Monografías en Neumología

Fibrosis Quística

Director:

NICOLÁS COBOS BARROSO

Neumología y Salud

Monografías en Neumología

Fibrosis Quística

Director: NICOLAS COBOS BARROSO

Neumología y Salud

MONOGRAFÍAS EN NEUMOLOGÍA Editado por: NEUMOLOGÍA Y SALUD SL Consejo Editorial: J. SANCHÍS ALDAS. Barcelona C. PICADO VALLES. Barcelona M. PERPIÑÁ TORDERA. Valencia N. COBOS BARROSO. Barcelona Coordinador General: J. L. VIEJO BAÑUELOS. Burgos

Reservados todos los derechos. Prohibida la reproducción o transmisión por prodecimientos electrónicos o mecánicos sin el permiso del editor. ©NEUMOLOGÍA Y SALUD, SL. Condes de Aragón, 14, 10º B. 50009 Zaragoza ISBN: 978-84-691-7994-9 Depósito Legal: Imp. Santos S.L. BU-110/2008

Índice de capítulos y autores

1 2 3 4 5 6 7 8

CFTR: del gen a la proteína

Teresa Casals Senent

13

Sépsis bronquial crónica: Patrones de colonización patogénica

Rafael Cantón Moreno, María García del Castillo y Rosa del Campo Moreno

27

Sintomatología en el niño

Antonio Salcedo Posadas, María Isabel González Álvarez, Rosa María Girón Moreno

43

La Fibrosis quística como enfermedad del adulto

Antonio Álvarez Fernández, Javier de Gracia Roldán y Marko Orozco Archila

61

Diagnóstico: Desde el recién nacido al adulto

Carlos Vázquez Cordero

75

Complicaciones más frecuentes

Elisabeth Martínez Cerón, María Concepción Prados Sánchez y Luis Gómez Carrera 97 Pautas terapeúticas actuales

Silvia Gartner, Nicolás Cobos Barroso

111

Aparato digestio: intestino, páncreas e hígado

Franciso Javier Dapena Fernández, Virginia Dapena Ramos

131

7

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Autores por orden alfabético

Antonio Álvarez Fernández Unidad de Fibrosis Quística de Adultos. Sevicio de Neumología. Hospital Universitario Vall d’Hebrón. Barcelona.

Rosa del Campo Moreno Sevicio de Microbiología. Hospital Universitario Ramón y Cajal y CIBER en Investigación y Salud Pública (CIBERESTP). Madrid.

Rafael Cantón Moreno Sevicio de Microbiología. Hospital Universitario Ramón y Cajal y CIBER en Investigación y Salud Pública (CIBERESTP). Madrid.

Teresa Casals Senent Centro de Genética Médica y Molecular. Institut d’investigació Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL). Barcelona

Nicolás Cobos Barroso Unidad de Neumología Pediátrica y Fibrosis Quística. Hospital Universitari Vall d’Hebrón. Barcelona.

Francisco Javier Dapena Fernández Unidad de Fibrosis Quística. Hospital Universitario Virgen del Rocío. Sevilla.

Virginia Dapena Ramos Médico de Familia Hospital Universitario Virgen del Rocío. Sevilla.

María García del Castillo Sevicio de Microbiología. Hospital Universitario Ramón y Cajal y CIBER en Investigación y Salud Pública (CIBERESTP). Madrid.

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FIBROSIS QUÍSTICA

Silvia Gartner Unidad de Neumología Pediátrica y Fibrosis Quística. Hospital Universitari Vall d’Hebrón. Barcelona.

Rosa María Girón Moreno Unidad de Fibrosis Quística Interhospitalaria. H. Niño Jesús / H. Gregorio Marañón / H. de la Princesa. Madrid.

Luis Gómez Carrera Unidad de Fibrosis Quística. Servicio de Neumología. Hospital La Paz. Madrid.

María Isabel González Álvarez Unidad de Fibrosis Quística Interhospitalaria. H. Niño Jesús / H. Gregorio Marañón / H. de la Princesa. Madrid.

Javier de Gracia Roldán Unidad de Fibrosis Quística de Adultos. Sevicio de Neumología. Hospital Universitario Vall d’Hebrón. Barcelona

Elisabeth Martínez Cerón Unidad de Fibrosis Quística. Servicio de Neumología. Hospital La Paz. Madrid.

Marko Orozco Archila Unidad de Fibrosis Quística de Adultos. Sevicio de Neumología. Hospital Universitario Vall d’Hebrón. Barcelona.

María Concepción Prados Sánchez Unidad de Fibrosis Quística. Servicio de Neumología. Hospital La Paz. Madrid.

Antonio Salcedo Posadas Unidad de Fibrosis Quística Interhospitalaria. H. Niño Jesús / H. Gregorio Marañón / H. de la Princesa. Madrid.

Carlos Vázquez Cordero Unidad de Referencia Pediátrica de Fibrosis Quística. Hospital de Cruces. Baracaldo (Bizkaia)

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Prólogo Hasta hace muy pocos años la Fibrosis Quística era un tema para minorías. Pocos eran los profesionales interesados en el mismo y de entre estos pocos, la inmensa mayoría éramos pediatras. Motivos no faltaban para ello. La Fibrosis Quística enfermedad congénita y hereditaria conducía a la muerte a la inmensa mayoría de los niños afectos, a lo largo de los primeros años de la vida. En la década de los 60 y de los 70, en España, los pediatras que trabajábamos en las pocas Unidades de Fibrosis Quística que existían llegamos a pensar que aquí, la incidencia era mucho menor que en el resto de la Europa desarrollada puesto que diagnosticábamos pocos casos y la mayoría de ellos de formas clínicas muy graves. A partir de la década de los 80 todo cambió, no solo en nuestro ambiente sino también en el resto de mundo civilizado. ¿Qué había ocurrido ? La sensibilización de los pediatras en general, y de los de España en particular con respecto a la Fibrosis Quística fué aumentando de manera exponencial. La práctica del test del sudor de manera rutinaria a todos los niños con síntomas respiratorios recurrentes, nos permitió sospechar que la incidencia de la Fibrosis Quística en España era bastante parecida a la de los países vecinos. No todos nuestros niños presentaban formas graves y afortunadamente el diagnóstico se efectuaba cada vez en fases mas tempranas de la enfermedad.. Se empezó a hablar con mayor frecuencia de la Fibrosis Quística Los resultados de los grupos investigadores nos permitían a los clínicos aplicar con eficacia progresiva sus indicaciones. Nuestra posición era cada vez menos conformista y nuestra actitud terapéutica mas agresiva. Así llegamos a finales de la década de los 80 con el descubrimiento del gen de la Fibrosis Quística. Este hecho se une en el tiempo a la idea de que un tratamiento precoz y agresivo de la primocolonización por Pseudomonas aeruginosa posibilita la erradicación de la misma y enlentecer de manera evidente la progresión de la enfermedad, hechos que hasta este momento se consideraban imposibles. Entramos así en el período de transformación radical de los últimos 15 ó 20 años, en el curso de los cuales se ha conseguido que la edad media de supervivencia de nuestros pacientes supere los 40 años, y que podamos decir también que por ejemplo en Cataluña, donde se practica el cribaje neonatal desde hace casi 10 años, y habiéndose realizado en mas de 600.000 niños la incidencia de la enfermedad es de 1/5.230 recién nacidos.

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FIBROSIS QUÍSTICA

¿ Cuáles han sido las causas fundamentales ? Como sucede la mayoría de las veces las causas son multifactoriales pero íntimamente relacionadas. Creación de nuevas Unidades de Fibrosis Quística en todo el estado, que ocupan médicos con especial dedicación y con conocimientos siempre actualizados. Aparición de nuevos fármacos y sistemas de inhalación que han demostrado su eficacia en el tratamiento de la infección bronquial crónica de los enfermos y en el drenaje de sus secreciones. Utilización de protocolos universales basados en la evidencia. Control yo diría que casi absoluto de su estado nutritivo . Gran interés por parte de los neumólogos de nuestros hospitales en todo lo referente a la enfermedad, lo cual les ha permitido por un lado diagnosticar la enfermedad en adultos con formas más leves e incluso monosintomáticas, y por otro, no solo proseguir los tratamientos, controles y cuidados que manejábamos los pediatras, sino incluso mejorarlos en algunos aspectos. Así, la Fibrosis Quística ha dejado de ser una enfermedad muy rara y eminentemente pediátrica para convertirse en una enfermedad “del niño y del adulto”, ya que en la actualidad se considera que cerca del 50% de los enfermos son mayores de 18 años. Y si nos fijamos en las posibilidades y resultados del trasplante bipulmonar en estos enfermos vemos también que en los casos en los que la evolución así lo precisa los resultados que se obtienen justifican sobradamente su indicación. No vamos a entrar en el apartado investigación básica de la enfermedad porque nos apartaría de la visión fundamentalmente clínica que pretendo destacar en este prólogo, pero sí indicar tan solo que, posiblemente no exista otra enfermedad en la que en similares condiciones de incidencia y evolución la investigación sea tan profunda y amplia. En estos últimos años, los medios de comunicación se han hecho eco de la enfermedad, posiblemente acuciados por las asociaciones de enfermos y padres de enfermos, que han puesto el broche final a este acumulo de acontecimientos que rodean a la Fibrosis Quística, en una lucha continua en todos los escalones de la sociedad. Entre los diferentes factores que han repercutido en el cambio pronóstico de la Fibrosis Quística, este ha sido indudablemente determinante. Hablar de la Fibrosis Quística ya no es un tema minoritario. Así se ha fraguado la idea de editar esta monografía, porque creemos que son muchos los profesionales a los que en estos momentos les interesa la Fibrosis Quística. Pediatras, neumólogos, gastroenterólogos, fisioterapeutas, microbiólogos, genetistas, sicólogos, endocrinólogos, trabajadores sociales, epidemiólogos etc. Yo he tenido la suerte de que un grupo de profesionales que han vivido durante estos últimos años y en primera línea, todos estos cambios a los que me acabo de referir, han aceptado colaborar en esta monografía. Así pues, su experiencia en este campo es la máxima que se le puede pedir a un autor. Su capacidad de comunicación la han demostrado ya sobradamente en otros trabajos. Esperamos que sean muchos los lectores que puedan beneficiarse de su trabajo. En lo que a mi respecta, solo puedo darles las gracias por su aportación, con el deseo suyo y mío de que su trabajo pueda beneficiar en alguna medida a los afectados de Fibrosis Quística. NICOLÁS COBOS BARROSO Director de la Monografía

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" Woe to that child which when kissed on the forehead taste salty:

He is bewitched and soon must die” Siglo XV

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1

CFTR: del gen a la proteína TERESA CASALS SENENT

Introducción El término “fibrosis quística de páncreas” y la evidencia de que esta patología es de origen genético y herencia recesiva se reconocieron en la primera mitad del siglo XX 1, 2. Sin embargo, la genética incipiente de la época retrasó más de cuarenta años el descubrimiento del gen causante de la enfermedad. Los primeros diagnósticos moleculares, utilizando marcadores polimórficos en la región candidata del cromosoma 7, se iniciaron en 19853 y finalmente, el hallazgo del gen CFTR fue publicado en 19894. Como refleja la presente monografía, la complejidad de esta enfermedad monogénica no ha hecho más que aumentar en los últimos veinte años, dando paso a numerosas líneas de investigación relacionadas con su fisiopatología, diagnóstico y terapéutica.

