Chronická sekretorická otitida – mikrobiomem indukované onemocnění

Souhrn

Cíl: Přinést stručný přehled o dosavadním vývoji znalostí mikrobiálního podkladu chronické sekretorické otitidy (OME). Zdroje dat: Databáze PubMed, publikované učebnice. Metody: Rešerše literatury s použitím klíčových slov: „otitis media with effusion“, „middle ear“, „bacterial pathogens“, „microbiome“. Výsledky: Začátek 21. století přinesl do praxe metody masivního paralelního sekvenování. V návaznosti na to v posledních letech vznikla řada prací zabývajících se mikrobiální podstatou OME. Tyto studie naznačují, že teorie „adenoidního rezervoáru“ není zcela schopna vysvětlit kompletní patogenezi OME. Svůj vliv mají i další chronická onemocnění dýchacích cest, jakož i vliv odpovědi hostitele na patogeny. Významnou roli patrně hraje produkce mucinů, zejména MUC5AC a MUC5B. Některé studie naznačují i možný protektivní vliv určitých bakteriálních rodů. Závěr: Dostupnost nových mikrobiologických metod umožnila posun v chápání patofyziologie OME. Podařilo se identifikovat nové patogeny, byly získány i poznatky o možném protektivním působení některých bakteriálních druhů. Přesto je potřebný další výzkum jak dysmikrobie středouší a dýchacích cest, tak i odpovědi hostitele na mikroorganizmy. Potenciální protektivní působení některých bakteriálních rodů může vést k vývoji probiotik jako nové léčebné modality OME.

Klíčová slova:

chronická sekretorická otitida – adenoidní vegetace – adenoidní rezervoár – mikrobiom, bakterie

Úvod

Chronická sekretorická otitida (OME) je onemocnění definované přítomností výpotku ve středouší za celistvým bubínkem bez známek akutního středoušního zánětu, které trvá déle než 3 měsíce. V dětském věku se jedná o jedno z nejčastějších onemocnění. U dětí může probíhat zcela inaparentně, nebo se projevuje převodní nedoslýchavostí. Dlouhodobá přítomnost středoušního výpotku a s tím spojená nedoslýchavost mají negativní vliv na rozvoj řeči a intelektu [1–3]. Etiopatogeneze je multifaktoriální, jako tradiční faktor se uvádí dysfunkce sluchové trubice v důsledku mechanické obstrukce nosohltanového ústí adenoidními vegetacemi (AV) [2], současně narůstají důkazy o značném vlivu mikrobiomu na rozvoj OME. I přes rozvoj mikrobiologie umožněný zavedením nových molekulárních metod je mikrobiom u OME stále málo probádanou oblastí [4, 5].

Mikrobiom a jeho identifikace

Mikrobiom je charakteristická mikrobiální komunita obývající určitý racionálně vymezený habitat s typickými fyzikálními a chemickými podmínkami. Tento termín nezahrnuje pouze zapojené mikroorganizmy (bakterie, archea, viry i plísně), ale také jejich pole působnosti, v němž se formují specifické ekologické niky. Mikrobiom, který představuje dynamický a interaktivní mikroekosystém podléhající změnám v čase, je propojen s makroekosystémy včetně eukaryotických hostitelů, pro jejichž tělesné funkce a zdraví je potřebný nebo dokonce nezbytný. Samotný soubor jednotlivých živých mikroorganizmů žijících v určitém prostředí se pak označuje jako mikrobiota. V klinické praxi jsou ale oba termíny používány značně promiskuitně [6].

Jedná se o komplexní dynamické uskupení, které se u každého jedince neustále vyvíjí (schéma 1). Je ovlivňováno naší genetickou výbavou, věkem, vnějším prostředím, stravou, užívanou medikací, ale i kontaktem s domácími zvířaty. Například mikrobiom lidí žijících s domácími zvířaty má větší zastoupení protektivních bakterií [5, 8–10]. Podle některých autorů celkový počet mikrobů dokonce několikanásobně převyšuje počet našich „vlastních“ buněk, jiní uvádějí přibližně stejný poměr [11, 12].

K první expozici mikrobům dochází pravděpodobně již in utero, Mishra et al. prokázali ve střevě druhotrimestrálních plodů struktury podobné bakteriím [13]. K další expozici pak dochází během průchodu porodními cestami. I mateřské mléko má prostřednictvím lidských mléčných oligosacharidů fungujících jako přirozená probiotika, imunoglobulinů a v menší míře i v něm se vyskytujících prospěšných bakterií, jako jsou rody Lactobacillus či Bifidobacterium, nemalý vliv na rozvoj imunitního systému i zdravého mikrobiomu [14, 15].

Lidský mikrobiom funguje jako „podpůrný orgán“. Stimuluje imunitní systém, rozkládá potenciálně toxické látky, syntetizuje určité vitaminy, napomáhá trávení, chrání před patogeny a působí protinádorově [9, 16]. Jeho alterace je již delší dobu dobře známa například v rámci patogeneze Crohnovy choroby či syndromu dráždivého tračníku, existují též důkazy o možném vlivu střevní dysmikrobie na rozvoj alergických onemocnění. V poslední době je jeho výzkum studován i v oblasti hlavy a krku [17, 18].

