Introducción

La rinitis alérgica (RA) es una enfermedad inflamatoria de la mucosa nasal que se caracteriza por la presencia de uno o más síntomas nasales, como prurito nasal, estornudos, rinorrea y congestión nasal. Se trata de un trastorno crónico heterogéneo común, tanto en niños como en adultos, que actualmente afecta hasta al 40% de la población mundial, con una alta prevalencia, especialmente en los países industrializados, y que tiene un impacto negativo en la vida social, el rendimiento escolar y la productividad de los pacientes. Su patogénesis es compleja y está influida por numerosos factores, que implican una combinación de factores genéticos y ambientales, en los que la interacción entre un estado desregulado de la microbiota y una respuesta alérgica a la exposición a alérgenos tiene un papel importante. No existen biomarcadores disponibles en la práctica clínica que permitan predecir el subtipo y la gravedad de la RA y sus comorbilidades comunes. La exploración de la relación entre la inflamación alérgica y la microbiota de la vía respiratoria superior es esencial para comprender los mecanismos asociados con la RA y proporcionar posibles estrategias terapéuticas.

La metabolómica es la detección, identificación y cuantificación de compuestos de moléculas pequeñas que intervienen en el metabolismo, y su aplicación más extendida es la identificación de biomarcadores para el diagnóstico y la predicción de enfermedades. En diversos estudios actuales se detectó que la microflora respiratoria inferior puede estar implicada en la aparición de enfermedades pulmonares como el cáncer de pulmón, el asma y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica, al modular la respuesta inflamatoria local. En esas afecciones, los enfoques metabolómicos identificaron posibles biomarcadores que pueden utilizarse para caracterizar la enfermedad y como nuevos objetivos terapéuticos. Los factores ambientales y los marcadores metabólicos en la RA podrían ser nuevos puntos para explorar los cambios metabólicos en las enfermedades alérgicas y para identificar algunos metabolitos potenciales y vías metabólicas clave para explicar la patogénesis de la RA. Para comprender mejor la patogénesis de la RA e identificar biomarcadores de diagnóstico, los autores combinaron un enfoque de biología de sistemas para analizar el microbioma y la composición metabolómica del suero. 

Materiales y métodos

Se reclutaron pacientes con exacerbaciones agudas de RA en el China-Japan Union Hospital of Jilin University durante la primavera y el otoño de abril de 2018 a mayo de 2019. Se recolectaron muestras por hisopado del cornete inferior y muestras de suero para estudiar el microbioma y el metaboloma del suero de 28 pacientes con RA y 15 individuos sanos. Se secuenciaron las regiones V3 y V4 del gen del ARN ribosomal 16S de las muestras de las vías respiratorias superiores. Se utilizó la metabolómica para examinar las muestras de suero. Finalmente, se combinaron la microbiota diferencial y los metabolitos diferenciales para encontrar biomarcadores potenciales.

Resultados

Las características, tales como el sexo, la edad y los valores de índice de masa corporal no difirieron significativamente entre los dos grupos. El nivel de IgE total en suero fue significativamente superior en los sujetos con RA comparado con los controles sanos. Todos los pacientes con RA tuvieron alergia estacional con exacerbaciones agudas.

No se encontraron diferencias significativas en la diversidad entre los grupos de enfermedad y de control, pero sí cambios en la estructura de la microbiota. La microbiota del cornete inferior de los pacientes con RA en la fase de exacerbación aguda estuvo formada principalmente por miembros de los filos Proteobacteria, Firmicutes y Bacteroidetes, los cuales fueron similares a los de los controles sanos. En comparación con este último, el grupo de RA mostró una abundancia significativamente superior de un filo (Actinobacteria) y 7 géneros (Klebsiella, Prevotella, Staphylococcus, entre otros) y una abundancia significativamente inferior del género Pelomonas. En los controles sanos, los géneros más prevalentes fueron Moraxella, Haemophilus, Streptococcus y Flavobacterium. El modelo predictivo del perfil microbiano de las vías respiratorias para la RA, indicó que la microbiota de la vía aérea tenía el potencial de diagnosticar a los pacientes con RA a partir de los controles sanos y de la enfermedad. En el modelo, los 10 géneros fueron Proteus, Brevundimonas, Muribacter, Prevotella, Phyllobacterium, Finegoldia, Lactobacillus, Pelomonas, un género de Corynebacteriaceae no identificado, Candidatus_Saccharimonas; 5 pertenecieron al filo Proteobacteria, 2 a Firmicutes, uno a Bacteroidetes y uno a Actinobacteria. Por lo tanto, podrían utilizarse como biomarcadores para identificar a los pacientes con mayor probabilidad de presentar RA.

La metabolómica del suero reveló 26 metabolitos diferentes (prostaglandina D2, 20-hidroxileucotrieno B4, ácido linoleico, entre otros) y 16 vías metabólicas interrumpidas (metabolismo del ácido linoleico, metabolismo del ácido araquidónico, metabolismo del triptófano, entre otras). Los conjuntos de datos combinados del microbioma respiratorio y la metabolómica del suero demostraron un grado de correlación que refleja la influencia del microbioma en la actividad metabólica.

Discusión y conclusión

Comentan los autores que los resultados de su estudio indicaron que la microbiota de la vía aérea tiene el potencial de diagnosticar a los pacientes con RA, por lo que puede utilizarse como un biomarcador candidato. El análisis de la metabolómica en el suero de los pacientes con RA y de los voluntarios sanos detectó que el perfil metabólico sistemático de los sujetos con RA estaba alterado, con un total de 26 metabolitos diferentes y 16 vías metabólicas perturbadas. La investigación reveló que la microbiota respiratoria superior mantiene un papel muy congruente con el metabolismo del hospedero.

La microbiota desempeña un papel esencial en la regulación de la respuesta inmunitaria asociada con las enfermedades atópicas. Se observó que la microbiota del cornete inferior de los pacientes con RA en la fase de exacerbación aguda está formada principalmente por miembros de los filos Proteobacteria, Firmicutes y Bacteroidetes, que son similares a los de los controles sanos, pero difiere en que el filo Actinobacteria está significativamente aumentado en la RA. A un nivel taxonómico inferior, los géneros Klebsiella, Prevotella y Staphylococcus estaban significativamente incrementados en la RA, mientras que en los controles sanos los géneros más prevalentes fueron Moraxella, Haemophilus, Streptococcus y Flavobacterium, diferenciándose probablemente debido a la disbiosis de la ecología microbiana provocada por la interacción entre el estado inflamatorio y los microorganismos.

En cuanto a la metabolómica, se encontraron metabolitos significativamente alterados relacionados con el metabolismo del ácido araquidónico en el suero de los pacientes con RA, lo que sugiere que la formación y la aparición de la RA pueden estar asociadas con un metabolismo anormal del ácido araquidónico.

La principal limitación de este ensayo fue el tamaño reducido de la muestra.

En conclusión, existen microorganismos diferenciales con distinta abundancia relativa y composición estructural en las vías respiratorias superiores de los pacientes con RA, en comparación con las de los voluntarios sanos. Comprender el papel de la microbiota de las vías respiratorias puede ayudar a modular la estrategia terapéutica para la RA. El estudio metabolómico mostró la presencia de 26 metabolitos diferenciales identificables y 16 vías metabólicas perturbadas entre los pacientes con RA y los controles sanos, los cuales implican la regulación inmunitaria. Tanto la microbiota como los metabolitos diferenciales tienen el potencial de ser utilizados como biomarcadores para el diagnóstico de la RA. Los metabolitos identificados contribuyeron a la comprensión de la fisiopatología de la RA.