EL GEN CFTR Caracterización y estructura Los estudios de ligamiento genético acotaron en el brazo largo del cromosoma 7 la región con mayor pro-

babilidad de contener el gen responsable de la fibrosis quística (FQ; MIM #219700). En esta región candidata se identificaron los primeros marcadores con desequilibrio de ligamiento, indicando una asociación con la enfermedad y abriendo la posibilidad del análisis molecular para las familias 5. Utilizando técnicas que hoy consideramos pura artesanía molecular, finalmente, el clonaje posicional (walking and jumping) condujo a la caracterización del gen CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator; ABCC7; MIM# 602421) en la región 7q31.24. Su secuencia genómica abarca 190kb y está organizada en 27 exones o secuencias codificantes. El proceso de biosíntesis de la proteína se lleva a cabo en dos etapas consecutivas (Figura 1). La transcripción, en la cual se produce una reducción importante de tamaño eliminando los intrones o secuencias no codificantes. Este transcrito o molécula de RNA mide 6,1kb y contiene 4.400 nucleótidos. En la segunda fase, la información del RNA es “traducida” por tripletes incorporando los aminoácidos a la cadena polipeptídica. La proteína CFTR contiene 1.480 aminoácidos y su peso molecular es de 170kDa6.

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FIBROSIS QUÍSTICA

Figura 1. Biosíntesis de la proteína CFTR y localización en la membrana celular. Transcripción: proceso en el cual la molécula de DNA elimina los intrones, quedando unidas las regiones codificantes o exones. El RNAm (RNA mensajero) sale del núcleo para sintetizar la proteína. Traducción: síntesis del polipéptido en el retículo endoplasmático. Tras el proceso de maduración, la proteína glicosilada alcanza la membrana celular.

Diversos trabajos han evidenciado que la expresión de CFTR se encuentra estrictamente regulada. El análisis de la región promotora ha conducido a la identificación de diferentes puntos “open reading frame” (inicio de transcripción) y a un complicado mecanismo de regulación, características que determinan su expresión tejido dependiente y la especificidad observada a lo largo del desarrollo7.

Mutaciones CFTR y métodos de detección La nomenclatura de las mutaciones señala el tipo de alteración y su posición en el gen o la proteína. En el

periodo 1989-2008 se han documentado 1.600 mutaciones en el Consorcio de Análisis Genético de Fibrosis Quística (CFGAC)8. Entre las mutaciones CFTR predominan las alteraciones puntuales que afectan a uno o pocos nucleótidos. Las mutaciones “error de sentido” (missense) introducen el cambio de un nucleótido que determina a su vez la sustitución de un aminoácido. Por ejemplo, la mutación L206W en la cual el triptófano ocupa la posición de la leucina en el codón 206. Estas mutaciones representan un 41% del total y son el grupo más numeroso. Las mutaciones “cambio de pauta” (frameshift) se deben a la inserción/deleción de uno o pocos nucleótidos y generan una proteína truncada. La mutación 1609delCA indica la pérdida de dos bases,

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citosina y adenina. Un 16% de las mutaciones CFTR son de este tipo. Si la pérdida o inserción de nucleótidos es múltiplo de tres no repercute sobre la pauta de lectura (in frame). Este grupo incluye la mutación F508del y representa un 2%. Las mutaciones que modifican las señales de definición del exón (splicing) producen proteínas inestables de distinto tamaño, ya sea por la incorporación de una secuencia no codificante como ocurre en la mutación 1811+1,6kbA>G que añade 16 aminoácidos a la proteína; o bien por la eliminación de una secuencia codificante, como la pérdida del exón 5 en la mutación 711+1G>T. Un 13% de las mutaciones CFTR afectan las señales para el correcto splicing. Otro 10% corresponde a mutaciones “sin sentido” (nonsense) en las que el cambio de nucleótido origina un triplete de terminación. Esta señal prematura de parada interrumpe la síntesis de la proteína y se reconoce por la letra “X” en su nomenclatura (Q890X). La estadística del CFGAC también contabiliza las mutaciones con una frecuencia superior al 1% y que se han encontrado, indistintamente, en pacientes y en población sana. A priori, a estas mutaciones que representan un 15% del total, no se les atribuye expresión clínica. Aunque se han impuesto los kits comerciales para el análisis de mutaciones prevalentes, la mayoría de mutaciones puntuales se detectan utilizando técnicas de rastreo. Estas técnicas son sensibles a las pequeñas variaciones de una secuencia que modifican su movilidad en un campo eléctrico. Los laboratorios disponen de una amplia gama, desde las clásicas, electroforesis en gel de gradiente desnaturalizante (DGGE) o conformación polimórfica de la cadena sencilla (SSCP), a la cromatografía líquida de alta presión desnaturalizante (dHPLC) o la secuenciación completa del gen9. El uso de estas técnicas ha permitido, en la mayoría de poblaciones, niveles de detección superiores al 90%. Sin embargo, solo excepcionalmente, se ha alcanzado el 100%. El desarrollo de nuevas técnicas cuantitativas capaces de determinar el número de copias de una secuencia determinada, ha conducido a la caracterización de

grandes deleciones e inserciones/duplicaciones. Con estas técnicas se analizan las regiones codificantes, ya sea de forma simultanea (amplificación múltiple y ligación de sonda, MLPA), o en grupos seriados (PCR múltiple cuantitativa, QMP; PCR cuantitativa a tiempo real, real time-PCR)9. En el gen CFTR su aplicación ha dado buenos resultados, con un porcentaje de deleciones/inserciones que ya se aproxima al 3%8. Estos reordenamientos pueden afectar desde un exón o fracción del mismo hasta la secuencia completa del gen. La mayor dificultad radica en determinar los puntos de rotura que, generalmente, se encuentran en las largas regiones intrónicas. La deleción CFTRdele2,3 abarca 21kb e incluye los exones 2, 3 y buena parte de los intrones flanqueantes 10. A diferencia de otras mutaciones, esta deleción ha sido identificada en el 6% de los alelos FQ de la población eslava. Una frecuencia poco común entre las mutaciones CFTR y que le confiere prioridad en el análisis de cualquier paciente procedente del Este de Europa. En la población española se han identificado ya ocho reordenamientos (siete deleciones y una duplicación) con un porcentaje global superior al 1% (Tabla 1), siendo la deleción CFTR50kbdel la que presenta una mayor prevalencia (0,45%) (11; Casals, comunicación personal).

Origen geográfico y étnico Una de las primeras observaciones del estudio molecular ha sido la irregular distribución de las mutaciones. Es patente el gradiente Norte – Sur de la mutación F508del en Europa, con frecuencias que oscilan del 85% (Dinamarca) al 21% (Turquía). Estas diferencias pueden, incluso observarse en regiones geográficas más reducidas. En la Península Ibérica el rango de la F508del varía entre un 80% (Región Cántabra) y un 45% (Andalucia)12. Cuanto menor es la frecuencia de la mutación mayoritaria, mayor es la heterogeneidad molecular esperada en una determinada región. Sólo cinco mutaciones FQ se encuentran ampliamente representadas (>1%) en las poblaciones de origen caucásico, F508del, G542X, G551D, N1303K y W1282X8.

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Tabla 1. Reordenamientos CFTR en la población FQ española Mutación

Nº alelos

%

CFTRdel50kb

9

0,45

CFTRdele2,3 *

3

0,15

CFTRdele17a-18

4

0,20

CFTRdele19

2

0.10

CFTRdele20

4

0.20

CFTRdele22-24

2

0,10

CFTRdele24

1

0,05

CFTRduplProm-3

2

0,10

TOTAL (n=8)

27

1,35

*, determinado su origen de Europa del Este

Las grandes diferencias en el espectro mutacional vienen determinadas por el emplazamiento geográfico y la etnia de origen. Las situaciones que se encuentran son muy diversas. Una población cerrada con alto grado de endogamia favorece la presencia de mutaciones específicas. Las mutaciones F508del y M1101K en la población Hutterita, o la mutación W1282X en los judios Ashkenazi 13 reflejan esta situación. Por el contrario, una población abierta al comercio y/o bajo repetidas colonizaciones, presenta mayor heterogeneidad molecular. La población española, con más de 200 mutaciones caracterizadas, es una de las más heterogéneas en la costa Mediterránea14. Al menos 23 mutaciones pueden considerarse comunes (>0,5%) en nuestra población (Tabla 2). De forma similar, los datos moleculares de Latino América señalan, por un lado, una menor incidencia de FQ en estas poblaciones y por otro, una alta hete-

rogeneidad como resultado de la mezcla de etnias muy diversas. En este mestizaje han intervenido la población aborigen y las de otros continentes que llegaron con las colonizaciones europeas a partir del siglo XV. El asentamiento de una determinada población es reconocible por sus mutaciones específicas. Por ejemplo, un hallazgo interesante en Latino América es la presencia de la mutación mediterránea G542X. La frecuencia más significativa de esta mutación en Europa se encuentra en España (7,7%). Curiosamente, su detección también sobresale en Argentina (4,5%), Méjico (6,2%), Cuba (6,8%), Brasil (8,8%) y Costa Rica (25%) 15. En genética poblacional, una distribución de estas características se conoce como “efecto fundador” y es imputable a una población determinada. La presencia de las mutaciones G542X y 1811+1,6kbA>G en Latino América se atribuye a un efecto fundador de la población española 15.

