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2020/03/26 Nubes de gas turbulentas y emisiones de patógenos respiratorios

nder cómo se transmiten las enfermedades infecciosas respiratorias es urgente e imprescindible para una prevención racional y científica

Introducción

El brote actual de COVID-19 demuestra vívidamente la carga que imponen las enfermedades infecciosas respiratorias en un mundo íntimamente conectado.

Se han implementado políticas de mitigación y contención sin precedentes en un esfuerzo por limitar la propagación de COVID-19, incluidas restricciones de viaje, detección y evaluación de viajeros, aislamiento y cuarentena, y cierre de escuelas.

Un objetivo clave de tales políticas es disminuir los encuentros entre individuos infectados e individuos susceptibles y desacelerar la tasa de transmisión.

Aunque tales estrategias de distanciamiento social son críticas en el momento actual de la pandemia, puede parecer sorprendente que la comprensión actual de las vías de transmisión de persona a persona en enfermedades infecciosas respiratorias se base en un modelo de transmisión de enfermedades desarrollado en la década de 1930 que, según los estándares modernos, parece demasiado simplificado.

La implementación de recomendaciones de salud pública basadas en estos modelos más antiguos puede limitar la efectividad de las intervenciones propuestas.

Comprensión de la transmisión de enfermedades infecciosas respiratorias

En 1897, Carl Flügge demostró que los patógenos estaban presentes en gotas espiratorias lo suficientemente grandes como para asentarse alrededor de un individuo infectado.

Se pensó que la “transmisión de gotitas” por contacto con la fase líquida expulsada e infectada de las gotitas era la vía principal para la transmisión respiratoria de enfermedades.

Esta opinión prevaleció hasta que William F. Wells se centró en la transmisión de la TBC en la década de 1930 y dividió las emisiones de gotitas respiratorias en gotitas “grandes” y “pequeñas”.

Según Wells, se emiten gotas aisladas al exhalar.

– Las gotas grandes se depositan más rápido de lo que se evaporan, contaminando la vecindad inmediata del individuo infectado.

– En contraste, las pequeñas gotas se evaporan más rápido de lo que se asientan.

En este modelo, a medida que las pequeñas gotas pasan de las condiciones cálidas y húmedas del sistema respiratorio al ambiente exterior más frío y seco, se evaporan y forman partículas residuales hechas del material seco de las gotas originales.

Estas partículas residuales se denominan núcleos de gotitas o aerosoles.

Estas ideas dieron como resultado una clasificación divisoria entre gotas grandes vs pequeñas, o gotas vs aerosol, que luego pueden mediar la transmisión de enfermedades respiratorias.

Las estrategias de control de infección se desarrollaron en función de si una enfermedad infecciosa respiratoria se transmite principalmente a través de la vía de gotitas grandes o pequeñas.

La división entre  gotas grandes y pequeñas sigue siendo el núcleo de los sistemas de clasificación de las rutas de transmisión de enfermedades respiratorias adoptadas por la OMS y otros centros, como los CDC.

Estos sistemas de clasificación emplean varios cortes arbitrarios de diámetro de gota, de 5 a 10 μm, para clasificar la transmisión de persona a persona como gotas o rutas de aerosol.1

Dicha división continúa bajo la gestión actual del riesgo, las principales recomendaciones y la asignación de recursos para la gestión de la respuesta asociado con el control de infecciones, incluso para COVID-19.

Incluso cuando se aplicaron políticas de máxima contención, la rápida propagación internacional de COVID-19 sugiere que el uso de límites de tamaño de gota arbitrarios puede no reflejar con precisión lo que realmente ocurre con las emisiones respiratorias, posiblemente contribuyendo a la ineficacia de algunos procedimientos utilizados para limitar la propagación de enfermedades respiratorias .

Nuevo modelo para emisiones respiratorias

Un trabajo reciente ha demostrado que las exhalaciones, los estornudos y la tos no solo consisten en gotas muco-salivares que siguen trayectorias de emisión semibalísticas de corto alcance, sino que, principalmente, están formadas por una nube de gas turbulento multifásico (puff) que atrapa el aire ambiental y transporta un continuo de tamaños de gotas.

La atmósfera localmente húmeda y cálida dentro de la nube de gas turbulento permite que las gotas contenidas evadan la evaporación durante mucho más tiempo que lo que ocurre con las gotas aisladas.

