Resumen:
En los últimos años, ha crecido el interés del eje intestino-pulmón en el
mantenimiento de la homeostasis inmunitaria. Este eje implica una regulación cruzada entre
la microbiota intestinal y la pulmonar, impactando a su vez sobre el sistema inmune. En este
trabajo final de grado comenzamos a explorar el eje intestino-pulmón en el contexto de dos
infecciones bacterianas de relevancia epidemiológica: la Tuberculosis y la infección por
Clostridioides difficile (CDI).
La Tuberculosis se remonta a tiempos ancestrales, pero no constituye un problema
del pasado ya que millones de personas contraen la infección y mueren de Tuberculosis
cada año. Por su parte, la CDI es la causa más común de diarrea infecciosa nosocomial y
generalmente se desarrolla luego del uso de antibióticos que provocan disbiosis de la
microbiota intestinal. Teniendo en cuenta que la disbiosis intestinal ha sido implicada en
numerosas infecciones respiratorias, que puede alterar la función del sistema inmune en
sitios distales y favorecer el desarrollo de microorganismos patogénicos como C. difficile,
consideramos que el estado del microbioma podría ser un factor importante en el desarrollo
de la infección por Mycobacterium tuberculosis. En este trabajo abordamos 3 objetivos
principales que incluyeron el análisis de pacientes y el uso de modelos in vitro e in vivo con
el fin de evaluar el impacto de la disbiosis intestinal y de la CDI en la estructura del pulmón
y la función endocítica de los macrófagos frente a M. tuberculosis.
En primer lugar, hemos caracterizado clínica y demográficamente una población de
249 pacientes con sospecha de CDI provenientes de distintos centros de salud del Noroeste
de la provincia de Buenos Aires. Los reportes epidemiológicos de la CDI en Argentina son
escasos y heterogéneos. Con el desarrollo de este objetivo encontramos que el 21.29% de
los pacientes con diarrea presentaban a C. difficile como agente causal y que más del 80%
de los casos estaban infectados con cepas toxigénicas.
Además, determinamos factores de riesgo y los comparamos con los reportados en
otras poblaciones alrededor del mundo mediante un meta-análisis. Tanto la edad avanzada
(más de 67 años), como la utilización previa de antibióticos, la hospitalización previa y
episodios previos de CDI pueden ser considerados como factores de riesgo en nuestra
cohorte de estudio. Más aun, parámetros sanguíneos como un número elevado de
leucocitos y plaquetas, un recuento disminuido de basófilos y una concentración
incrementada de urea podrían ser implementados como nuevos indicadores de CDI. Como
resultado del meta-análisis realizado con 40 estudios independientes, pudimos determinar
parámetros que coinciden a nivel global con nuestro estudio, destacándose la edad
avanzada, el consumo previo de antibióticos y la internación previa como predictores de
riesgo y el recuento leucocitario como indicador de la CDI.
En segunda instancia, se realizaron ensayos in vitro en macrófagos derivados de
monocitos obtenidos de dadores sanos, los cuales fueron pre - entrenados con C. difficile,
y posteriormente desafiados con M. tuberculosis. Se evaluó la capacidad endocítica, así
como la viabilidad y expresión de SLAMF1, un sensor microbiológico de M. tuberculosis. La
finalidad de este objetivo fue realizar un primer acercamiento al entendimiento de cómo la
infección intestinal por C. difficile puede impactar en la respuesta de los macrófagos durante
la Tuberculosis. Logramos la puesta a punto del modelo de entrenamiento de los
macrófagos con C. difficile y encontramos que la endocitosis de esta bacteria se mantiene
estable a través del tiempo (niveles similares de internalización al día 1, 2, 5 y 7 de
exposición a C. difficile). Sin embargo, luego del entrenamiento, la capacidad endocítica
frente a M. tuberculosis cambia. Por un lado, la internalización exclusiva de M. tuberculosis
(células que solo endocitan a M. tuberculosis) aumenta cuando los macrófagos se
expusieron por tiempos prolongados a C. difficile, indicando una especialización de la
función endocítica.
Por el otro, la internalización de M. tuberculosis se reduce cuando los macrófagos
entrenados con C. difficile se enfrentan a M. tuberculosis por tiempos más prolongados.
También encontramos que C. difficile es capaz de inhibir la expresión de SLAMF1 en la
superficie de los macrófagos, lo cual podría estar implicado en los resultados anteriores.
Por último, observamos que los macrófagos forman puentes citoplasmáticos y
agrupaciones de células en presencia de M. tuberculosis, lo que se interrumpe con el
entrenamiento con C. difficile.
Finalmente, se llevaron a cabo ensayos in vivo en un modelo murino de disbiosis y
de infección primaria por C. difficile. Encontramos que la disbiosis intestinal promueve el
daño en el ciego y el colon caracterizado por la infiltración mixta leucocitaria, la formación
de nódulos linfáticos y edema de la submucosa. La CDI agravó la histopatología del colon
durante la etapa aguda de la infección. Si bien los ratones se recuperaron y dejaron de
presentar síntomas clínicos como diarrea luego de esta etapa, el daño a nivel intestinal se
mantuvo y siempre fue mayor en el ciego. A nivel del pulmón, tanto la disbiosis intestinal
como el establecimiento de la CDI inducen cambios estructurales. Observamos
modificaciones en el área que ocupan los tabiques alveolares, la longitud de los tabiques,
el número de ramificaciones, el tamaño de los alveolos y la complejidad del parénquima
pulmonar.
En conclusión, nuestros resultados demuestran la relevancia epidemiológica de la
CDI en nuestra región y aportan información relevante para el estudio de esta infección en
nuestro país. Por otro lado, nuestros resultados indican que tanto la disbiosis intestinal
como la infección por C. difficile localizada en el intestino producen cambios en sitios
distales como el pulmón y en los macrófagos, células especializadas en el reconocimiento
de M. tuberculosis. Estos hallazgos destacan el papel del eje intestino-pulmón en el desarrollo de la CDI y de la Tuberculosis.
Este trabajo nos permitió establecer un punto de partida a partir del cual podremos
profundizar en las respuestas inmunes innatas, mecanismos celulares y mediadores
implicados en el eje establecido por C. difficile y M. tuberculosis.