Tradičně byly poznatky o přítomnosti bakterií na povrchu sliznic a kůže získávány kultivačními metodami, které jsou schopné zachytit kultivovatelnou a/nebo vitální část bakteriální populace. Zlepšení diagnostiky infekčních agens bylo umožněno implementací molekulárně biologických metod, zejména polymerázové řetězové reakce (PCR), která dokáže detekovat i nekultivovatelné bakterie. Nevýhodou cílených PCR metod je možnost detekce pouze vybraných agens, není ale možné získat informace o celé bakteriální, resp. mikrobiální populaci v odebraném vzorku. Mezi roky 2004 a 2006 byly zavedeny metody masivního paralelního sekvenování, tzv. next-generation sequencing (NGS), které mohou být v mikrobiologii využity pro vyšetření mikrobiomu, což umožňuje získat kompletní přehled o mikrobiální populaci. Uvedená metoda dokáže detekcí vybraných hypervariabilních regionů V1–V9 16S rRNA spolehlivě odlišit bakteriální DNA od humánní. Výsledkem je pak identifikace bakterie až na úroveň druhu. Užitím nových sekvenačních metod se tak podařilo u řady chorob k „tradičním“ patogenům přiřadit i „nové“ [4, 5, 16, 18–20].

Mikrobiální složení středoušního výpotku

Již v 50. letech 20. století bylo prokázáno, že OME není sterilní proces, nýbrž bakteriálně indukovaný [21]. Konvenčními mikrobiologickými metodami byla zjištěna přítomnost Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae a Moraxella catarrhalis ve středoušním výpotku (MEE) u třetiny až poloviny pacientů. Uvedené bakterie byly dlouho považovány za hlavní patogeny v rozvoji onemocnění. Sekvenací 16S rRNA oblasti byly zjištěny další, „nové“ potenciální patogeny –⁠ Alloicoccus otitis, Corynebacterium otitidis, Pseudomonas spp. Tyto druhy se v MEE vyskytují se signifikantní relativní abundancí [4, 5]. Nicméně řada z nich je běžnou součástí normální mikrobioty zevního zvukovodu a horních cest dýchacích. Autoři některých studií uvádějí, že výše uvedené bakteriální druhy mohou uplatnit svůj patogenní potenciál až po průniku do středouší. Může se tak stát při předpokládané zvýšené permeabilitě či ruptuře membrány bubínku během akutního středoušního zánětu [18, 22, 23]. Ve zdravém středouší byla rovněž prokázána přítomnost laktobacilů a bakterií rodu Dolosigranulum. Zdá se, že tyto bakterie mohou působit protektivně a hrát roli ve vývoji probiotik jako nové léčebné modality (tzv. probiotika nové generace) [4].

Role mikrobiomu adenoidních vegetací v rozvoji OME

Jako tradiční etiopatogenetický faktor rozvoje OME u dětí bývá uváděna sluchová trubice, resp. její dysfunkce na podkladě obstrukce AV. V návaznosti na to existují teorie, podle nichž adenoidní tkáň, která je v úzkém kontaktu s tubárními tory, slouží jako rezervoár otopatogenů. Průniku patogenů z nosohltanu do středouší může napomáhat ostřejší úhel odstupu ET, její kratší délka a nevyzrálost. Nicméně většina studií podporujících danou teorii se opírá o tradiční kultivační metody, kdy nejčastějším nálezem ve tkáni adenoidních vegetací jsou tradiční otopatogeny –⁠ Streptococcus pyogenes, Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis. Dále zatím není zcela jasné, proč při hypertrofii adenoidní tkáně dochází ke vzniku OME pouze u některých pacientů [4, 21, 24–28].

Recentní studie opírající se o 16S rRNA sekvenování uvádějí odlišný mikrobiom MEE a AV. Johnston et al. uvádějí signifikantně větší relativní bakteriální abundanci rodů Haemophilus a Moraxella ve tkáni AV. Mikrobiom AV má tak blíže k mikrobiomu patrových tonzil než středouší. K obdobným výsledkům dospěli i Xu et al. [19, 20].

Navíc někteří autoři neshledali signifikantní rozdíl mezi mikrobiomem adenoidní tkáně u dětí s OME oproti mikrobiomu dětí bez OME [20, 29]. Oproti tomu Chen et al. uvádějí vyšší zastoupení Streptococcus pneumoniae u OME [30]. Sokolovs-Karijs et al. pak popisují signifikantní rozdíl v relativní abundanci rodů Fusobacterium a Peptostreptococcus [31]. Jörissen et al. zjistili, že ve tkáni AV zdravých dětí je signifikantně vyšší zastoupení Acinetobacter lwoffii a Streptococcus salivarius. Tyto bakterie vykazují schopnost inhibovat růst Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes, Staphylococcus aureus, Alloicoccus otitis a Corynebacterium otitidis, a mohly by tak být využity v rámci probiotické terapie OME [23].