En estas condiciones, la vida útil de una gota podría extenderse considerablemente por un factor de hasta 1000, de una fracción de segundo a minutos.

Debido al impulso hacia adelante de la nube, las gotas portadoras de patógenos se impulsan mucho más lejos que si se emitieran en forma aislada sin que una nube de nubes turbulentas las atrapara y las llevara hacia adelante.

Dadas las diversas combinaciones de la fisiología y las condiciones ambientales de un paciente individual, como la humedad y la temperatura, la nube de gas y su carga útil de gotitas patógenas de todos los tamaños pueden viajar de 23 a 27 pies (7-8 m) .3,4

Es importante el rango de todas las gotas, grandes y pequeñas, se extiende a través de su interacción y atrapamiento dentro de la nube de gas turbulento, en comparación con el modelo de gota dicotomizado comúnmente aceptado que no tiene en cuenta la posibilidad de una nube de gas caliente y húmedo.

Además, a lo largo de la trayectoria, las gotas de todos los tamaños se asientan o se evaporan a velocidades que dependen no solo de su tamaño, sino también del grado de turbulencia y velocidad de la nube de gas, junto con las propiedades del entorno (temperatura, humedad y flujo de aire).

Las gotas que se asientan a lo largo de la trayectoria pueden contaminar las superficies, mientras que el resto permanece atrapado y agrupado en la nube en movimiento.

Finalmente, la nube y su carga útil de gotas pierden impulso y coherencia, y las gotas restantes dentro de la nube se evaporan, produciendo residuos o núcleos de gotas que pueden permanecer suspendidos en el aire durante horas, siguiendo los patrones de flujo de aire impuestos por la ventilación o los sistemas de control climático.

La evaporación de gotitas cargadas de patógenos en fluidos biológicos complejos es poco conocida. El grado y la velocidad de evaporación dependen en gran medida de la temperatura ambiente y las condiciones de humedad, pero también de la dinámica interna de la nube turbulenta junto con la composición del líquido exhalado por el paciente.

Un informe de 2020 de China demostró que las partículas del SARS-CoV-2 se podían encontrar en los sistemas de ventilación en habitaciones de hospital de pacientes con COVID-19.5.

Encontrar partículas de virus en estos sistemas es más consistente con el modelo turbulento, la hipótesis de la nube de gas de transmisión de la enfermedad que con el modelo dicotómico porque explica cómo las partículas de virus viables pueden viajar largas distancias desde los pacientes. Se desconoce si estos datos tienen implicaciones clínicas con respecto a COVID-19.

Implicaciones para la prevención y precaución

Aunque ningún estudio ha evaluado directamente la biofísica de las gotas y la formación de nubes de gas para pacientes infectados con SARS-CoV-2, pueden aplicarse a este patógeno varias propiedades de la nube de gas exhalado y la transmisión respiratoria. De ser así, esta posibilidad puede influir en las recomendaciones actuales destinadas a minimizar el riesgo de transmisión de la enfermedad.

En las últimas recomendaciones de la OMS para COVID-19, se aconseja al personal de atención médica y otro personal que se mantengan a una distancia de 3 pies (1 m) y 6 pies (2 m) de una persona que presente síntomas de enfermedad, como tos y estornudos.

Los CDC recomiendan una separación de 6 pies (2 m) 7,8.

Sin embargo, estas distancias se basan en estimaciones de alcance que no han considerado la posible presencia de una nube de alto momento que transporta las gotas a largas distancias. Dado el modelo dinámico de nube turbulenta las recomendaciones para separaciones de 3 a 6 pies (1-2 m) pueden subestimar la distancia, la escala de tiempo y la persistencia sobre la que viaja la nube y su carga patógena, generando así un rango de exposición potencial subestimado para un trabajador de la salud.

Por estas y otras razones, el uso del EPP adecuado es de vital importancia para los trabajadores de la salud que atienden a pacientes que pueden estar infectados, incluso si están a más de 6 pies de distancia del paciente.

La dinámica de la nube de gas turbulento debería influir en el diseño y el uso recomendado de máscaras quirúrgicas y de otro tipo. Estas máscaras se pueden usar tanto para controlar la fuente (es decir, reducir la propagación de una persona infectada) como para proteger al usuario (es decir, prevenir la propagación a una persona no afectada).