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Tabla 2. Mutaciones prevalentes en la población FQ española Mutación

Exon / Intron

F508del G542X N1303K 1811+1.6kbA>G R334W L206W 711+1G>T Q890X R1162X 2789+5G>A R1066C I507del 1609delCA 712-1G>T 3272-26A>G 2183AA>G G85E 2869insG W1282X V232D A1006E * 2184insA K710X TOTAL (n = 23)

E.10 E.11 E.21 I.11 E.7 E.6a I.5 E.15 E.19 I.14b E.17b E.10 E.10 I.5 I.17a E.13 E.3 E.15 E.20 E.6a E.17a E.13 E.13

Nº alelos

(%)

1009 150 57 36 35 32 31 28 25 24 23 21 18 18 18 16 15 15 15 14 12 11 11

(51,7) (7,7) (2,9) (1,8) (1.8) (1,6) (1,6) (1,4) (1,3) (1,2) (1,2) (1,1) (0,9) (0,9) (0,9) (0,8) (0,8) (0,8) (0,8) (0,7) (0,6) (0,5) (0,5)

1.634

(83,5)

*, alelo complejo: A1006E, V562I, IVS8-5T

En general, las mutaciones características de una determinada región y/o etnia son bien conocidas. Por consiguiente, es fundamental averiguar el origen de cada paciente para poder determinar el nivel de detección del análisis molecular y aportar, en la medida de lo posible, la máxima especificidad. Este aspecto tiene particular relevancia con los movimientos migratorios actuales.

Fenotipos asociados Las mutaciones CFTR que originan cambios estructurales drásticos son fácilmente asociadas a FQ. Sin embargo, como se señala más adelante, esta circunstancia se da en un número limitado de mutaciones. Por consiguiente, a pesar de los esfuerzos realizados, todavía son bastantes las mutaciones en

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FIBROSIS QUÍSTICA

las que la asociación genotipo-fenotipo no se ha establecido de forma concluyente. Con la información disponible y un interés más práctico, dos consensos recientes proponen la clasificación de mutaciones en función del fenotipo asociado. Estos fenotipos abarcan no solo las diferentes formas de FQ sino también otras patologías en las que se ha evidenciado un papel de CFTR (CFTR-related disorders, CFTR-RD). Actualmente, el grupo CFTR-RD incluye agenesia bilateral de conductos deferentes, pancreatitis crónica y bronquiectasias diseminadas. Un porcentaje variable de pacientes CFTR-RD cumple criterios diagnósticos de FQ, por lo que ante una clínica sugestiva se recomienda su evaluación en una Unidad especializada9. Además, hay que tener presente que el concepto “mutación” hace referencia a cualquier cambio en la secuencia genómica. Sin embargo, no todas las mutaciones de un gen van a determinar una sintomatología definida. Con estas premisas, el Consenso sobre el uso e interpretación de las mutaciones16 define cuatro categorías: A) mutaciones asociadas a FQ (F508del); B) mutaciones asociadas a CFTR-RD (5T-12TG); C) mutaciones sin expresión clínica (I148T); D) Mutaciones con significación clínica desconocida o incierta (D836Y).

Indicaciones del estudio molecular El estudio genético está indicado en pacientes que refieren antecedentes familiares o ante una sospecha clínica, teniendo en cuenta la gran variabilidad fenotípica que presenta la enfermedad y que excepcionalmente, puede ir acompañada de un test de sudor normal o en el límite (Figuras 2 y 3). En pacientes con clínica dudosa, identificar las dos mutaciones conduce a la confirmación del diagnóstico y al control y tratamiento del paciente en una Unidad especializada 9. En el periodo perinatal, se debe descartar el diagnóstico de FQ cuando el neonato presenta íleo meconial

o hipertripsinemia (Figura 2). También es preceptivo el análisis molecular de los padres, cuando se advierte en la ecografía fetal un patrón de obstrucción intestinal. Estas situaciones se asocian con relativa frecuencia a FQ. Alrededor de un 15% de los pacientes FQ presentan íleo meconial o un equivalente al nacer. Los programas de cribado neonatal detectan un 0,51% de casos con hipertripsinemia, indicando en este grupo de riesgo el estudio clínico y molecular. Por último, un 3% de los fetos con hiperrefringencia intestinal acaban con un diagnóstico de FQ9. Una de las ventajas del estudio molecular es poder ofrecer asesoramiento genético a los pacientes y su entorno familiar. Para ello es imprescindible confirmar la herencia paterna y materna de las mutaciones identificadas. El estudio de segregación aporta la máxima fiabilidad para los diagnósticos sucesivos (detección de portadores, diagnóstico prenatal o preimplantacional). Alternativamente, frente a un diagnóstico clínico inequívoco, los estudios moleculares se puede llevar a cabo combinando el análisis directo (mutación conocida) con el análisis de marcadores intragénicos (SNP, microsatélites). En un diagnóstico prenatal se recomienda complementar el análisis de mutaciones con el análisis de microsatélites, ya que éstos aportan información adicional sobre una posible contaminación materna de la muestra fetal9.

PROTEINA CFTR Estructura y regulación CFTR es un canal de iones cloruro (Cl-) integrado en la superfamilia de transportadores ABC (ATP-Binding Cassette)17. Esta familia de proteínas homólogas presenta una estructura característica con dos dominios transmembrana (TMD1, TMD2), cada uno formado por seis segmentos y dos dominios citoplasmáticos de unión a nucleótidos (NBD1, NBD2). Los dominios NB contienen tres secuencias específicas de unión a ATP (Walker A, Walker B, Signature sequence). A diferencia de las otras proteínas de la familia, CFTR contiene

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Presentación clínica de FQ clásica • síntomas (incluye íleo meconial) o • antecedentes familiares o • hipertripsinemia en neonato y • test de sudor positivo

Análisis de mutaciones FQ frecuentes

2 mutaciones FQ

0 – 1 mutación FQ

Diagnóstico FQ confirmado Estudio de los padres para corroborar el genotipo

Evaluar con la Unidad FQ la indicación de ampliar estudio

Búsqueda de otras mutaciones

Posible portador Probable no FQ

2 mutaciones FQ

0 – 1 mutación FQ

- Pruebas funcionales: NPD, ICM - Mutaciones no detectadas? - Otro diagnóstico?

Figura 2. Protocolo recomendado en el estudio molecular de un paciente con criterios clínicos de fibrosis quística (ref. 9) NPD, diferencia de potencial nasal; ICM, medición del cloruro intestinal

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FIBROSIS QUÍSTICA

Presentación clínica atípica y/o test de sudor negativo o en el límite

Análisis de mutaciones FQ frecuentes

2 mutaciones FQ

0 – 1 mutación FQ

Diagnóstico FQ confirmado Estudio de los padres para corroborar el genotipo

Evaluar con la Unidad FQ la indicación de ampliar estudio (clínica, t. sudor, origen, consang.)

Búsqueda de otras mutaciones

Posible portador Probable no FQ

2 mutaciones FQ 0 – 1 mutación FQ 1 mutación FQ + 1 mut CFTR-RD

CFTR-RD

1 mutación FQ + 1 mutación FQ?

FQ no confirmada P. funcionales: NPD, ICM

- Pruebas funcionales: NPD, ICM - Discutir el diagnóstico con la Unidad FQ

Figura 3. Protocolo recomendado en el estudio molecular de un paciente con clínica sugestiva de FQ (ref. 9). NPD, diferencia de potencial nasal; ICM, medición del cloruro intestinal

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Monografías en Neumología

un dominio regulador (R) dispuesto entre los dominios NBD1 y TMD2 (Figura 1). La actividad de CFTR depende de la fosforilación del dominio R por proteína quinasa A (PKA) y de la hidrólisis de ATP. Este proceso modifica la configuración de la molécula para regular la apertura y cierre del canal y permite, de este modo, el transporte de iones y agua. Por consiguiente, la ausencia de CFTR altera la homeostasis (equilibrio dinámico) esencial de la membrana apical y determina una mayor viscosidad de las secreciones en el epitelio. Aunque este efecto es común para todo el sistema exocrino, pulmón y páncreas son los tejidos más perjudicados en pacientes FQ. Asimismo, la disfunción de CFTR en las glándulas sudoríparas bloquea la reabsorción de sales (ClNa) determinando su elevada concentración en el sudor18.

vía se desconoce su papel específico en la biosíntesis, conformación, desplazamiento y estabilidad de CFTR. Otra dificultad para entender la regulación del canal CFTR es que todavía no se ha resuelto su estructura tridimensional completa. Por el momento existen modelos de los dominios NB y del posible efecto que algunas mutaciones producen sobre su conformación19.

Funciones del canal CFTR juega un papel esencial en la permeabilidad iónica de la célula epitelial, por consiguiente, es predecible que su actividad influya sobre otras proteínas de membrana de forma más o menos directa. De hecho, el estudio de CFTR ha conducido a diferentes hipótesis sobre su influencia en diversas alteraciones celulares.

El mecanismo que controla la apertura y cierre del canal sigue siendo motivo de debate. En un trabajo reciente, Gadsby et al.19 postulan que es condición previa y necesaria la fosforilación del dominio R mediante PKA. Mientras se mantiene este estado, el canal se abre y cierra regularmente siempre que se produzca suficiente aporte de ATP y la dimerización NBD1-NBD2 en pasos sucesivos. La estrecha unión ATP-NBD1 es estable durante varios minutos, en este periodo la unión ATP-NBD2 da paso a la dimerización NBD1-NBD2 que sería la señal para una apertura relativamente estable del canal. La hidrólisis del ATP en NBD2 conduce a la disrupción del heterodímero NBD1-NBD2 y a la pérdida de señal, produciendo el cierre del canal. La hidrólisis del ATP sería la “señal” para el cambio de conformación y no una fuente de energía como se había propuesto con anterioridad. Además, los autores defienden la actividad del canal único, cuestionando la hipótesis de que un canal activo estaría formado por dos moléculas de CFTR unidas por sus dominios PDZ en el extremo COOH-terminal20.

Otro efecto secundario al fallo del transporte aniónico es el descenso de pH en el fluido extracelular de los diferentes tejidos. La pérdida del pH alcalino, asociada a la falta de HCO3-, es especialmente relevante en el páncreas donde podría influir en la secreción de mucinas y el aumento de la viscosidad18.

Antes de alcanzar la membrana, CFTR se une a un gran número de proteínas celulares que intervienen en su proceso de maduración y localización18. Muchas de estas proteínas ya se han identificado, pero toda-

También se especula sobre el papel de CFTR en el transporte extracelular de ATP. Bodas et al. 22 sugieren que es otra proteína la que libera ATP, probablemente regulada por CFTR.

