Dynamiek van luchtwegkolonisatie in het eerste levensjaren: een vergelijking tussen zuigelingen/kinderen met cystic fibrosis en gezonde controles.

De microbiële flora van de bovenste luchtwegen vormt een zeer divers ecologisch
systeem, bestaande uit meer dan 400 bacteriesoorten en virussen. Er is een
continue interactie tussen de flora zelf en de gastheer musosa- en
immuunsysteem. De balans in dit complexe ecologische systeem is belangrijk
voor het voorkomen van luchtweg- en systemische infecties.
Microbiële kolonisatie van de bovenste luchtwegen begint kort na de geboorte en
verandert geleidelijk in de eerste jaren van het leven; microbiele competitie
en gastheerfactoren bepalen het microbiële profiel in gezonde zuigelingen.
Zuigelingen met cystic fibrosis (CF) zijn vaak gekoloniseerd met S. aureus en
P. aeruginosa en hebben een vergroot risico op (chronische) pulmonale
infecties. Nasopharyngeale kolonisatieprofielen en veranderingen daarvan bij
kinderen met CF in de eerste levensjaren zijn grotendeels onbekend. Hierdoor
zijn eventuele mogelijkheden voor interventie onderbelicht. Inzicht in
afwijkende microbiele kolonisatie en eventuele vroegtijdige interventies in
deze patiënten kunnen nieuwe mogelijkheden creeeren om kolonisatie van bovenste
luchtwegen en de daaropvolgende onderste luchtweginfecties te voorkomen. Om
meer inzicht te verkrijgen in de microbiële flora, interacties en risico's voor
de onderste luchtweginfecties bij jonge kinderen met CF, is het noodzakelijk om
vanaf zo jong mogelijke leeftijd te beginnen om microbiële kolonisatie
profielen te ontrafelen. Ook willen we de invloed van respiratoire virale
infecties en het gebruik van antibiotica op deze microflora bestuderen. We
willen daarnaast de correlatie tussen de respiratoire microflora en de
ontwikkeling van antibioticaresistentie in respiratoire pathogenen bestuderen.
Om een goede indruk te krijgen hoe dat verloopt willen we de ontwikkeling van
het resistentiereservoir in het lichaam volgen, wat het beste zichtbaar is
(praktisch en functioneel) in het darmmicrobioom. We willen uiteindelijk zoveel
mogelijk de relatie tussen antibiotica type, dosis, dosis frequentie en de
ontwikkeling van resistentie in de gastro intestinale flora bestuderen om in de
toekomst antibiotica keuze te kunnen baseren op basis van resistentie patronen
in de humane resistentiepool om zo resistentievorming in de luchtwegpathogenen
en daarbij therapieresistentie te voorkomen.

Op grond van onze eerste conventionele kweekuitslagen, weten we dat op jonge
leeftijd (0-18m) er hoge species-variabiliteit is, niet alleen in de controle
groep maar ook in de CF groep. Uit de literatuur weten we dat leeftijd, maar
ook ziekte (Cystic Fibrosis) en daarmee samengaan het verhoogde
antibiotica-gebruik geassocieerd is met een afname in de diversiteit van het
luchtweg-microbioom. De afname in diversiteit van het microbioom gaat bij CF
patienten gepaard met verslechtering van de longfunctie. We willen de relatie
tussen leeftijd, ziekte en diversiteit onderzoeken in een follow-up studie,
verlenging van drSNUIT onderzoek (leeftijd 18m-5 jaar). Van gezonde kinderen
weten we dat de diversiteit van het microbioom in de loop van de kinderleeftijd
stabiliseert. We verwachten dat in de CF groep, door ziekte en daaraan
gerelateerd verhoogt antibioticagebruik, eerder een afname in diversiteit
optreedt dan in de controle groep.

Tevens zijn we in deze patiënten groep, geïnteresseerd in de mucosale immuun
respons (in speeksel) tegen de meest bekende bacteriele verwekkers van
luchtweginfecties bij jonge kinderen, de pneumokok. Kinderen met CF worden net
als gezonde kinderen volgens het Rijksvaccinatie Programma standaard
gevaccineerd tegen pneumokokken. In deze jonge patiëntengroep is de
immunogeniciteit van dit vaccin echter nog niet bestudeerd, terwijl er wel
aanwijzingen zijn dat in deze groep patiënten de immuun respons tegen deze
bacterie verzwakt is. Onlangs hebben we binnen onze groep aangetoond hebben
dat we zeer goed antistoffen (IgG en IgA) kunnen meten tegen pneumokokken in
speeksel en dat deze mucosale IgG titers een goede afspiegeling zijn van serum
IgG titers. Het meten van een antistof respons in speeksel is zo een eenvoudige
en weinig invasieve manier om inzicht te krijgen in de immunogeniciteit van het
vaccin in deze high risk groep. Tevens kunnen we zo kijken naar het effect van
natuurlijke boosting van de antistofrespons door aanwezigheid van pneumokokken
in de neus en keel bij kinderen. Daarnaast zijn we geïnteresseerd of door CF,
bijv. door de aanwezigheid van slijm in de bovenste luchtwegen, nasopharyngeale
kolonisatie leidt tot een verlaagde lokale IgA produktie tegen pathogenen als
pneumokokken.