La eficacia protectora de las máscaras N95 depende de su capacidad para filtrar el aire entrante de los núcleos de gotas en aerosol. Sin embargo, estas máscaras solo están diseñadas para un cierto rango de condiciones ambientales y locales y una duración limitada de uso.9

La eficacia de la máscara como control de la fuente depende de la capacidad de la máscara para atrapar o alterar la emisión de nubes de gas de alto momentum con sus agentes patógenos. carga útil. Las velocidades pico de exhalación pueden alcanzar hasta 33 a 100 pies por segundo (10-30 m/s), creando una nube que puede abarcar aproximadamente 23 a 27 pies (7-8 m).

Las máscaras protectoras y de control de fuente, así como otros equipos de protección, deben tener la capacidad de resistir repetidamente el tipo de nube de gas turbulento multifásico de alto momentum que puede ser expulsada durante un estornudo o tos y la exposición de ellos. Las máscaras quirúrgicas y N95 utilizadas actualmente no se prueban para estas características potenciales de emisiones respiratorias.

Existe la necesidad de comprender la biofísica de la transmisión de enfermedades respiratorias de huésped a huésped que explica la fisiología, la patogénesis y la propagación epidemiológica de la enfermedad en el huésped.

La rápida propagación de COVID-19 resalta la necesidad de comprender mejor la dinámica de la transmisión de enfermedades respiratorias al caracterizar mejor las rutas de transmisión, el papel de la fisiología del paciente en su configuración y los mejores enfoques para el control de la fuente para mejorar potencialmente la protección de los trabajadores de primera línea y evitar que la enfermedad se propague a los miembros más vulnerables de la población.

SOURCE

JAMA. March 26, 2020.

Turbulent Gas Clouds and Respiratory Pathogen Emissions

Lydia Bourouiba, PhD

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https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2763852

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April 11, 2020 at 8:23 pm

Community-acquired pneumonia in critically ill very old patients – a growing problem

European Respiratory Review March 2020

Los adultos ≥ 80 años constituyen una proporción creciente de la población mundial.

Actualmente, este subgrupo de pacientes representa un porcentaje importante de pacientes ingresados en  UCI.

La neumonía adquirida en la comunidad (NAC) con frecuencia afecta a adultos muy mayores, sin embargo, no hay recomendaciones específicas para el manejo de pacientes crónicamente enfermos con NAC > 80 años.

La morbilidad múltiple, la polifarmacia, la inmunosenescencia y la fragilidad contribuyen a un mayor riesgo de NAC en esta población.

La NAC en pacientes críticos > 80 años se asocia con una mayor mortalidad a corto y largo plazo, sin embargo, debido a su presentación poco común, el diagnóstico puede ser muy difícil.

El manejo de pacientes con NAC críticamente enfermos debe guiarse por sus características basales, presentación clínica y factores de riesgo para patógenos resistentes a múltiples antimicrobianos.

La hospitalización en cuidados intermedios puede ser una buena opción para pacientes > 80 años críticamente enfermos que no requieren procedimientos invasivos y para quienes las UCI son cuestionables en términos de beneficio.

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https://err.ersjournals.com/content/29/155/190126

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https://err.ersjournals.com/content/errev/29/155/190126.full.pdf

 

April 10, 2020 at 7:45 pm

REVIEW ARTICLE – PCT to Distinguish Viral From Bacterial Pneumonia – Systematic Review and Meta-analysis 

Clin Infect Dis, 1 February 2020, V.70 N.3, P.538–542

Because of the diverse etiologies of community-acquired pneumonia (CAP) and the limitations of current diagnostic modalities, serum procalcitonin levels have been proposed as a novel tool to guide antibiotic therapy. Outcome data from procalcitonin-guided therapy trials have shown similar mortality, but the essential question is whether the sensitivity and specificity of procalcitonin levels enable the practitioner to distinguish bacterial pneumonia, which requires antibiotic therapy, from viral pneumonia, which does not. In this meta-analysis of 12 studies in 2408 patients with CAP that included etiologic diagnoses and sufficient data to enable analysis, the sensitivity and specificity of serum procalcitonin were 0.55 (95% confidence interval [CI], .37–.71; I2 = 95.5%) and 0.76 (95% CI, .62–.86; I2 = 94.1%), respectively. Thus, a procalcitonin level is unlikely to provide reliable evidence either to mandate administration of antibiotics or to enable withholding such treatment in patients with CAP.