La primera y más previsible es que la función/disfunción de CFTR afecta no sólo al transporte específico de aniones, cloruro y bicarbonato, sino también a otros transportadores iónicos de la membrana (ENaC, ORCC, Cl-/HCO3-, CaCC). Se cree que esta regulación de CFTR sería específica de cada tejido, ya que, en ausencia de CFTR, la absorción de Na+ (ENaC) aumenta en el epitelio pulmonar y disminuye en las glándulas sudoríparas. Este efecto contrario sugiere la intervención específica de factores genéticos moduladores21.

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Asimismo se investiga la participación de CFTR en el círculo vicioso infección-inflamación. Un tema sobre el que todavía se debate cuál es el papel de CFTR en la inmunidad celular y de que forma se desarrolla. O propuestas más recientes en torno a si la falta de tiocianato, secundaria a la disfunción de CFTR, podría ser un desencadenante de la infección 23.

Causas de la inactividad La alta homología observada entre proteínas CFTR de diferentes especies y el preciso mecanismo requerido para la regulación de CFTR sugieren que cualquier pequeña alteración en la secuencia del gen puede repercutir en la síntesis y/o estructura de la proteína, modificando en mayor o menor grado, su función normal. Por consiguiente, el impacto de una mutación va a depender del tipo de alteración, la región comprometida y la actividad residual de la proteína mutante. Las mutaciones que determinan un codón de parada (nonsense, G542X), un cambio en la pauta de lectura (frameshift; 2183AA>G) o afectan la definición del exón variando alguna secuencia consensus (splicing; 712-1G>T) producen proteínas truncadas o transcritos inestables que son rápidamente degradados. Estas mutaciones con ausencia total de proteína constituyen la clase I. En otras ocasiones, la mutación modifica la cadena polipeptídica de forma que ésta no puede adquirir la conformación adecuada. Durante el proceso de maduración, estas proteínas son reconocidas por chaperonas y eliminadas en el retículo endoplasmático. La mutación F508del es la más representativa de la clase II. Otras mutaciones determinan la sustitución de un solo aminoácido y producen cambios estructurales que no siempre impiden el anclaje de la proteína en la membrana celular, pero si que pueden alterar la regulación de apertura-cierre del poro (clase III; G551D) o su conductividad (clase IV; R334W). Finalmente, las mutaciones que crean nuevas señales de splicing producen un porcentaje variable de transcritos aberrantes, con un tamaño inferior (2789+5G>A) o superior (3272-26A>G) al nor-

mal, que por lo general, son inestables. Estas mutaciones conservan la síntesis de proteína normal, aunque en menor proporción (Clase V). Al margen de algunas excepciones, las mutaciones de clase I, II y III se asocian a una clínica grave, mientras que las mutaciones de clase IV y V, al mantener una actividad residual se asocian a un fenotipo leve dentro de un rango variable24. También se ha observado un efecto predominante de la mutación leve sobre la grave, de manera que pacientes con una o dos mutaciones de clase IV/V presentan un fenotipo menos grave que aquellos en los que ambas mutaciones son de clase I/II/III. Estas consideraciones generales en la correlación genotipo-fenotipo son útiles a nivel poblacional, pero no es posible hacer el pronóstico de un paciente exclusivamente en base al genotipo CFTR que presenta. Esta limitación se debe a que cada fenotipo está sujeto a diferentes factores genéticos y ambientales 16. Determinar a que clase pertenece una mutación requiere el análisis de la proteína mutante con tecnologías específicas para determinar su síntesis, proceso de maduración, actividad y estabilidad. Por consiguiente, el número de este tipo de estudios es todavía limitado y sus conclusiones, a veces sorprendentes, especialmente cuando se trata de mutaciones que sustituyen un aminoácido (41% del total). El estudio funcional de mutaciones missense en el exón 12 evidencia que dos de las mutaciones (D565G, G576A) producen transcritos aberrantes reduciendo el nivel de proteína normal (25). Este mecanismo las equipara a las mutaciones de clase V. También inesperado es el resultado de las mutaciones P205S y L206W, ambas en el tercer segmento del dominio TM1 y asociadas a fenotipo leve. A diferencia de otras mutaciones en los dominios TM que alteran la conductancia del canal, el análisis de estas mutaciones demuestra su efecto sobre la conformación de la molécula (clase II) reduciendo la cantidad de proteína que llega a la membrana sin modificar significativamente la conductancia de la proteína mutante26. Por otro lado, el estudio de ocho mutaciones “error de sentido” en el extremo NH2-terminal evidencia un comportamiento

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variable de las proteínas mutantes producidas, desde la ausencia total (S50P, G85E) hasta una actividad similar a la proteína normal (R75Q)27. Finalmente, no hay que olvidar que una misma mutación puede tener un efecto múltiple y ser incluida indistintamente en más de un grupo por lo que es conveniente observar esta clasificación con flexibilidad.

Retos futuros En los últimos 20 años la complejidad de la FQ ha aumentado progresivamente. Se ha conseguido un gran acopio de información, pero todavía falta encajar numerosas piezas del puzzle y mejorar nuestra comprensión de la enfermedad. Algunas preguntas fundamentales siguen en estudio: cómo es la estructura tridimensional de CFTR; qué proteínas intervienen en su maduración, localización, función y reciclaje y cómo interactúan; qué genes modulan la expresión de CFTR; y cuales tienen una expresión diferencial al cotejar células FQ y normales. También es importante encontrar un modelo animal idóneo para el ensayo de dianas terapéuticas. En definitiva, queda por determinar a qué nivel y de que forma actuar sobre uno o varios de estos elementos para revertir la enfermedad con los mínimos efectos secundarios. Entre los abordajes terapéuticos, reparar o introducir el gen CFTR normal sigue siendo el objetivo de la terapia génica. El problema principal es encontrar un vector que combine inocuidad (baja respuesta inmune) y suficiente eficacia en la expresión del gen. Alternativamente, las células madres mesenquimales, capaces de ser diferenciadas en células pulmonares, constituyen una nueva línea de investigación en terapia celular. Mientras estos estudios prosiguen su avance, la investigación dirigida al rescate de la proteína ha pasado a primer plano18.

La terapia farmacológica plantea distintas estrategias en función del tipo de mutación y obviamente, la mutación F508del es la diana prioritaria. Para ésta y otras mutaciones de clase II, el objetivo es identificar micromoléculas capaces de mejorar tanto la eficiencia del proceso de maduración (correctoras), como la actividad del canal (potenciadoras)28. Las moléculas correctoras aumentarían el nivel de proteína madura en la membrana, mientras que las potenciadoras mejorarían la conductancia. Una de estas moléculas potenciadoras, VX-770, está ya en fase experimental en pacientes FQ (fase I). Sin embargo, es poco probable que un tratamiento basado únicamente en moléculas potenciadoras sea suficiente para recuperar la normalidad celular. Por consiguiente, se plantea la necesidad de identificar una combinación de fármacos (correctores y potenciadores) o un fármaco polivalente que permita recuperar el equilibrio iónico de la célula epitelial29. Un abordaje distinto se hace para mutaciones que determinan una señal de parada prematura (proteína truncada). En este tipo de mutaciones se ensaya el tratamiento con aminoglicósidos (gentamicina). Estos antibióticos tienen la particularidad de eludir la señal “stop” e incorporar en su lugar un aminoácido al azar30. Mediante este “salto” se logra la síntesis de una proteína completa aunque de funcionalidad incierta. Otro inconveniente de los aminoglicósidos es que no actúan específicamente sobre CFTR y por consiguiente, su repercusión negativa sobre otros genes debe ser evaluada con suma cautela. Una vez evidenciada la notable complejidad de esta enfermedad monogénica, es indudable que la investigación (básica y aplicada) requiere un abordaje multidisciplinar para conseguir rectificar su curso natural.

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Glosario Alelo

formas alternativas de un gen

haplotipo

combinación de alelos en loci próximos que se trasmiten en bloque

microsatélites

repeticiones en tándem de dos / tres nucleótidos

MIM

Mendelian Inheritance in Man

SNP

single nucleotide polymorphism

splicing

proceso en el cual se eliminan los intrones y se genera el RNA

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SEPSIS BRONQUIAL CRÓNICA: Patrones de colonización patogénica RAFAEL CANTÓN MORENO, MARÍA GARCÍA DEL CASTILLO Y ROSA DEL CAMPO MORENO.

Introducción La mutación en el gen CFTR es responsable de las alteraciones que se producen en el paciente con fibrosis quística (FQ) y de las consecuencias finales derivadas de la colonización por microorganismos específicos que se desarrollan en árbol bronquial. Durante años se ha constatado que los pacientes con FQ presentan un sobrecrecimiento por determinadas bacterias que son capaces de acceder al tracto respiratorio inferior, esencialmente Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae y sobre todo Pseudomonas aeruginosa. Estas bacterias desencadenan un proceso local inflamatorio que termina por lesionar la mucosa y el epitelio respiratorio1,2. En los últimos años se ha avanzado en el conocimiento de la dinámica de colonización de los microorganismos implicados en la FQ y su variación a lo largo del tiempo. Este hecho ha sido posible gracias al seguimiento exhaustivo de los pacientes, al cultivo de los microorganismos a partir de sus secreciones respiratorias y a la aplicación de los métodos de micro-

biología molecular sobre los patógenos aislados. Gracias a ello se conocen los diferentes patrones de colonización que presentan estos pacientes y es posible adaptar las terapias antimicrobianas a cada una de las etapas en la que se encuentran los microorganismos aislados 3. Frente a este avance se han abierto y respondido numerosa incógnitas de cómo se produce el efecto inflamatorio local, cuáles son los mediadores que participan en este proceso y las consecuencias a nivel local para el paciente con FQ2. En el presente capítulo revisaremos los conocimientos actuales en este terreno, sobre todo los que implican a la colonización por P. aeruginosa.