Asociace chronické sekretorické otitidy a onemocnění cest dýchacích

Další možnou příčinou rozvoje OME je alterace mikrobiomu i ve zbytku dýchacích cest. Řada prací naznačuje možnou asociaci mezi onemocněním dolních cest dýchacích (DCD) jako bronchiální astma či bronchiolitida a středoušním zánětem včetně OME [32–34]. Existují hypotézy, že chronický zánět při astmatu či jiných atopických chorobách snižuje mukociliární clearance i v oblasti ET. Někteří předpokládají, že OME u astmatiků není samostatnou chorobou, ale že se jedná o jeden z projevů atopie [33, 35].

Dysmikrobie u chronických chorob DCD již byla prokázána řadou autorů. Otázkou zůstává, jak uvedený stav přispívá rozvoji OME. Kolbe et al. uvádějí, že mikrobiom MEE u dětí se současným chronickým onemocněním dolních cest dýchacích je méně pestrý oproti dětem se zdravými DCD. Signifikantní abundance byla pozorována pro rody Haemophilus, Moraxella, Staphylococcus, Alloiococcus. Výsledky podporují úvahy o provázanosti vzniku OME a chronických chorob DCD, resp. atopie [34]. Další práce zabývající se dysmikrobií u akutních i chronických onemocněních horních cest dýchacích, zejména dutiny nosní a vedlejších dutin nosních, též uvádějí u nemocných vyšší mikrobiální diverzitu se signifikantní abundancí zejména rodů Moraxella a Staphylococcus [36].

Vliv odpovědi hostitele

Při dlouhodobém trvání může dojít k atelektáze bubínkové dutiny, adhezivnímu středoušnímu procesu nebo rozvoji chronického středoušního zánětu s cholesteatomem. U většiny dětí je OME zhojena bez nutnosti lékařské intervence, kdy během 3–6 měsíců dojde ke spontánní resorpci středoušního sekretu a obnovení správné funkce sluchové trubice [1, 3, 37, 38].

Některé studie se začaly zabývat rolí nespecifické imunity v rozvoji OME. Součástí nespecifické imunity je i epiteliální bariéra. Ve zdravém středouší se nachází jednovrstevný kubický epitel. Ovšem po opakovaných akutních otitidách může dojít k jeho metaplazii na epitel víceřadý cylindrický s pohárkovými buňkami [4, 39]. Tento epitel pak produkuje zvýšené množství mucinů a výsledný středoušní výpotek je pak značně vazký a obtížně drénovatelný. Muciny, zejména MUC5AC a MUC5B, mají zásadní vliv v odpovědi nespecifické imunity na infekci [4, 40, 41]. Krueger et al. uvádějí, že mikrobiální složení MEE je závislé na viskozitě výpotku, resp. množství mucinu. U dětí, u nichž byl v MEE zaznamenán zvýšený výskyt MUC5AC, byla současně zjištěna signifikantně zvýšená abundance Haemophilus influenzae. Oproti tomu u výpotků s větším zastoupením MUC5B byl výskyt Haemophilus influenzae signifikantně nižší. Mucin MUC5B by mohl působit ve středoušní dutině protektivně [42]. Uvedené potvrzuje studie na MUC5B negativních myších, u kterých byl zaznamenán výrazně vyšší výskyt závažných a fulminantních středoušních infekcí [43].

Limitace mikrobiálních studií

Jedním z hlavních limitů studií zabývajících se výzkumem mikrobiomu u středoušních zánětů, včetně OME, je prakticky nemožnost vyloučit zatížení recentní nebo opakovanou antibiotickou terapií, a tudíž získat „zdravou“ kontrolní skupinu. Dále se studie prakticky výhradně zaměřují na identifikaci a charakterizaci bakterií, bakteriomu. Složení středoušního viromu a mykobiomu a jejich ovlivnění různými faktory je málo probádaná oblast. V neposlední řadě je pak otázka správné bioinformatické analýzy. Data získávaná výzkumem mikrobiomu jsou značně komplexní, hlavními problémovými oblastmi jsou normalizace a kvantifikace relativních taxonů, abundance genů, testování více hypotéz a charakterizace náhodných jevů [4].

Závěr

Nové mikrobiologické metody umožnily významný posun v chápání patogeneze OME. Podařilo se identifikovat nové, potenciální patogeny, byly získány i poznatky o možném protektivním působení některých bakteriálních druhů. Stále však zůstává otázkou, jaká je souvislost mikrobiomu středoušního s mikrobiomem dýchacích cest. Zdá se, že samotná teorie adenoidního rezervoáru nedokáže plně vysvětlit etiologii OME. Zásadní úlohu hraje i dysmikrobie zbylých částí dýchacích cest při jejich chronických onemocněních. Další kruciální vliv představuje i odpověď hostitele, zvláště produkce mucinů, zejména MUC5B jako možného protektivního faktoru. Jak výzkum dysmikrobie středouší a dýchacích cest, tak výzkum odpovědi hostitele na mikroorganizmy jsou však stále na počátku a další studie zaměřené na obě oblasti jsou nezbytné k získání ucelenějšího vhledu do problematiky rozvoje OME.