Microbiological, environmental and proteolytic aspects in chronic rhinosinusitis with nasal polyposis

Chronic rhinosinusitis is one of the most common chronic respiratory tract diseases affecting up to 15% of the adult population in the Western world. It may be perpetuated by factors predisposing to sinus ostial obstruction together with inflammatory changes in the sinus mucosa. Chronic rhinosinusitis is associated with asthma, and it may represent the same disease process. Chronic rhinosinusitis with nasal polyposis (CRSwNP) and asthma share also the characteristic inflammatory features and histopathologic feature of airway remodelling. Remodelling is considered as a key event in the pathogenesis of asthma. It is controlled by a delicate balance between the matrix metalloproteinases (MMPs) and their regulators. The purpose of the present study was to evaluate the microbiological findings, inflammatory features and MMP and tissue inhibitor of metalloproteinases-1 (TIMP-1) expression in CRSwNP. The results were related to the patient history, exposure to moisture and clinical outcome in order to find out possible explanations for the etiology and chronicity of CRSwNP. Bacterial culture results were similar in patients and in controls and do not explain the chronic course of CRSwNP. The presence of fungi seems to be more common in CRSwNP than chronic rhinosinusitis in general, and they should be actively searched for using microbiological as well as histological methods. Typical outdoor fungal species were found in nasal lavage samples taken from controls in the autumn but not in the winter, reflecting environmental exposure. Exposure to moisture was reported by 46% of the CRSwNP patients, which is in accordance to the Finnish general population. Exposed patients did not differ significantly from non-exposed subjects with regards to microbiological findings, tissue eosinophilia and clinical outcome. Significantly elevated levels of collagenase-2 (MMP-8) and interleukin (IL)-8 but not tumour necrosis factor-α were found in CRSwNP patients. In particular, the activation of mesenchymal-type MMP-8 but not polymorphonuclear-type MMP-8 was associated with elevated IL-8 levels. IL-8 and MMP-8 may form an inductive cytokine-proteinase cascade in CRSwNP pathogenesis and provide a target for novel therapies and a diagnostic tool for monitoring CRSwNP treatment. The proteolytic spectrum is different in eosinophilic and non-eosinophilic CRSwNP with the up-regulation of MMP-8 and MMP-9 in non-eosinophilic CRSwNP, suggesting different pathophysiology in these subgroups. The lack of MMP up-regulation was associated with a poor prognostic factor and worse clinical outcome, representing a possible synergic anti-inflammatory function of MMP-8 and MMP-9 in CRSwNP. This study provides new information about possible immunologic mechanisms in the pathogenesis of CRSwNP. The recently discovered anti-inflammatory/ defensive properties of MMP-8 and MMP-9 in animal models are reported for the first time in a clinical setting in human inflammatory diseases.

Krooninen poskiontelotulehdus on yksi yleisimmistä pitkäaikaisista hengitystiesairauksista. Poskiontelon laskutiehyen ahtautuminen yhdessä limakalvon tulehdusmuutosten kanssa altistaa taudin kehittymiselle, mutta tarkka mekanismi on tuntematon. Tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia bakteerien, sienien, tulehduksellisten muutosten sekä metalloproteinaasien ja niiden kudosestäjän esiintymistä kroonisen polypoottisen poskiontelotulehduksen vuoksi leikattavien potilaiden poskiontelonäytteissä sekä terveiden verrokkien nenähuuhtelunäytteissä. Tuloksia verrattiin potilaiden sairaushistoriaan, altistumiseen kosteusvaurioille sekä taudinkulkuun leikkauksen jälkeen. Bakteerilöydökset eivät eronneet potilaiden ja kontrollien välillä, eivätkä ne selitä taudin pitkittymistä. Sieniä esiintyi enemmän potilasryhmässä. Sieniä pitäisikin aktiivisesti hakea tätä tautimuotoa sairastavilta ontelopotilailta käyttäen useita eri menetelmiä. Tyypillisiä ulkoilmahomeita esiintyi verrokeilta syyskuussa mutta ei tammikuussa kerätyissä näytteissä heijastaen ympäristöaltistusta. Tämä tulee huomioida, mikäli tätä tapaa käytetään mikrobiologisiin tutkimuksiin. 46 % potilaista raportoi kosteusvaurio-altistumista, mikä ei eroa Suomessa aiemmin raportoidusta esiintymisestä väestössä yleisesti. Altistuneet potilaat eivät eronneet altistumattomista sieni- tai bakteerilöydösten tai yleisen taudinkulun suhteen. MMP-8:n ja interleukiini (IL)-8 pitoisuudet olivat merkitsevästi koholla potilasryhmässä. Varsinkin tukikudostyyppisen, mutta ei valkosoluista peräisin olevan, MMP-8:n aktivaatio korreloi IL-8 pitoisuuden nousuun. IL-8 ja MMP-8 voivat muodostaa sytokiini-metalloproteinaasi kaskadin kroonisen polypoottisen poskiontelotulehduksen kehittymisessä. Tämä voi toimia kohteena uusille hoitomuodoille ja tarjota uuden keinon taudin aktiivisuuden ja hoidon tehon mittaamiseen. Potilailla, joilla esiintyi eosinofiilisiä valkosoluja poskiontelon limakalvonäytteissä, oli merkitsevästi pienempi MMP-8 ja MMP-9 pitoisuus sekä MMP/kudosestäjä-suhde kuin potilailla, joilta eosinofiilejä ei löytynyt. Tämä voi tarjota uuden selityksen eosinofiilien kertymiseen poskionteloiden limakalvoille. Lisäksi pieni metalloproteinaasipitoisuus liittyi huonompaan ennusteeseen leikkauksen jälkeen, mikä voi merkitä MMP-8:n ja MMP-9:n synergististä, suojaavaa vaikutusta tässä taudissa. Tutkimus tarjoaa tietoa mahdollista uusista mekanismeista, jotka voivat edesauttaa tulehdusmuutosten syntyä, kroonisessa polypoottisessa poskiontelotulehduksessa. Vasta viime aikoina eläinkokeissa kuvattu metalloproteinaasien anti-inflammatorinen vaikutus raportoidaan nyt ensimmäistä kertaa kroonisessa tulehdussairaudessa ihmisillä. Metalloproteinaasi-estäjillä on ehdotettu olevan hoitovaikutusta myös kroonisissa tulehduksellisissa hengitystiesairauksissa, joten metalloproteinaasien toiminta tulee jatkossa selvittää tarkasti.