Progresión temporal de la colonización e infección en el paciente con fibrosis quística Los microorganismos que colonizan la vía aérea de los pacientes con FQ presentan una secuencia temporal relativamente establecida y asociada a la edad del pa-

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ciente. Durante las primeras etapas de la vida, las infecciones víricas propias de la infancia (también en el individuo no fibrótico) pueden provocar la denudación del epitelio pulmonar, favoreciendo la colonización bacteriana recurrente y un estado local de inflamación crónico4. Se ha demostrado que diferentes agentes víricos entre los que se encuentran los Adenovirus y Coronavirus y también determinadas bacterias (Mycoplasma pneumoniae y Chlamydophila pneumoniae) estimulan el sistema fagocítico, favoreciendo la descamación del epitelio y la atracción de los neutrófilos. Como consecuencia se produce una respuesta inflamatoria en el tracto respiratorio que puede evidenciarse incluso antes de que se aíslen los patógenos clásicos y característicos de esta enfermedad. Tras este período inicial, la colonización más frecuente es la causada por S. aureus y H. influenzae. El primero es a menudo el patógeno que inicia el proceso de colonización crónica que caracteriza a los pacientes con FQ. Con posterioridad decrece su colonización, aumentando el aislamiento de P. aeruginosa, que se incrementa de forma gradual hasta convertirse en el patógeno más frecuente en la edad adulta. H. influenzae y Streptococcus pneumoniae aparecen con menor frecuencia junto con otras especies como Burkholderia cepacia, Achromobacter (Alcaligenes) xylosoxydans o Stenotrophomonas maltophilia5-7. Estas últimas tienen un interés creciente. En el caso de B. cepacia puede desarrollarse el denominado “síndrome cepacia” que conlleva un importante, rápido y fatal deterioro de la función pulmonar mientras que el resto de los microorganismos pueden marcar un peor pronóstico de la enfermedad ya que afecta a pacientes de mayor edad y dificultades la respuesta al tratamiento antimicrobiano por la multirresistencia que acompaña a estos microorganismos. Junto a estos se han aislado también otros considerados como patógenos emergentes por algunos autores entre los que se incluyen Pandoraea spp, Inquilinus limosus, Rhalstonia spp, Dolosigranulum pigrum y Dialister pneumosintes8. Su adscripción patogénica es incierta y son necesarios aún más estudios que definan su relevancia y participación en el deterioro pulmonar.

Además, en los pacientes adultos o multitratados con antimicrobianos no es raro encontrar en el tracto respiratorio Aspergillus spp, generalmente Aspergillus fumigatus y diversas especies de Candida. Mientras que estas últimas suelen considerarse microorganismos saprofitos sin interés clínico, A. fumigatus se asocia con la aspergilosis broncopulmonar alérgica (ABPA). Otros hongos con importancia epidemiológica reciente en estos pacientes son Scedosporium apiospermum que podría favorecer un síndrome similar al ABPA. También Pneumocystis jiroveci que podría comportarse exclusivamente como colonizador del tracto respiratorio, aunque no se descarta un papel secundario relevante en la respuesta inflamatoria local9. Por último no es infrecuente en los pacientes también multitratados el aislamiento de micobacterias atípicas sobre todo Mycobacterium avium siendo excepcional el aislamiento de Mycobacterium tuberculosis. Debe resaltarse que en la mayoría de los pacientes, hasta el 70%, el patrón de colonización bronquial no siempre es monomicrobiano y pueden coexistir diferentes patógenos. En más del 50% de ellos aparecen simultáneamente S. aureus y P. aeruginosa, solos o en asociación con H. influenzae o S. pneumoniae y pueden existir sobrecolonizaciones con bacilos Gram negativos multirresistentes o patógenos emergentes, siendo difícil establecer los tratamientos antimicrobianos.

El por qué de la colonización en la FQ La llegada inicial de los microorganismos patógenos al tracto respiratorio inferior del paciente con FQ y la consecuente primocolonización suele pasar desapercibida en la mayoría de las ocasiones, a no ser que se realicen tomas de muestras y cultivos microbiológicos consecutivos. Esta práctica ha aumentado en los últimos años gracias a los programas de cribado y diagnóstico neonatal de las mutaciones más frecuentes que se asocian con esta enfermedad. En el caso de P.

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aeruginosa y S. aureus, ha demostrado claros beneficios ya que permite instaurar tratamientos erradicadores aunque no ha influido en la edad de adquisición de estos patógenos10. Existen diversas teorías que tratan de explicar el por qué de la colonización bacteriana en el tracto respiratorio del paciente con FQ, la mayoría adaptadas al modelo de colonización-infección por P. aeruginosa. Ninguna de ellas responde individualmente de manera convincente a esta cuestión y probablemente unas sean complementarias de las otras. La primera hipótesis sugiere una posible respuesta inmunitaria innata defectuosa que determina una inflamación en la vía aérea del paciente con FQ que estaría presente desde los primeros meses de vida, incluso antes de la aparición de la infección. Existen pocos datos que la apoyen entre ellos la disminución de la concentración de una proteína sérica (“mannose-binding lectin”) necesaria para el reconocimiento de la manosa y N–acetil-glucosamina de la superficie de los microorganismos que reduciría la activación del complemento y por tanto la fagocitosis. Este déficit podría contribuir al deterioro más rápido de la función pulmonar y una menor supervivencia de los pacientes colonizados. También se ha demostrado una menor concentración de IL10 cuyo déficit podría dar lugar a inflamación pulmonar severa. No obstante, parece clara una inflamación local exacerbada posterior a la colonización bacteriana en la que participan mediadores de la inflamación y neutrófilos, creándose un círculo vicioso que impide la eliminación de los microorganismos11. Una segunda hipótesis, actualmente desacreditada, sería la formación de receptores celulares específicos situados en la superficie apical de las células epiteliales. Estos receptores reconocerían epítopos de los diferentes microorganismos que afectan al paciente con FQ y facilitarían su persistencia en la mucosa. Esta teoría defiende que las organelas de las células epiteliales del tracto respiratorio en la FQ tienen modificado su pH, lo que reduciría la sialización

de glucoconjugados y conduciría al incremento en el número de moléculas de asialo-GM1 (asialogangliósido-1) que actuarían como receptores para muchas bacterias, incluyendo P. aeruginosa y S. aureus. Sin embargo, se ha demostrado que los asialogangliósidos no son receptores para formas mucoides sin pilli o flagelos, variantes habituales en la FQ. Por tanto, esta teoría solo tendría importancia durante la primocolonización. También se ha sugerido que el gen CFTR no alterado sirve como receptor para P. aeruginosa en el proceso de internalización, fagocitosis y eliminación por descamación en el epitelio de la vía aérea. En la FQ estaría disminuida la unión de los patógenos al CFTR mutado, lo que permitiría la libre multiplicación de los microorganismos sobre la superficie mucosa. Esta ausencia de internalización también explicaría la observación de los microorganismos en moco endobronquial no adheridos al epitelio y con una ausencia de invasión de los tejidos adyacentes. Por último, un efecto derivado de la afectación del gen CFTR en la FQ sería la deshidratación del moco y el aumento de la concentración de sal en las secreciones respiratorias con alteración de las defensinas, péptidos naturales presentes en la mucosa y con actividad antimicrobiana12,13. La deshidratación no solo afecta al movimiento de los cilios presentes en el epitelio sino que también disminuyen el desplazamiento de la capa de moco sobre el epitelio, favoreciéndose el atrapamiento de los microorganismos. Esta persistencia en condiciones de crecimiento microaerófilo o anaeróbico atribuible al consumo anormal de oxígeno de las células en la FQ favorecería la formación de biopelículas y el crecimiento de P. aeruginosa mucoide, principal fenotipo en la FQ, que resistiría la acción de los neutrófilos y facilitaría la cronicidad14. También la continua presencia de bacterias y neutrófilos que liberan DNA bacteriano de consistencia mucosa incrementa la viscosidad de las secreciones y dificulta su erradicación.

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Origen de los microorganismos que colonizan el árbol bronquial y genotipos hipertransmisibles Con independencia del conocimiento anteriormente expresado una de las preguntas más reiteradas y que carece de una respuesta clara es el origen de los microorganismos que colonizan el tracto respiratorio de los pacientes con FQ y si estos presentan características diferentes a los que infectan a pacientes con otras patologías. En el caso de P. aeruginosa se han realizado diferentes estudios que muestran un origen ambiental de los mismos, siendo escasos los casos en los que se producen transmisiones cruzadas entre pacientes. Asimismo, la aplicación de técnicas moleculares sobre los aislados estudiados ha demostrado una gran variabilidad de genotipos, aunque también se ha observado la persistencia de los mismos genotipos en el ambiente familiar, muchos de ellos en zonas húmedas (baños, sumideros, etc)15. También se han realizado estudios que alertan del posible contagio a partir de cepas hospitalarias, estimándose que el riesgo de adquisición es de 5,4 por cada mil contactos cuando los pacientes acuden a las consultas externas, aunque podría aumentar en pacientes hospitalizados16. Por otra parte, a pesar de la gran variabilidad de genotipos entre los aislados de P. aeruginosa en los pacientes con FQ, también se ha observado la existencia de determinadas cepas que se caracterizan por su carácter hipertransmisible y por asociarse a un mayor deterioro de la función pulmonar. Se han localizado en diferentes unidades y países, como Alemania, Gran Bretaña, Canada o Australia17. Algunas de estas cepas hipertransmisibles se caracterizan por presentar una isla de patogenicidad móvil y una mayor capacidad para desarrollar resistencia a los antimicrobianos. En los trabajaos publicados se ha demostrado la adquisición tanto por pacientes relacionados como no relacionados y un posible desplazamiento de cepas que previamente estaban colonizando el tracto respirato-

rio18. La asistencia a campamentos y lugares de convivencia entre pacientes eleva el riesgo de adquisición de las cepas hipertransmisibles19 mientras que la aplicación de protocolos de segregación reduce la transmisión de paciente a paciente.

Fases de la colonización patogénica del tracto respiratorio en la fibrosis quística Similar a lo que acontece en los pacientes con EPOC, en la bronquitis crónica o en los pacientes con bronquiectasias, el aumento del número de microorganismos en las secreciones respiratorias se asocian con exacerbaciones. Este hecho ha mostrado una peor evolución clínica en los pacientes que están previamente colonizados por el mismo microorganismo, sobre todo por S. aureus, H. influenzae y P. aeruginosa. Como se ha indicado con anterioridad, la colonización/infección por estos patógenos produce un efecto inflamatorio en el epitelio bronquial que provoca la llegada masiva de neutrófilos. Sin embargo el efecto fagocítico de estas células se ve en parte limitado por la acción de los exoproductos liberados por los microorganismos (exopolisacáridos y enzimas proteolíticas). También se limita la fagocitosis por la tendencia al desarrollo en biofilms de estas bacterias 20. El proceso de colonización-infección broncopulmonar en el paciente con FQ que más se ha estudiado es el de P. aeruginosa ya que es el que se asocia con mayor deterioro de la función pulmonar. Además, en la edad adulta más de un 80% de los pacientes están colonizados por este patógeno 21. En la tabla 1 se resume esquemáticamente las diversas fases que se suceden habitualmente en la colonización por este patógeno, desde la primocolonización a la exacerbación3.