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https://academic.oup.com/cid/article/70/3/538/5523199

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March 24, 2020 at 8:47 pm

Detection of Influenza and Other Respiratory Viruses in Air Sampled From a University Campus: A Longitudinal Study

Clinical Infectious Diseases March 2020 V.70 N.5 P.850–858

Background

Respiratory virus–laden particles are commonly detected in the exhaled breath of symptomatic patients or in air sampled from healthcare settings. However, the temporal relationship of detecting virus-laden particles at nonhealthcare locations vs surveillance data obtained by conventional means has not been fully assessed.

Methods

From October 2016 to June 2018, air was sampled weekly from a university campus in Hong Kong. Viral genomes were detected and quantified by real-time reverse-transcription polymerase chain reaction. Logistic regression models were fitted to examine the adjusted odds ratios (aORs) of ecological and environmental factors associated with the detection of virus-laden airborne particles.

Results

Influenza A (16.9% [117/694]) and influenza B (4.5% [31/694]) viruses were detected at higher frequencies in air than rhinovirus (2.2% [6/270]), respiratory syncytial virus (0.4% [1/270]), or human coronaviruses (0% [0/270]). Multivariate analyses showed that increased crowdedness (aOR, 2.3 [95% confidence interval {CI}, 1.5–3.8]; P < .001) and higher indoor temperature (aOR, 1.2 [95% CI, 1.1–1.3]; P < .001) were associated with detection of influenza airborne particles, but absolute humidity was not (aOR, 0.9 [95% CI, .7–1.1]; P = .213). Higher copies of influenza viral genome were detected from airborne particles >4 μm in spring and <1 μm in autumn. Influenza A(H3N2) and influenza B viruses that caused epidemics during the study period were detected in air prior to observing increased influenza activities in the community.

Conclusions

Air sampling as a surveillance tool for monitoring influenza activity at public locations may provide early detection signals on influenza viruses that circulate in the community.

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https://academic.oup.com/cid/article/70/5/850/5432328

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March 24, 2020 at 8:45 pm

Severe Illnesses Associated With Outbreaks of Respiratory Syncytial Virus and Influenza in Adults

Clinical Infectious Diseases March 2020 V.70 N.5 P.773–779

Background

Recent reports have described the contribution of adult respiratory syncytial virus (RSV) infections to the use of advanced healthcare resources and death.

Methods

Data regarding patients aged ≥18 years admitted to any of Maryland’s 50 acute-care hospitals were evaluated over 12 consecutive years (2001–2013). We examined RSV and influenza (flu) surveillance data from the US National Respiratory and Enteric Virus Surveillance System and the Centers for Disease Control and Prevention and used this information to define RSV and flu outbreak periods in the Maryland area. Outbreak periods consisted of consecutive individual weeks during which at least 10% of RSV and/or flu diagnostic tests were positive. We examined relationships of RSV and flu outbreaks to occurrence of 4 advanced medical outcomes (hospitalization, intensive care unit admission, intubated mechanical ventilation, and death) due to medically attended acute respiratory illness (MAARI).

Results

Occurrences of all 4 MAARI-related hospital advanced medical outcomes were consistently greater for all adult ages during RSV, flu, and combined RSV–flu outbreak periods compared to nonoutbreak periods and tended to be greatest in adults aged ≥65 years during combined RSV–flu outbreak periods. Rate ratios for all 4 MAARI-related advanced medical outcomes ranged from 1.04 to 1.38 during the RSV, flu, or combined RSV–flu outbreaks compared to the nonoutbreak periods, with all 95% lower confidence limits >1.

Conclusions

Both RSV and flu outbreaks were associated with surges in MAARI-related advanced medical outcomes (hospitalization, intensive care unit admission, intubated mechanical ventilation, and death) for adults of all ages.

