaling te Nijmegen. • Beloop? • Beleid anderszins?

45. Aspergillus-’infectie’ bij CF • Frequent gekweekt in sputa • Kolonisatie? • Frequent aangetroffenbijvergevorderdeziekte, echterniet • evidenteveroorzaker van longfunctieverlies. • Of pathogeen? • Aspergillus-bronchitis, baatbijantifungaletherapie. • Invasieveaspergillosisbeschrevenbij CF. • Aspergillus + pthogereexacerbatiefrequentie.

46. Casus 5 • 1-jarige jongen • dF508 homozygoot • eerste levensjaar relatief weinig luchtwegklachten. • Kweken S. aureus • Cotrimoxazol onderhoudsbehandeling voor de winter. • December: heeft snotneus, hoest iets, maar is verder fit. Moeder maakt • zich zorgen, ‘slaat het niet op de longen’? • Wat doet u? • Diagnostiek • Therapie

47. Vervolg casus 5 • Kweek: S. aureus. • Hij hoest nu meer. De eetlust is matig, hij is minder fit. • Wat doet u nu? • Diagnostiek, hoe frequent? • Therapie? Gericht op welke verwekker?

48. Virussen, Pseudomonas aeruginosa en CF • Ongeveer 85 % van eerste Pseudomonas aeruginosa infecties • voorafgegaan door een virale LWI. • Vooral in RSV-seizoen verhoogde kans op eerste Pseudomonas • aeruginosa infectie • Ook bij gezonde kinderen wordt P. aeruginosa gevonden Cochrane Palivizumab: 1 studie: geen verschil in acquisitie P. aeruginosa Van Ewijk, Wat, Johansen, Collinson

49. Synergie virus – P. aeruginosa • Virusinfecties in Pseudomonas aeruginosa gekoloniseerde patiënten: • tijdelijke stijging anti-pseudomonas antistoffen • verhoogde hoeveelheid exoproteïnen in sputum opleving virulentie P. aeruginosa→ toename inflammatie → klinische achteruitgang

50. Afsluitende conclusies • CF-long polymicrobiële omgeving waarvan we nog weinig kennis • hebben. • Interacties tussen pathogenen, maar ook tussen de gastheer en binnen het • gehele microbioom waarschijnlijk een belangrijke rol bij klinische • longziekte. • Huidige manier van kweken geeft slecht zeer beperkt informatie over wat • zich in de longen afspeelt. • Behandeling niet evidence based, vnl. experience based en op • kweekuitslagen.