The immunomodulating effects of Clarithromycin on patients with Bronchiectasis

This item is provided by the institution :

Repository :
National Archive of PhD Theses
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*

PhD thesis (EN)

2014 (EN)
Οι ανοσοτροποποιητικές επιδράσεις της κλαριθρομυκίνης σε ασθενείς με βρογχεκτασίες
The immunomodulating effects of Clarithromycin on patients with Bronchiectasis

Fouka, Evangelia
Φούκα, Ευαγγελία

Bronchiectasis pathogenesis has been vividly illustrated as a vicious cycle of chronic infection and inflammation with mediator release. Inflammation-driven destruction of the bronchial wall and excess of mucopurulent secretions ground for further obstruction and damage of the airway and for microbial colonization responsible for recurrent infections. Th17 cells play an important role in protection against certain extracellular pathogens, by inducing a massive tissue reaction via secretion of cytokines, chemokines, metalloproteinases and antimicrobial peptides; however, they are highly pathogenic as they may promote the development or sustenance of neutrophilic inflammation and severe autoimmunity. Indeed, the neutrophilic inflammation present in cystic fibrosis and other forms of bronchiectasis is typically associated with the increased presence of Th-17 cells. Modulation of the immunologic environment of the airways with the use of anti-inflammatory drugs in patients with chronic lung inflammatory diseases has recently been the subject of growing interest. It has been previously reported that macrolide antibiotics exhibit immunomodulating activities beyond their antimicrobial action. The macrolide Clarithromycin, in particular, has been reported to modulate pro-inflammatory cytokine expression by human neutrophils, most probably due to the downregulation of transcription factors such as NF-kB, AP-1 and specificity protein-1 and that setting is exerted via inhibition of signaling of the extracellular regulated kinase ERK- 1/2 and p38 MAPK pathway. In the view of the aforementioned data and as the effect of Clarithromycin on the Th17 response in the setting of non-CF bronchiectasis has not yet been examined, this PhD thesis had three goals: a) determination of the concentrations of IL-17 in exhaled breath condensate and in serum and of circulating levels of Th17 cells in peripheral blood in patients with non-CF bronchiectasis and assessment of any potential differences in these parameters after Clarithromycin prophylactic administration, at a dose of 500 mg daily for 12 weeks, b) assessment of potential changes in lung function parameters (FEV1 and FVC after bronchodilation, PaO2 and PaCO2) and c) assessment of quality of life changes following Clarithromycin administration for 24 weeks. Clinical data regarding sputum microbiology and number of exacerbations during study period were also recorded in parallel. For this purpose, patients with clinically stable bronchiectasis, followed on a regular basis in Outpatient Clinic of the Pulmonary Department of the University Hospital of Alexanroupolis, were studied in a prospective observational manner from February 2011 to May 2012. These patients had already been considered to receive 500 mg of Clarithromycin on a daily basis. From the initial population, 22 patients fulfilled the inclusion criteria: more than 3 infective exacerbations requiring antibiotic therapy during the previous 12 months, 24-h sputum volume> 10mL and clinically stable disease. Exclusion criteria included history of smoking, asthma and atopy, regular use of inhaled corticosteroids and respiratory tract infection or exacerbation of the disease requiring therapy with antibiotics and/or systemic corticosteroids 4 weeks prior to study. Ten healthy volunteers were also studied, in order to determine the "normal" values of the examined