In het huidige studieprotocol van het Dr. SNUIT onderzoek wordt op de leeftijd
van 3, 6 en 12 maanden speeksel verzameld. Gedurende de verlenging van het Dr.
SNUIT onderzoek willen we ten tijde van een van de geplande bezoeken een keer
per jaar een portie verzamelen. We weten namelijk dat het lokale afweersysteem
(speeksel) ons waardevollere informatie vertrekt over species-specifieke afweer
dan het systemische immuunsysteem (serum). We zien dat bij sommige kinderen
bepaalde micro-organismen lang aanwezig blijven in de nasopharynx en andere
maar kortdurend. Het is interessant om deze kolonisatie gegevens te correleren
aan species-specifieke antistoffen. Denk daarbij aan een van de belangrijke
CF-pathogenen, Pseudomonas aeruginosa.

De primaire hypothese is dat het nasopharyngeale kolonisatieproces vanaf de
geboorte verschilt in kwaliteit en kwantiteit tussen zuigelingen met CF en
gezonde controles. Daarbij zijn deze verschillen gerelateerd aan respiratoire
morbiditeit bij patienten met CF.

De volgende onderzoeksvragen zullen worden beantwoord:

1. Wat is het algemene nasopharyngeale en gastro-intestinale microbiele
kolonisatieprofiel vlak na de geboorte in gezonde kinderen en kinderen met CF
en hoe veranderen deze profielen in de tijd gedurende de eerste levensjaren?

2. Worden klinische respiratoire exacerbaties (verslechtering van de
longfunctie) voorafgegaan door veranderingen in kwaliteit of kwantiteit van het
nasopharyngeale en gastro-intestinale microbiele profiel?

3. Wat zijn de kolonisatieverschillen voor en nadat P. aeruginosa, het
belangrijkste pathogeen in CF, in de luchtwegen verschijnt?

4a. Wat zijn de kenmerkende eigenschappen en de ontwikkeling van het
gastro-intestinaal resistoom in verloop van de tijd in jonge kinderen met CF
(vs. Controles) onderzoeken
4b. Wat is effect van profylactische antibiotica (macroliden) op het
respiratoir en gastro-intestinaal microbioom, in relatie tot de beschermende
flora en het herstel ervan.
4c. Wat is het effect van antibiotica (in therapeutische dosering) op de
selectie en ontwikkeling van resistentie in respiratoire pathogenen in relatie
to het gastro-intestinaal resistoom.
4d. Wat is de rol van virale infection op het respiratori microbioom, dit in
relatie tot de beschermende flora en het herstel van deze flora.
5. Wat is de mucosale respons in speeksel in relatie tot kolonisatie met
pneumokokken en vaccinatie in kinderen met CF?
6. Is de diversiteit van de samenstelling van bacterieen in de nasopharynx
omgekeerd evenredig gecorreleerd met leeftijd, antibiotica gebruik en CF
genotype?
7. Wat is de impact van (re)kolonisatie op species-specifieke locale antistof
responses?

Deze explorerende studie heeft als doel het identificeren van het sequentiele
nasopharyngeale en gastro-intestinale kolonisatieprofielen in de eerste
levensjaren van 20 kinderen met CF (geidentificeerd mbv de hielprikscreening,
diagnose bevestigd door DNA-onderzoek en/of zweettest) en 45 op leeftijd-en
sexe gematchte controles.
Nasopharyngeale watten zullen maandelijks en bij klachten bij alle kinderen
worden afgenomen (vrijwillig 1 maand na klachten), door een onderzoeker of door
ouders zelf. Daarnaast zal telkens als er een neus-keelwat afgenomen wordt ook
een portie ontlasting bewaard worden door ouders. Speeksel wordt tijdens de
reguliere huisbezoeken op M3, M6 en M12 verzameld.

In het follow-up deel:
in de controle groep willen we 2x per jaar een vragenlijst, neus-keelwat, feces
en 1x per jaar speeksel te verzamelen.
In de CF groep zullen we restmateriaal van de luchtwegsamples verzamelen, dat
3 maandelijks worden afgenomen. Het afnemen van een vragenlijst en het
verzamelen van een portie feces zal elke 3 maanden gebeuren en speeksel zal 1x
per jaar verzameld worden. In beide groepen tot de leeftijd van 5 jaar.

Om verschillen en veranderingen in de microbiele flora te bepalen wordt
high-througput pyrosequencing gebruikt om 3-maandelijkse samples te analyseren.
Daarnaast zullen alle nasopharynx samples worden geanalyseerd mbv bacteriele
kweken en virale multiplex PCR's.
Afhankelijk van de uitkomsten van de pyrosequencing resultaten kunnen
nasopharyngeal bacteriele flora CHIPS en/of een multiplex PCR worden ontwikkeld
om de overblijvende samples te analyseren en hiermee het kolonisatieproces in
relatie tot ziekte en luchtwegklachten op individuale basis te bepalen.

Zeer weinig risico, extra belasting t.o.v. standaard diagnostisch CF protocol
weinig. Nasopharynxwatten kunnen bij jonge kinderen makkelijk worden afgenomen.
Speeksel en feces verzamelen geeft geen belasting.