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https://academic.oup.com/cid/article/70/5/773/5427067

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March 24, 2020 at 8:43 pm

Diagnosis and Treatment of Adults with Community-acquired Pneumonia. An Official Clinical Practice Guideline of the American Thoracic Society and Infectious Diseases Society of America

American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine October 1, 2019 V.200 N.7

Background

This document provides evidence-based clinical practice guidelines on the management of adult patients with community-acquired pneumonia.

Methods

A multidisciplinary panel conducted pragmatic systematic reviews of the relevant research and applied Grading of Recommendations, Assessment, Development, and Evaluation methodology for clinical recommendations.

Results

The panel addressed 16 specific areas for recommendations spanning questions of diagnostic testing, determination of site of care, selection of initial empiric antibiotic therapy, and subsequent management decisions. Although some recommendations remain unchanged from the 2007 guideline, the availability of results from new therapeutic trials and epidemiological investigations led to revised recommendations for empiric treatment strategies and additional management decisions.

Conclusions

The panel formulated and provided the rationale for recommendations on selected diagnostic and treatment strategies for adult patients with community-acquired pneumonia.

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https://www.atsjournals.org/doi/10.1164/rccm.201908-1581ST#_i6

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https://www.atsjournals.org/doi/pdf/10.1164/rccm.201908-1581ST

January 21, 2020 at 3:54 pm

Baloxavir marboxil for uncomplicated influenza in adults and adolescents.

N Engl J Med 2018 Sep 6; 379:913.

Hayden FG et al.

BACKGROUND

Baloxavir marboxil is a selective inhibitor of influenza cap-dependent endonuclease. It has shown therapeutic activity in preclinical models of influenza A and B virus infections, including strains resistant to current antiviral agents.

METHODS

We conducted two randomized, double-blind, controlled trials involving otherwise healthy outpatients with acute uncomplicated influenza. After a dose-ranging (10 to 40 mg) placebo-controlled trial, we undertook a placebo- and oseltamivir-controlled trial of single, weight-based doses of baloxavir (40 or 80 mg) in patients 12 to 64 years of age during the 2016–2017 season. The dose of oseltamivir was 75 mg twice daily for 5 days. The primary efficacy end point was the time to alleviation of influenza symptoms in the intention-to-treat infected population.

RESULTS

In the phase 2 trial, the median time to alleviation of influenza symptoms was 23.4 to 28.2 hours shorter in the baloxavir groups than in the placebo group (P<0.05). In the phase 3 trial, the intention-to-treat infected population included 1064 patients; 84.8 to 88.1% of patients in each group had influenza A(H3N2) infection. The median time to alleviation of symptoms was 53.7 hours (95% confidence interval [CI], 49.5 to 58.5) with baloxavir, as compared with 80.2 hours (95% CI, 72.6 to 87.1) with placebo (P<0.001). The time to alleviation of symptoms was similar with baloxavir and oseltamivir. Baloxavir was associated with greater reductions in viral load 1 day after initiation of the regimen than placebo or oseltamivir. Adverse events were reported in 20.7% of baloxavir recipients, 24.6% of placebo recipients, and 24.8% of oseltamivir recipients. The emergence of polymerase acidic protein variants with I38T/M/F substitutions conferring reduced susceptibility to baloxavir occurred in 2.2% and 9.7% of baloxavir recipients in the phase 2 trial and phase 3 trial, respectively.

CONCLUSIONS

Single-dose baloxavir was without evident safety concerns, was superior to placebo in alleviating influenza symptoms, and was superior to both oseltamivir and placebo in reducing the viral load 1 day after initiation of the trial regimen in patients with uncomplicated influenza. Evidence for the development of decreased susceptibility to baloxavir after treatment was also observed. (Funded by Shionogi; JapicCTI number, 153090, and CAPSTONE-1 ClinicalTrials.gov number, NCT02954354. opens in new tab.)

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https://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMoa1716197

 

FDA approves new drug to treat influenza [press release].

Silver Spring, MD: U.S. Food and Drug Administration; Oct 24, 2018. https://www.fda.gov/NewsEvents/Newsroom/PressAnnouncements/ucm624226.htm

December 27, 2019 at 8:23 am

Diagnosis and Treatment of Adults with Community-acquired Pneumonia. An Official Clinical Practice Guideline of the American Thoracic Society and Infectious Diseases Society of America.

Am J Respir Crit Care Med. October 1, 2019  V.200 N.7  e45-e67.