parameters. Samples analysis resulted in significant decreases in both, post-treatment absolute counts of CD4+IL17+ cells in peripheral blood and IL-17 levels in EBC (post-treatment CD4+IL17+ mean 2.418±0.414 cells/μl versus pre-treatment 3.202±0.507 cells/μl, p=0.036 and post-treatment IL-17 mean levels 7.16±0.47 pg/ml versus pre-treatment 9.32±0.47 pg/ml, p<0.001, respectively). Post-treatment EBC IL-17 levels decreased significantly in both patients who exhibited exacerbations and those who remained stable during study period (mean 6.72±0.37 pg/ml versus 9.12±0.64 pg/ml, p=0.01 and 7.69±0.9 pg/ml versus 9.53±0.72 pg/ml, p=0.042, respectively). PaO2 improved significantly (post-treatment mean 77.73±2.23 mmHg versus pre-treatment 73.18±2.22 mmHg, p=0.025), while PaCO2, postbronchodilation FEV1 and post-bronchodilation FVC remained unaltered. Post-treatment SGRQ scores decreased significantly, totally (mean±SEM 29.93±4.32 vs 40.14±4.44 p=0.002) as well as in specific domains (symptoms, activity, impacts: 27.91±5.61 vs 38.79±4.61 p=0.036, 38.36±5.08 vs 51.34±4.88 p=0.0005 and 25.57±4.31 vs 34.28±4.89 p=0.011, respectively). SGRQ total scores decreased significantly both in non-colonized and colonized patients (mean±SEM 37.23±5.83 vs 46.74±5.39 p=0.029 and 19.38±4.73 vs 30.72±6.69 p=0.033 respectively), although significant decrease among the latter was noticed only in P.aeruginosa group (mean±SEM 31.85±9.90 vs 47.07±9.47 and 43.51±5.02 vs 46.41±5.08 respectively). Conclusively, our findings suggest that long-term, low dose Clarithromycin administration appears to reduce both local and systemic Th17 response in patients with non-CF bronchiectasis. To our knowledge the current study is the first that evaluates the influence of Clarithromycin on Th17 axis using IL-17 measurements in EBC and Th17 analysis in peripheral blood. Furthermore, our results also indicate a favorable effect in functional parameters and in quality of life, with P.aeruginosa-colonized patients probably benefitting more from the intervention
Η παθογένεια των βρογχεκτασιών έχει περιγραφεί ως ένας φαύλος κύκλος χρόνιας λοίμωξης και φλεγμονής με συμμετοχή διαφόρων μεσολαβητών. Η φλεγμονή του βρογχικού τοιχώματος και η περίσσεια των βλεννοπυωδών εκκρίσεων συντελούν στην απόφραξη και καταστροφή των αεραγωγών και σχετίζονται με τον μικροβιακό αποικισμό που είναι υπεύθυνος για τις υποτροπιάζουσες λοιμώδεις παροξύνσεις που χαρακτηρίζουν τη νόσο. Τα Th17 λεμφοκύτταρα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην προστασία έναντι εξωκυττάριων παθογόνων, επάγοντας μια μαζική ιστική αντίδραση μέσω της παραγωγής διαφόρων κυτταροκινών, χημειοκινών, μεταλλοπρωτεϊνασών και αντιμικροβιακών πεπτιδίων, ταυτόχρονα, όμως, είναι υπερβολικά παθογόνα, καθώς προάγουν την ουδετεροφιλική φλεγμονή και την ανάπτυξη και διατήρηση σοβαρής αυτοανοσίας. Η ουδετεροφιλική φλεγμονή που υπάρχει στην Κυστική Ίνωση και σε βρογχεκτασίες άλλης αιτιολογίας τυπικά σχετίζεται με την παρουσία αυξημένου αριθμού Th17 λεμφοκυττάρων. Η καταστολή της φλεγμονής στα χρόνια φλεγμονώδη νοσήματα του αναπνευστικού συστήματος αποτελεί τα τελευταία χρόνια αντικείμενο αυξανόμενου ενδιαφέροντος. Πληθώρα μελετών υποστηρίζουν ότι τα μακρολιδικά αντιβιοτικά διαθέτουν ανοσοτροποιητικές ιδιότητες πέρα από την αντιμικροβιακή τους δράση. Ειδικότερα, η μακρολίδη Κλαριθρομυκίνη τροποποιεί την έκφραση προφλεγμονωδών κυτταροκινών από τα ουδετερόφιλα, μέσω καταστολής παραγόντων μεταγραφής όπως ο NF-κΒ, η AP-1 και η ειδική πρωτεΐνη-1, ρύθμιση η οποία εξασκείται μέσω αναστολής της ενδοκυττάριας σηματοδότησης από τις εξωκυττάριες ρυθμιστικές κινάσες ERK- 1/2 και την p38 MAPK οδό. Αντικείμενο της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής ήταν η μελέτη της ανοσοτροποιητικής επίδρασης της Κλαριθρομυκίνης στην Th17 φλεγμονώδη απάντηση σε ασθενείς με βρογχεκτασίες, η οποία δεν είχε