Primocolonización y colonización intermitente por P. aeruginosa. En algunos pacientes, la colonización inicial (primocolonización o colonización pione-

Cultivos positivos persistentes de P. aeruginosa: detección, en un período de 6 meses, de al menos 3 cultivos positivos por P. aeruginosa en muestras separadas entre sí al menos un mes

Colonización crónica

Infección Se utilizan los mismos criterios broncopulmonar microbiológicos que en la colonización crónica crónica (exacerbación)

Se utilizan los mismos criterios microbiológicos que en la colonización inicial o esporádica

Colonización inicial con infección broncopulmonar

Colonias habitualmente no mucosas con escasa diversidad de morfotipos y sensibles a antimicrobianos En pacientes sin estudio microbiológico puede utilizarse como criterio diagnóstico la aparición o aumento de anticuerpos en dos muestras de sangre sucesivas separadas al menos por 3 meses

Signos clínicos de exacerbación o con respuesta inmunológica incrementada durante la colonización crónica

En pacientes sin estudio microbiológico puede utilizarse como criterio diagnóstico el aumento de anticuerpos en dos muestras de sangre sucesivas

Ausencia de nuevos signos Pueden aparecer colonias mucosas y otros clínicos de infección pero con morfotipos coloniales. Es el patrón habitual en respuesta inmunológica consistente periodos avanzados de la enfermedad con la presencia de P. aeruginosa

Aparición de signos clínicos o inmunológicos de infección.

No existen signos de infección o Cultivos intermitentemente positivos y negativos en muestras consecutivas tras colonización inicial: detección, en un período respuesta inmunológica patente de 6 meses a partir de la colonización inicial, de un cultivo positivo por P. aeruginosa de entre al menos 3 cultivos separados al menos un mes entre ellos

Colonización esporádica o Intermitente

Pueden aparecer colonias mucosas y también otros morfotipos coloniales

No aparecen manifestaciones Colonias no mucosas con escasa diversidad de clínicas ni respuesta inmunológica morfotipos y sensibles a antimicrobianos específica

Detección del primer cultivo positivo de P. aeruginosa en el árbol bronquial.

Colonización inicial (primocolonización)

Comentarios

Criterios clínicos

Estadío de Criterios microbiológicos infección-colonización

Tabla 1. Características de los estadios de la infección-colonización por P. aeruginosa en el paciente con FQ (tomado de la referencia 3)

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ra) por P. aeruginosa se produce antes de los tres primeros años de vida, aunque lo habitual es que suceda en edades más tardías. En los primeros momentos, se asocia al aislamiento de morfotipos no mucosos, generalmente sensibles a los antimicrobianos. En esta fase es posible la erradicación con tratamientos agresivos combinados (oral y en aerosoles)3. Tras el primer cultivo positivo de P. aeruginosa suele producirse un periodo denominado de colonización esporádica en la que los cultivos suelen ser intermitentemente positivos y negativos con aumento progresivo de los recuentos bacterianos. En esta fase la colonización suele ser escasa (poca superficie mucosa afectada) por lo que no siempre cultivos son positivos aunque si pueden detectarse los microorganismos aplicando técnicas de microbiología molecular. En la colonización intermitente pueden aparecer cepas mucosas que coexisten con otras con diferentes morfotipos coloniales. Los aislados suelen conservar su sensibilidad a los antimicrobianos de elección.

Colonización crónica por P. aeruginosa. Con forme avanza el proceso de colonización, P. aeruginosa genera gran cantidad de alginato y crece en biopelículas, dificultando el tratamiento con antimicrobianos y los procesos de defensa del hospedador, incluyendo la fagocitosis. Los cultivos son siempre positivos para P. aeruginosa y la colonización del pulmón es prácticamente permanente (colonización crónica), siendo casi imposible su erradicación. En estas condiciones, es fácil que se produzca una selección de clones específicos con mejor adaptación, que pueden persistir a lo largo de la vida del paciente con FQ, aún en los casos en los que se produce una falsa erradicación bajo tratamiento con antimicrobianos 22,23. A pesar de ello, se produce una diversificación con aparición de múltiples morfotipos, auxotrofías y perfiles diferentes de sensibilidad y resistencia a los antimicrobianos. Es en esta fase cuando, debido al estrés medioambiental y al crecimiento en biopelículas, es fácil que surjan variantes hipermutadoras que acumulan mayor resistencia a los antimicrobianos y por tanto mayor dificultad para su eliminación 24.

Desde el punto de vista de la patogénesis, durante la colonización crónica, se desarrolla una gran masa bacteriana en la superficie de la mucosa respiratoria, responsable en parte de las consecuencias patogénicas de la colonización (patogénesis pasiva) aunque también se liberan exotoxinas bacterianas capaces de alterar el epitelio respiratorio (patogénesis activa). Durante este período la respuesta inmunológica es consistente con la colonización por P. aeruginosa y suele evidenciarse un lento y progresivo deterioro de la función pulmonar. Es importante resaltar, que la colonización en el paciente con FQ es un proceso epimucosa ya que no se invade el parénquima pulmonar. De hecho los infiltrados en el tejido pulmonar son escasos así como las bacteriemias3,21. Estudios recientes aplicando técnicas de biotipado molecular han mostrado que a pesar de la persistencia clonal de P. aeruginosa durante la colonización crónica se producen modificaciones importantes en su genoma. Se han evidenciado procesos de microevolución con acúmulo de mutaciones y alteración de genes necesarios para la colonización inicial, como los flagelares25. Esta situación podría favorecerse por la hipermutabilidad que caracteriza a los aislados de

P. aeruginosa en estos pacientes24. Exacerbación por P. aeruginosa. Las exacerbaciones agudas durante la colonización crónica por P. aeruginosa se caracterizan por la aparición de signos clínicos de infección e incremento de los títulos de anticuerpos frente a este patógeno. Asimismo, suelen coincidir con aumentos de la masa bacteriana, objetivable cuando se realizan cultivos cuantitativos a partir de las secreciones respiratorias, o con variaciones antigénicas de las cepas que colonizan el árbol bronquial. En las exacerbaciones, al igual que sucede en los pacientes con bronquitis crónica tampoco puede excluirse la aparición transitoria de variantes bacterianos de mayor virulencia21,26.

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Dinámica de colonización por microorganismos diferentes de P. aeruginosa Con el resto de los microorganismos habitualmente encontrados en el tracto respiratorio del paciente con FQ, el conocimiento del proceso de colonización es menor y no se ha prestado excesiva atención a situaciones de posibles primocolonizaciones. Este hecho sería importante en el caso de los microorganismos multirresistentes como B. cepacia, S. maltophilia o Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM). Aunque existen estudios que destacan un peor pronóstico de la enfermedad cuando se aíslan estos patógenos en otros trabajos no se ha asociado a un claro deterioro de la función pulmonar27. No obstante podría depender del tipo de cepa y factores de virulencia asociados como es el caso de B. cepacia o de SARM o de la situación de la función pulmonar previa a la colonización. Recientemente se ha alertado del aislamiento de cepas de SARM capaces de producir la toxina PVL (Paton Valentine leucocidine) que en pacientes sin FQ previamente sanos provoca cuadros de neumonías necrotizantes muy agresivos y típicamente de adquisición extrahospitalaria11. Para S. aureus sensible a meticilina, H. influenzae o S. pneumoniae, la dinámica de colonización es algo diferente a la de P. aeruginosa ya que no siempre determinan estados de colonización crónica y cuando ésta se produce el recambio de cepas es más habitual. Como se ha indicado con anterioridad, es frecuente que estos microorganismos colonicen simultáneamente con P. aeruginosa el tracto respiratorio del paciente con FQ, por lo que es difícil establecer su papel real en el deterioro de la función pulmonar4. El estado de colonización crónico por S. aureus no siempre se produce por la misma cepa y es frecuente el recambio de cepas o la persistencia simultánea de diferentes clones. Desde el punto de vista de la resistencia a los antimicrobianos se ha descrito, al igual que en P. aeruginosa, una elevada proporción (aproxi-

madamente un 15%) de cepas hipermutadoras. Si bien no contribuyen al desarrollo de resistencia a la meticilina, puesto que ésta se produce por la adquisición de determinantes exógenos de resistencia y no por mutación, facilitan el desarrollo de resistencia a antibióticos como los macrólidos o las fluroquinolonas. En muchos casos S. aureus aparece con un morfotipo de colonias enanas de mayor dificultad en su erradicación por su mayor resistencia a los antimicrobianos y facilidad para crecimiento en biopelículas. Estas podrían desarrollarse más fácilmente durante la cocolonización con P. aeruginosa28. Se han descrito pacientes con colonización crónica por H. influenzae, bien por cepas persistentes o por la sucesión de nuevas cepas con un patrón similar al que presentan los bronquíticos crónicos en los que persistentemente se aísla este patógeno a pesar de los ciclos continuos con antimicrobianos. Asimismo, se ha encontrado relación de este patógeno con las exacerbaciones durante el período de colonización crónica. Suelen ser generalmente breves, remiten con el tratamiento antimicrobiano adecuado e incluso puede erradicarse de las secreciones respiratorias hasta en el 70% de los casos29. Las cepas de H. influenzae que colonizan crónicamente el tracto respiratorio del paciente con FQ tienen tasas de mutación elevadas y son proclives a la formación biopelículas6,30. Para S. pneumoniae también se ha demostrado la persistencia de clones, en muchos casos multirresistentes, que presentan tasas de mutación superiores a la de los aislados que no proceden de estos pacientes7. A diferencia de P. aeruginosa la persistencia de S. pneumoniae podría producirse a expensas del reemplazamiento sucesivo por nuevos clones. Ese hecho podría favorecer, tal y como se produce en los pacientes con bronquitis crónica, las exacerbaciones. Se ha demostrado una mayor facilidad de las cepas de S. pneumoniae aisladas del paciente con FQ para la formación de biopelículas que la que presentan aquellas que se aíslan de los pacientes con bacteriemia31.

