Imágenes fluorescentes y bacterias gramnegativas en el pulmón

Infección pulmonar

La infección pulmonar por bacterias gramnegativas (GNPI) es una enfermedad frecuente y grave, causa de hospitalización, inmunosupresión y ventilación mecánica. Cada año, en el mundo, cerca de 20 millones de enfermos necesitan ventilación asistida para poder respirar y alrededor de un tercio se sospecha que pueden adquirir neumonía. Pero el diagnóstico rápido y exacto de la neumonía gramnegativa sigue siendo en actualidad un reto importante.

En las Unidades de Cuidados Intensivos, en los enfermos con ventilación mecánica, determinar la etiología exacta de nuevos infiltrados pulmonares en la radiografía de tórax representa uno de los principales desafíos diagnósticos. El procedimiento de diagnóstico in situ estándar más adecuado para la neumonía es la biopsia y el cultivo; sin embargo, la biopsia apenas se realiza como quehacer habitual de diagnóstico por problemas de seguridad si se realiza en enfermos con ventilación mecánica, y ambos procedimientos llevan mucho tiempo.

La determinación rápida e inequívoca de la presencia, localización y abundancia de bacterias es fundamental para la resolución positiva de las infecciones pulmonares y podría utilizarse para la estratificación terapéutica de los enfermos y para controlar la eficacia del tratamiento. Dadas las limitaciones de los enfoques existentes, unos métodos in situ para la identificación rápida y precisa de GNPI tendrían beneficios.

Ahsan R. Akram
Ahsan R. Akram (Centre for Inflammation Research, Queen’s Medical Research Institute, University of Edinburgh, UK) y 19 colegas más de otros centros británicos, han publicado en Science Translational Medicine un estudio sobre la identificación in situ en tiempo real, por imágenes, de bacterias gramnegativas en la parte distal del pulmón humano, usando como sonda un péptido fluorescente, soluble en agua, unido a una polimixina, que tiene como diana el lípido A, molécula expresada en las membranas bacterianas gramnegativas, en combinación con un endomicroscopio óptico.
Los investigadores probaron el método en seis enfermos con bronquiectasias y siete enfermos en situación crítica con sospecha de neumonía ingresados en UCI y con ventilación mecánica. Según los resultados del estudio, el método fue capaz de rastrear de forma rápida y precisa las bacterias gramnegativas en los enfermos.

Hebras de tejido pulmonar

Izquierda: hebras de tejido en el pulmón de un enfermo con sospecha de bronquiectasia. Centro: sondas químicas rociadas en el pulmón, provocan que las bacterias brillen y crean un efecto tipo centelleo «como nieve en la pantalla». Derecha: datos después de técnicas de análisis de imagen. [Imagen: Universidad de Edimburgo]]

La sonda era químicamente estable y no tóxica y, después de la microdosificación intrapulmonar en humanos, permitió la detección específica de bacterias gramnegativas en las vías respiratorias distales y alvéolos en individuos hospitalizados en cuestión de minutos. En ningún caso se detectaron efectos adversos importantes.

Los resultados sugieren que las imágenes moleculares pulmonares que utilizan este tipo de sonda fluorescente, que detecta las bacterias gramnegativas administrada por vía tópica dirigida al lípido bacteriano A, es un método seguro y práctico, lo que permitiría una rápida identificación in situ de estas bacterias en el pulmón humano y podría facilitar la evaluación de la eficacia del tratamiento con antibióticos en enfermos sometidos a ventilación mecánica.
La investigación fue apoyada por Wellcome y el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas del Reino Unido (EPSRC) a través del apoyo del consorcio Proteus, que incluye las Universidades de Edimburgo, Bath y Heriot-Watt. Proteus también es financiado por CARB-X, la asociación público-privada más grande del mundo dedicada a la investigación antibacteriana.
Akram AR, et al. In situ identification of Gram-negative bacteria in human lungs using a topical fluorescent peptide targeting lipid A. Sci Transl Med 2018; 10: 464, eaal0033. doi: 10.1126/scitranslmed.aal0033