Metlay JP, Waterer GW, Long AC, Anzueto A, Brozek J, Crothers K, et al.

Background

This document provides evidence-based clinical practice guidelines on the management of adult patients with community-acquired pneumonia.

Methods

A multidisciplinary panel conducted pragmatic systematic reviews of the relevant research and applied Grading of Recommendations, Assessment, Development, and Evaluation methodology for clinical recommendations.

Results

The panel addressed 16 specific areas for recommendations spanning questions of diagnostic testing, determination of site of care, selection of initial empiric antibiotic therapy, and subsequent management decisions. Although some recommendations remain unchanged from the 2007 guideline, the availability of results from new therapeutic trials and epidemiological investigations led to revised recommendations for empiric treatment strategies and additional management decisions.

Conclusions

The panel formulated and provided the rationale for recommendations on selected diagnostic and treatment strategies for adult patients with community-acquired pneumonia.

 

Este documento proporciona pautas de práctica clínica basadas en evidencia sobre el manejo de pacientes adultos con NAC.

Métodos

Un panel multidisciplinario realizó revisiones sistemáticas pragmáticas de la investigación relevante y aplicó la metodología de calificación de recomendaciones, evaluación, desarrollo y evaluación para recomendaciones clínicas.

Resultados

El panel abordó 16 áreas específicas para recomendaciones que abarcan preguntas sobre pruebas de diagnóstico, determinación del sitio de atención, selección de terapia ATB empírica inicial y decisiones de manejo posteriores. Aunque algunas recomendaciones permanecen sin cambios con respecto a la guía de 2007, la disponibilidad de resultados de nuevos ensayos terapéuticos e investigaciones epidemiológicas condujo a recomendaciones revisadas para estrategias de tratamiento empírico y decisiones de manejo adicionales.

Conclusiones

El panel formuló y proporcionó la justificación de las recomendaciones sobre estrategias seleccionadas de diagnóstico y tratamiento para pacientes adultos con NAC.

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https://www.atsjournals.org/doi/10.1164/rccm.201908-1581ST#_i6

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https://www.atsjournals.org/doi/pdf/10.1164/rccm.201908-1581ST

November 15, 2019 at 7:59 am

Diagnosis and Treatment of Adults with Community-acquired Pneumonia

Am J Respir Crit Care Med October 1, 2019 V.200 N.7 P.e45–e67

An Official Clinical Practice Guideline of the American Thoracic Society and Infectious Diseases Society of America

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https://www.atsjournals.org/doi/10.1164/rccm.201908-1581ST

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https://www.atsjournals.org/doi/pdf/10.1164/rccm.201908-1581ST

November 10, 2019 at 11:36 am

Age-associated changes in the impact of sex steroids on influenza vaccine responses in males and females 

npj Vaccines 2019 V.4 N.29

            

Vaccine-induced immunity declines with age, which may differ between males and females. Using human sera collected before and 21 days after receipt of the monovalent A/Cal/09 H1N1 vaccine, we evaluated cytokine and antibody responses in adult (18–45 years) and aged (65+ years) individuals. After vaccination, adult females developed greater IL-6 and antibody responses than either adult males or aged females, with female antibody responses being positively associated with concentrations of estradiol. To test whether protection against influenza virus challenge was greater in females than males, we primed and boosted adult (8–10 weeks) and aged (68–70 weeks) male and female mice with an inactivated A/Cal/09 H1N1 vaccine or no vaccine and challenged with a drift variant A/Cal/09 virus. As compared with unvaccinated mice, vaccinated adult, but not aged, mice experienced less morbidity and better pulmonary viral clearance following challenge, regardless of sex. Vaccinated adult female mice developed antibody responses that were of greater quantity and quality and more protective than vaccinated adult males. Sex differences in vaccine efficacy diminished with age in mice. To determine the role of sex steroids in vaccine-induced immune responses, adult mice were gonadectomized and hormones (estradiol in females and testosterone in males) were replaced in subsets of animals before vaccination. Vaccine-induced antibody responses were increased in females by estradiol and decreased in males by testosterone. The benefit of elevated estradiol on antibody responses and protection against influenza in females is diminished with age in both mice and humans.

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https://www.nature.com/articles/s41541-019-0124-6

August 30, 2019 at 7:49 am

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