διερευνηθεί μέχρι σήμερα. Στόχοι της μελέτης ήταν ο προσδιορισμός των συγκεντρώσεων της IL-17 στο εκπνεόμενο συμπύκνωμα και στο περιφερικό αίμα και του αριθμού των Th17 λεμφοκυττάρων στο περιφερικό αίμα και η εκτίμηση των μεταβολών τους σε ασθενείς με βρογχεκτασίες που έλαβαν Κλαριθρομυκίνη σε δόση 500 mg την ημέρα για χρονικό διάστημα 12 εβδομάδων. Εκτιμήθηκαν επίσης οι μεταβολές σε παραμέτρους της πνευμονικής λειτουργίας και στην ποιότητα ζωής στους παραπάνω ασθενείς μετά από χορήγηση Κλαριθρομυκίνης σε δόση 500 mg την ημέρα για χρονικό διάστημα 12 και 24 εβδομάδων αντίστοιχα και αξιολογήθηκαν δεδομένα που αφορούσαν τη μικροβιολογία των πτυέλων και τον αριθμό των παροξύνσεων κατά τη διάρκεια της μελέτης. Για το σκοπό αυτό, μελετήθηκαν 22 ασθενείς με βρογχεκτασίες, οι οποίοι παρακολουθούνταν στα Εξωτερικά Ιατρεία της Πνευμονολογικής Κλινικής του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Αλεξανδρούπολης από το Φεβρουάριο του 2011 μέχρι το Μάιο του 2012, και για τους οποίους είχε αποφασιστεί να λάβουν Κλαριθρομυκίνη σε δόση 500 mg άπαξ ημερησίως για βελτίωση του θεραπευτικού αποτελέσματος. Οι ασθενείς παρουσίαζαν τουλάχιστον 3 λοιμώδεις παροξύνσεις της νόσου κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 12 μηνών, όγκο πτυέλων εικοσιτετραώρου > 10mL και σταθερή κλινική κατάσταση κατά την ένταξη στη μελέτη. Ασθενείς καπνιστές, με ιστορικό άσθματος ή ατοπίας, τακτική χρήση εισπνεόμενων κορτικοστεροειδών, λοίμωξη του αναπνευστικού ή παρόξυνση της νόσου για τις οποίες απαιτήθηκε η χρήση αντιβιοτικών και συστηματικών κορτικοστεροειδών τις προηγούμενες 4 εβδομάδες αποκλείστηκαν από τη μελέτη. Από την παρούσα μελέτη προέκυψε σημαντική μείωση των συγκεντρώσεων της IL- 17 στο εκπνεόμενο συμπύκνωμα και του αριθμού των Th17 λεμφοκυττάρων στο περιφερικό αίμα μετά από 12 εβδομάδες θεραπείας με Κλαριθρομυκίνη (7,16±0,47 pg/ml έναντι 9,32±0,47 pg/ml, p<0,001 και 2,418±0,414 κύτταρα/μl έναντι 3,202±0,507 κύτταρα/μl, p=0,036, αντίστοιχα). Η μείωση των συγκεντρώσεων της IL-17 παρατηρήθηκε τόσο στους ασθενείς που παρουσίασαν παροξύνσεις όσο και σε όσους παρέμειναν κλινικά σταθεροί κατά τη διάρκεια της μελέτης (6,72±0,37 pg/ml έναντι 9,12±0,64 pg/ml, p=0,01 και 7,69±0,9 pg/ml έναντι 9,53±0,72 pg/ml, p=0,042, αντίστοιχα). Διαπιστώθηκε, επίσης, σημαντική βελτίωση στα επίπεδα της PaO2 (77,73±2,23 mmHg έναντι 73,18±2,22 mmHg, p=0,025), ενώ αντίθετα η PaCO2, ο FEV1 και η FVC μετά από βρογχοδιαστολή παρέμειναν αμετάβλητες. Τέλος, σημειώθηκε σημαντική βελτίωση στην ποιότητα ζωής, με μείωση στις βαθμολογίες στο SGRQ, τόσο στο σύνολο (29,93±4,32 έναντι 40,14±4,4, p=0.002) όσο και στους επιμέρους τομείς του (συμπτώματα: 27,91±5,61 έναντι 38,79±4,61, p=0,036, δραστηριότητα: 38,36±5,08 έναντι 51,34±4,88, p=0,005, επιδράσεις: 25,57±4,31 έναντι 34,28±4,89, p=0,011), η οποία ήταν ανεξάρτητη της παρουσίας ή όχι μικροβιακού αποικισμού (19,38±4,73 έναντι 30,72±6,69, p=0,033 και 37,23±5,83 έναντι 46,74±5,39, p=0,029 αντίστοιχα), με το μεγαλύτερο όφελος, ωστόσω, να προκύπτει για ασθενείς αποικισμένους από P.aeruginosa (31,85±9,90 έναντι 47,07±9,47, p=0,015). Επομένως, από την παρούσα Διδακτορική Διατριβή προέκυψε ότι η μακροχρόνια προφυλακτική χορήγηση Κλαριθρομυκίνης σε χαμηλές δόσεις οδηγεί σε μείωση τόσο της τοπικής όσο και της συστηματικής Th17 φλεγμονώδους απάντησης και σε σημαντική βελτίωση της ποιότητας ζωής σε ασθενείς με βρογχεκτασίες, γεγονός ενδεικτικό μιας ευνοϊκής αντιφλεγμονώδους ή/και ανοσοτροποποιητικής επίδρασής της.

Th-17 lymphocytes
Συμπύκνωμα του εκπνεόμενου αέρα
Βοηθητικά Τ-17 λεμφοκύτταρα
Quality of life
Ποιότητα ζωής
Interleukin -17
Exhaled breath condensate

Εθνικό Κέντρο Τεκμηρίωσης (ΕΚΤ) (EL)
National Documentation Centre (EKT) (EN)



Democritus University of Thrace (DUTH)
Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης (ΔΠΘ)

*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)