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Cocolonización en la fibrosis quística Recientemente se ha prestado atención a los estados de cocolonización por diferentes patógenos para entender en parte la dinámica de los microorganismos en el árbol bronquial en los pacientes con FQ, el posible desarrollo de exacerbaciones y el deterioro de la función pulmonar4. Esta relación está limitada por la ausencia de estudios amplios que tengan como objetivo el estudio de los sistemas microbianos y las relaciones de los diferentes microorganismos que lo integran. No obstante, con la aplicación de técnicas de microbiología molecular es de esperar que este tipo de estudios puedan evaluar estos estadíos, facilitando unas mejores estrategias de tratamiento. En los estudios realizados con cultivos tradicionales se estima que hasta el 70% de los pacientes puede presentar más de uno de los patógenos clásicos20. Se calcula que la media de diferentes patógenos por muestra de paciente es de 2.9 con un rango entre 0 y 10 patógenos, cifra que podría elevarse cuando se utilizan métodos moleculares. La presencia de cocolonizaciones es probablemente debida a colonizaciones secuenciales más que a la adquisición simultánea de diferentes patógenos4. Son clásicas la afirmaciones de que una infección viral en el paciente con FQ determina una mayor facilidad para la colonización por P. aeruginosa y que la presencia de S. aureus en el tracto respiratorio puede retrasar la “llegada” de P. aeruginosa 21. También existen evidencia de que la colonización por P. aeruginosa con morfotipo mucoso puede favorecer la aparición de S. maltophilia, Achromobacter xylosoxidans o Mycobacterium abscesusus y que también puede activar la expresión de factores de virulencia de B. cepacia. Otras microorganismos que pueden aparece como cocolonizadores son las bacterias anaerobias y Pneumocystic jiroveccii ambos con un papel patogénico de difícil adscripción9,32.

Crecimiento en biopelículas, variantes coloniales e hipermutación Dos aspectos ya señalados que caracterizan a los microorganismos que colonizan el tracto respiratorio en el paciente con FQ es la capacidad que presentan para la formación de biopelículas, la formación de variantes coloniales, incluyendo el morfotipo mucoso y en colonias enanas o small colony variants (SCV), y su carácter hipermutador. Nuevamente el modelo más estudiado en todos los casos es el de P. aeruginosa aunque también se forman biopelículas y aparecen fenotipos hipermutadores en S. aureus, H. influenzae y S. pneumoniae y SCV en S. aureus. La formación de biopelículas supone un cambio en la fisiología del crecimiento bacteriano y como consecuencia en la persistencia de los microorganismos y en una gran resistencia a la respuesta inmunitaria del paciente y a la acción de los antimicrobianos. En las biopelículas se produce un cambio en el estado de crecimiento de las células libres suspendidas en medio acuoso (crecimiento planctónico) al crecimiento en estructuras supracelulares o comunidades multicelulares complejas adheridas a una superficie (crecimiento sésil) y una ralentización de la división bacteriana. Esta transición está regulada por sistemas intercelulares de comunicación, también denominados de quorum sensing, que dependen de los operones lasR-lasI y rhlR-rhlI. Estos sistemas se activan cuando la población alcanza una determinada densidad de células y está favorecido por las condiciones de anaerobiosis parcial en las que se desarrolla el crecimiento bacteriano en la mucosa respiratoria. Otros reguladores que también participan en este proceso se asocian a sistemas de secreción que se activan durante la colonización crónica. Parte de la población bacteriana en estas comunidades de P. aeruginosa con crecimiento sésil se desarrollan formando una cápsula de alginato que favorece la creación de una matriz que aumenta la consistencia de la biopelícula. También se produce a

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partir de las células bacterianas una expulsión programada del DNA, de consistencia pegajosa, que da mayor estabilidad a esta matriz y dificulta aún más su eliminación del pulmón de los pacientes con FQ. No obstante, y en contra de lo esperado, la estructura de las biopelículas no es homogénea y se producen distintos ambientes en los que la concentración de nutrientes, pH u oxígeno es diferente. Esta situación estimula aún más la formación de las biopelículas y favorece la formación de variantes fenotípicos característicos de la infección crónica por P. aeruginosa, entre los que destacan aquellos con hiperproducción constitutiva de alginato, responsable del morfotipo mucoso y los variantes de lento crecimiento con colonias enanas o SCV33. Otras variantes fenotípicas que parecen favorecer la persistencia de las bacterias en las vías respiratorias son los mutantes aflagelados o con modificaciones del LPS. Se ha comprobado que el aislamiento de estos variantes se correlaciona con la producción de anticuerpos y cambios importantes en los parámetros pulmonares, asociándose con una mayor mortalidad. Por el contrario, en aquellos pacientes en los que no se produce la conversión a morfotipos mucosos se mantiene relativamente estable la funcionalidad pulmonar.

temas de edición durante la replicación del DNA o sistemas de reparación “mismatch” o MMR (mutS, mutL y uvrD o mutU) que determinan un proceso de intensa adaptación dirigido por la acumulación de múltiples mutaciones que, entre otras, favorece la persistencia largo tiempo con alta resistencia a los antibióticos y al sistema inmune y con virulencia reducida23. Las condiciones particulares del nicho ecológico del pulmón del paciente con FQ y el tratamiento continuado con antibióticos puede ser considerados como factores de estrés que favorecen la selección y al aumento de la resistencia a los antimicrobianos. Este hecho se agrava en las infecciones crónicas con alto inóculo bacteriano, tal y como sucede en los pacientes con FQ. Con inóculos elevados el número absoluto de mutantes es mayor y es más sencilla su selección bajo el tratamiento antimicrobiano. En las cepas de P. aeruginosa de los pacientes con FQ se ha descrito una elevada frecuencia (43%) de cepas hipermutadoras, siendo incluso mayor (53%) en los pacientes con bronquiectasias crónicas24. El proceso de intensa adaptación genética dirigido por la acumulación de multiples mutaciones también favorece la persistencia ya que P. aeruginosa sufre un coste biológico disminuyendo su fitness y virulencia.

La resistencia a los antimicrobianos que ofrecen las bacterias con crecimiento sésil se debe por una parte a las dificultades que ofrecen la matriz de la propia biopelícula y la cápsula de alginato de las bacterias a la entrada de los antimicrobianos, al crecimiento ralentizado debido a la limitación de nutrientes y a la activación de respuestas de estrés que provocan la aparición de un fenotipo hipermutador. La cápsula de alginato en las cepas mucosas también bloquean los determinantes inmunológicos requeridos para la fagocitosis opsónica, por lo que se dificulta la acción de los antimicrobianos.

Recientemente se ha demostrado que el crecimiento en biopelículas de P. aeruginosa reduce los sistemas de protección de daño oxidativo, aumentando la mutabilidad (fenotipos hipermutadores) y la selección del mutantes resistentes 34.

Desde un punto de vista fenotípico las bacterias hipermutadoras se caracterizan por una tasa de mutación espontánea significativamente superior a la normal (de 100 a 1000 veces). Genéticamente se debe a la alteración de genes que participan en los sis-

Sepsis bronquial. Marcadores de inflamación locales y sistémicos Durante años se ha especulado con que el sistema inmunitario del paciente con FQ presentaba alteraciones como consecuencia de la afectación del gen CFTR y que estas contribuían al deterioro final de la función pulmonar. Otros autores defienden que éste actuaría correctamente e incluso estaría hiperexpre-

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sado por la continua presencia de microorganismos en la mucosa respiratoria, creándose un círculo vicioso que haría difícil la erradicación de los microorganismos. No obstante, en los últimos años se han acumulado evidencias que demuestran que la alteración del CFTR no solo se produce en las células epiteliales del árbol bronquial, sino también en las células que participan en la respuesta inflamatoria, creándose un disbalance en la cascada de mediadores proinflamatorios2,35,36. Al nacimiento, los pacientes con FQ demuestran una respuesta inmunológica celular adecuada. Sin embargo, existen estudios que demuestran que la inflamación está presente incluso en pacientes clínicamente estables. También se ha demostrado esta inflamación en niños diagnosticados por cribado neonatal de FQ a los pocos meses del nacimiento. Este hecho podría reflejar la posible presencia de microorganismos no detectados por técnicas de cultivo habituales y el fracaso de los sistemas pro y antiinflamatorios o también una alteración de la respuesta inmunitaria celular que afecta a la cascada de mediadores de la inflamación asociada a la propia disfunción del CFTR2,36,37. Asimismo, en el caso de colonización por P. aeruginosa, existe una respuesta humoral normal y significativa dirigida frente a los antígenos de este microorganismo. Sin embargo, la exposición crónica a los antígenos de esta bacteria produce una falta de maduración de los anticuerpos anti-P. aeruginosa con lo que también disminuyen las posibilidades de su eliminación. Un factor esencial en el deterioro pulmonar como resultado de la respuesta inflamatoria exagerada se debe al acúmulo masivo de células inflamatorias en el epitelio bronquial, esencialmente neutrófilos. Durante el proceso de colonización patogénica y como consecuencia de la interacción de los microorganismos con las células del hospedador se desencadena un reclutamiento masivo de neutrófilos con apariencia de infiltrado y una elevada síntesis de NF-ß‚ o factor de transcripción nuclear. En P. aeruginosa se han reconocido diversos sistemas y componentes celulares que activarían la cascada de mediadores de la inflamación, entre ellos elementos de la pared (lipopoli-

sacárido) o componentes flagelares y sistemas de secreción tipo III (receptores Toll-like). No obstante, no parecen ser suficientes por si mismos para explicar la hiperexpresión de los mediadores de la inflamación que se produce en la FQ y sería necesaria la participación tanto de los neutrófilos como de una alteración per se de los mediadores para producirse este efecto2,36. El acúmulo de DNA liberado por la lisis de los neutrófilos incrementa la densidad y viscosidad de las secreciones, dificultando su eliminación. Además, los neutrófilos, mediante la secreción de proteasas, elastasas y productos oxidativos dañan aún más el tejido bronquial. También la secreción de estos productos estimula la producción de mucina, aumentando la viscosidad de las secreciones y obstrucción de la vía aérea, alterando los receptores fagocíticos en los macrófagos, aumentando la persistencia bacteriana y la persistencia de neutrófilos apoptóticos e induciendo una mayor secreción de mediadores que participan en el reclutamiento de los neutrófilos como la IL-82,36. El hallazgo de neutrófilos en las primeras fases de la enfermedad carentes de una colonización estable podría sugerir un equilibrio entre la presencia de microorganismos y los procesos defensivos del huésped. En los pacientes con EPOC y FQ se ha demostrado que durante las exacerbaciones se produce un claro aumento de los neutrófilos aunque también se ha observado el aumento de eosinófilos, incluso en los pacientes con afectación leve. En los pacientes con FQ también se ha observado un aumento de macrófagos, linfocitos T, linfocitos B, células dendríticas y mastocitos que también contribuyen al proceso inflamatorio. Estas células, al igual que las del epitelio del árbol bronquial expresan CFTR, por lo que es posible que la alteración del CFTR también sea responsable de su elevación2,36. Asimismo, los individuos con historia frecuente de exacerbaciones suelen presentar una mayor elevación de los marcadores de la inflamación, incluidos los períodos en fase estable y mayor deterioro de la función pulmonar. No se descarta que las exacerbaciones puedan también estar iniciadas por otros es-

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tímulos como la infección por agentes víricos o por los mismos patógenos clásicos. Al igual que en los pacientes con bronquitis crónica y bronquiectasias, una vez activado el factor de trascripción nuclear se incrementa la síntesis de mediadores proinflamatorios liberados por las células epiteliales del árbol bronquial entre los que destacan diferentes interleucinas (IL) (IL-1ß, IL-6 e IL-8), el factor de necrosis tumoral alpha (TNF-∝) y el factor estimulador de colonias de granulocitos-macrófagos (GM-CSF)37. La alteración del CFTR podría también contribuir a un desorden final en la producción de citoquinas, alterando el balance que regula su producción. Recientemente se ha observado que la resistencia a la colonización crónica por P. aeruginosa requiere la liberación de IL1ß, proceso modulado por el CFTR, no siendo funcional en las células con gen CFTR deficiente. La excesiva respuesta inflamatoria se refuerza con una deficiencia parcial de mediadores antiinflamatorios secundaria a una menor síntesis de IL-10 y de óxido nítrico (NO) que dan lugar a su vez a una menor actividad del inhibidor de la proteína κ (Ik-ß) que actúa como inhibidor de NF-kß. Algunos de los factores que disparan este proceso inflamatorio han sido identificados aunque no explican la totalidad de los eventos y la situación de cada paciente. Tampoco está claro si éstos actúan como coadyuvantes o son los propios microorganismos los que generan de forma directa esta situación, aunque es probable que nuevamente se establezca un círculo vicioso de situaciones que termina por una hiperexpresión inflamatoria local. La disminución de la secreción de NO en las células epiteliales del tracto respiratorio parece ser secundaria a la disminución de factores de activación del propio NO2,35,38. Algunos patógenos como P. aeruginosa favorecen claramente la liberación de citoquinas, particularmente IL-8, que actúan como mediadores inflamatorios y favorecen el infiltrado de neutrófilos. Sin embargo, el efecto fagocítico de estas células se ve en parte frustrado por la presencia de exoproductos de los microorganismos (exopolisacáridos y enzimas proteolíticas) y su crecimiento en for-

ma de biopelículas. Como se ha expresado anteriormente y al contrario de lo que sucede con la IL-8, la concentración de IL-10 está disminuida en el moco pulmonar. Esta citoquina regula la secreción de la anterior por lo que la estimulación de los neutrófilos y su reclutamiento es un proceso difícil de detener37. Asimismo, en el paciente con FQ se producen deficiencias en la producción de reguladores de Ik-ß como PPAR (peroxisome proliferator activating receptor) por parte de las células epiteliales del árbol bronquial, alterando el balance con NF-kß2,36. Recientemente y utilizando cultivos de células con mutaciones típicas de la FQ se ha demostrado que, como consecuencia de la alteración del CFTR del retículo endoplásmico, se afecta el almacenamiento del Ca2+. Un aumento de éste provocaría, mediante la actuación de intermediarios (MAPK, mitogen activated protein kinase, e IKK), una alteración de los niveles de Ik-ß y NF-kß, facilitando la síntesis de IL-8 (Figura 1). Otra vía diferente que activaría la cascada de las citoquinas proinflamatorias se produciría mediante estrés oxidativo, también debido al intenso infiltrado de neutrófilos y a los productos liberados por éstos. Se generan compuestos oxidativos (ROS, oxygen-derived reactive oxygen species), en particular H202 que al igual que el calcio afecta a los niveles de IKK y finalmente a la síntesis de IL-8 (Figura 1). Finalmente, en la FQ, similar a lo que ocurre en los pacientes con EPOC, además de los efectos inflamatorios locales descritos con anterioridad, también se han detectado alteraciones sistémicas de los mediadores de la inflamación39. Se ha demostrado que durante las exacerbaciones se produce un aumento de la proteína C-reactiva (PCR), la IL-6 o el fibrinógeno del plasma, disminuyendo con la resolución de los episodios. En los pacientes con broquiectasias no asociadas a FQ estos parámetros estarían casi inalterados en los períodos entre las exacerbaciones y podrían utilizarse como marcadores sistémicos. Asimismo, muy recientemente se ha observado que en los pacientes con colonización crónica por P. aeruginosa y tratados con azitromicina se produce una re-

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Oxidantes

Citoquinas

Bacteria

´

Retículo endoplásmico H2O2 CFTR

Ca2+ Citoplasma IKK Ik B MAPK

NFk B

Núcleo

IL-8 NFk B

AP1

Figura 1.- Representación de los eventos principales que desencadenan el proceso inflamatorio exacerbado en las células epiteliales del tracto respiratorio en el paciente con fibrosis quística. El estimulo bacteriano (A), los diferentes mediadores de la inflamación (B) sobre receptores de superficie celular, el estrés oxidativo (C) o la alteración del Ca2+ del retículo endoplásmico por modificación del CFTR endoreticular ejercen una alteración de los reguladores de la síntesis final de interleuquinas, entre ellas IL-8 que estimula el reclutamiento de neutrófilos (ver texto para mayor explicación) (figura modificada de la referencia 36).

ducción de los niveles de la PCR, IL-8 y otros marcadores séricos de la inflamación como la proteína de unión del lipopolisacárido (LPS-binding protein) que evidenciaría también una alteración de los marcadores sistémicos de la inflamación 40.

Conclusiones

plicar el por qué de la colonización de la mucosa respiratoria, incluyendo una repuesta inmunitaria innata defectuosa, la producción de receptores específicos en la superficie de las células epiteliales, defectos en la internalización y eliminación fagocítica de los patógenos y la deshidratación y alteración de las defensinas del moco respiratorio. En P. aeruginosa se ha demostrado la presencia de cepas hipertransmisibles que se asocian a un mayor deterioro pulmonar.

La modificación del gen CFTR es responsable de las alteraciones que se producen en los pacientes con FQ y de la colonización de la mucosa del tracto respiratorio por microorganismos patógenos. Esta colonización se produce de forma casi secuencial por diferentes microorganismos, siendo P. aeruginosa uno de los más importantes desde el punto de vista de su frecuencia e implicación en el deterioro de la función pulmonar. Existen diversas hipótesis que tratan de ex-

En el proceso de colonización patogénica de la mucosa respiratoria por P. aeruginosa se pueden diferencia diferentes fases que van desde su inicio (primocolonización) a una persistencia crónica, responsable en parte del deterioro funcional respiratorio. Contribuye decisivamente una inflamación local contínua y exacerbada. Recientemente se ha comprobado que la alteración del CFTR es también responsable de parte del proceso inflamatorio exacerbado.

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Sintomatología en el niño ANTONIO SALCEDO POSADAS, MARÍA ISABEL GONZÁLEZ ÁLVAREZ, ROSA MARÍA GIRÓN MORENO

A pesar de los grandes avances realizados en el diagnóstico, control y tratamiento de la Fibrosis Quística (FQ)1,2 que han generado una disminución acelerada de la morbimortalidad, esta enfermedad continúa produciendo graves problemas físicos y psicosociales que alteran sobremanera la calidad de vida de los enfermos, de sus familiares y de todo su entorno social. Es por lo tanto fundamental conocer el cuadro clínico de debut de esta enfermedad para iniciar el tratamiento lo antes posible, con el fin de enlentecer su progresión y su ineludible deterioro.

rios y detección rápida de la adquisición de gérmenes con el fin de permitir la instauración racional de una terapia precoz y agresiva3. En las últimas décadas, la FQ ha pasado de ser una enfermedad infantil con afectación digestivo-nutricional y respiratoria a ser una enfermedad de adultos, compleja y multisistémica4. Por otra parte, tras la instauración de los programas de cribado neonatal, estamos asistiendo a un gran cambio en las características clínicas de los niños diagnosticados de FQ, en los que no existen signos evidentes de enfermedad, produciendo una modificación sustancial en la forma de actuación de todos los grupos relacionados con la enfermedad5.

El cribado neonatal ha cambiado radicalmente la sistemática diagnóstica y terapéutica de la Fibrosis Quística. Actualmente, en los países o comunidades donde se realiza, la norma de actuación va dirigida al diagnóstico de enfermedad precoz, que puede llevarse a cabo mediante un seguimiento clínico estricto, estudios de imagen y funcionales seriados, evaluación de marcadores serológicos e inflamato-

A lo largo del capítulo expondremos las características clínicas de la enfermedad y su evolución, el diseño de la historia clínica y las recomendaciones para realizar una adecuada exploración física, detallando la importancia del uso de los datos clínicos, de las técnicas de imagen y del estudio funcional respiratorio para el diagnóstico de enfermedad precoz.

Introducción

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FIBROSIS QUÍSTICA

Cuadro clínico Desde el punto de vista clínico, esta enfermedad puede cursar con diferentes manifestaciones (tabla 1). La afectación respiratoria, junto con la malabsorción, constituyen el modo clásico de presentación en la edad pediátrica. En nuestra Unidad FQ, donde aún no se ha implantado el cribado neonatal, debutaron con manifestaciones digestivas el 36%, deshidratación hiponatrémica el 29%, familiaridad el 4% y un 39%, lo hicieron con afectación respiratoria, frente al 50% de enfermos que debutaron con patología respiratoria en la población americana según datos de la Fundación Americana de FQ. Como podemos observar en nuestros resultados, las alteraciones hidroelectrolíticas juegan un papel importante que no se debe olvidar. La edad de comienzo de los síntomas-signos respiratorios es muy variable mientras que los síntomassignos digestivos y la deshidratación suelen aparecer en los dos primeros años de vida. Como se ha comentado, la enfermedad pulmonar puede desarrollarse a diferentes edades y algunos autores relacionan las distintas clases de mutaciones genéticas con afectación respiratoria más o menos grave y una presentación más o menos precoz de los síntomas. Algunos pacientes inician el cuadro clínico en la etapa neonatal o durante la lactancia, mientras que otros pueden permanecer asintomáticos prácticamente hasta la adolescencia o la etapa de jóvenes adultos. También es fácil observar cómo un amplio abanico de niños presenta una patología respiratoria florida en los primeros años de su vida para posteriormente atravesar un periodo de latencia más o menos amplio libre de síntomas, reapareciendo posteriormente. Al nacimiento, o incluso intraútero, la enfermedad se puede presentar con obstrucción intestinal secundaria a ileo meconial (fig.1) (10-15% de los lactantes afectos), o con ictericia neonatal prolongada de tipo colestásico (3%) o ictericia obstructiva postneonatal (