Αναπνευστικοί ιοί σε ασθενείς με Χρόνια Αποφρακτική Πνευμονοπάθεια (ΧΑΠ): συστηματική ανασκόπηση μοριακών μεθόδων ανίχνευσης και μετα-ανάλυση επιπολασμού και κλινικών επιπτώσεων

Abstract

Background: Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is a major global health burden, characterized by persistent airflow limitation and chronic respiratory symptoms such as dyspnea, cough, and sputum production. It ranks among the top three causes of mortality worldwide and is associated with substantial morbidity, impaired quality of life, and high healthcare costs. A defining feature of COPD is the occurrence of acute exacerbations (AECOPD), which are episodes of sudden clinical deterioration requiring hospitalization or treatment modification. Mounting evidence highlights respiratory viruses as key etiological agents in the pathogenesis of AECOPD, either as primary triggers or as facilitators of secondary bacterial infections. Viruses such as rhinovirus, influenza, respiratory syncytial virus (RSV), and coronaviruses are frequently implicated. The increasing availability of molecular diagnostic tools, especially polymerase chain reaction (PCR)-based assays, has significantly improved our ability to detect viral pathogens in both exacerbation and stable phases of the disease. Nonetheless, there remains substantial heterogeneity in the reported prevalence rates and the clinical consequences of viral detection, reflecting variations in study designs, sample types, detection techniques, and population characteristics. A comprehensive synthesis of the current evidence is therefore essential to better understand the role of viral infections in COPD, inform clinical decision-making, and guide the development of targeted preventive and therapeutic strategies. Objective: This systematic review and meta-analysis aimed to assess the pooled prevalence of respiratory viruses in COPD patients, as detected by molecular methods and to examine the associated clinical outcomes during both exacerbation and stable phases. Methods: This meta-analysis was conducted in accordance with the Cochrane Collaboration methodology and the PRISMA guidelines. A systematic search of published studies was performed in four databases, until recently, using controlled vocabulary terms without language restrictions. The study protocol was pre-registered in PROSPERO and published in BMJ Open. Eligible studies were required to utilize molecular detection techniques for the identification of respiratory viruses in adult populations with a confirmed diagnosis of COPD. Studies focusing on high-risk populations for infections or conducted during the COVID-19 pandemic period were excluded. Data extraction, regarding study and participant characteristics was conducted independently by two reviewers using a standardized data collection form. The methodological quality of the included studies was assessed using the risk of bias tool developed by Hoy et al. (2012). Random-effects meta-analyses were performed to account for anticipated heterogeneity across studies, and pooled prevalence estimates with 95% confidence intervals (CIs) were calculated. Subgroup analyses were performed to compare viral prevalence between exacerbation versus stable COPD phases, exacerbation severity levels, sample types (upper vs. lower respiratory tract) and virus types (e.g., rhinovirus, influenza, RSV, coronavirus). Heterogeneity was assessed using the I² statistic, with values >50% indicating substantial heterogeneity. Sensitivity analyses were performed to evaluate the impact of low-quality studies and publication bias was assessed using funnel plots. Finally, potential sources of heterogeneity in the primary meta-analyses were explored through univariable and multivariable meta-regression analyses.Results: Out of 11,894 titles screened, a total of 93 eligible studies were identified. The pooled prevalence of respiratory viruses during the stable phase of COPD was estimated at 10.18% (95% CI: 6.92%, 13.99%), based on data from 17 studies comprising 3,380 participants. Among stable patients, the most frequently detected viruses were rhinovirus (4.25%, 95% CI: 2.8%, 6%), respiratory syncytial virus (RSV) (3.67%, 95% CI: 1.26%, 7.27%), and influenza virus (1.43%, 95% CI: 0.50%, 2.83%). In contrast, during exacerbations, the pooled prevalence of respiratory viruses was significantly higher at 36.57% (95% CI: 33.58%, 39.60%), derived from 60 studies involving 8,442 participants. Rhinovirus remained the most prevalent (12.22%, 95% CI: 10.14%, 14.46%), followed by influenza virus (7.96%, 95% CI: 4.80%, 11.83%) and RSV (5.29%, 95% CI: 3.92%, 6.87%). Virus detection was more common in moderate (44.07%, 95% CI: 37.66%, 50.59%) than in severe exacerbations (36.21%, 95% CI: 31.12%, 41.46%), although this difference did not reach statistical significance (p = 0.07). Sampling method significantly influenced virus detection rates. During exacerbations, the prevalence of any respiratory virus was higher in lower respiratory tract samples (39.64%, 95% CI: 34.81%, 44.58%) compared to upper respiratory tract samples (32.61%, 95% CI: 28.56%, 36.80%) (group difference = 0.04). This was primarily attributed to a significantly higher prevalence of rhinovirus in lower tract samples (18.42% vs. 9.02%, p<0.001) as well as adenovirus (2.05% vs. 0.57%, p = 0.004). Among stable patients, virus prevalence did not differ significantly by sample type, though numerically it was higher in upper airway specimens (11.58% vs. 6.33%).The most commonly used method for respiratory virus detection in the included studies was qualitative PCR (58%), followed by real-time PCR (49.5%), while 16.1% of the studies utilized advanced analytical technologies such as microarrays, bio-chips, microspheres, and biosensors. The mNGS method was employed in 1% of the studies, while 5 out of 93 studies did not provide clear information regarding the type of PCR method they used. The majority of the studies (56.9%) used multiplex virus detection protocols. Finally, in two-thirds of the studies, in-house protocols were preferred over commercially available ones. Substantial heterogeneity was observed across most meta-analyses and was not resolved through univariable meta-regressions. In multivariable analyses, heterogeneity in stable COPD was partially explained by spirometric severity and inhaled corticosteroid use, while in exacerbation studies, it was largely accounted for by spirometric severity, influenza vaccination status in the prior year, ICS use, and sample type. Notably, heterogeneity in subgroup analyses based on sample site was minimized when FEV₁, ICS use, and influenza vaccination were considered. All funnel plots, except for that of the influenza virus, were symmetrical, indicating a low risk of publication bias. Conclusions: Respiratory viruses, particularly rhinovirus, influenza, and RSV, are frequently detected during COPD exacerbations and are associated with worse clinical outcomes. These findings underscore the need for targeted clinical interventions, such as vaccinations and antiviral therapies, to reduce the frequency and severity of exacerbations. They also highlight the importance of systematically using standardized molecular techniques in the assessment of COPD exacerbations.

Εισαγωγή: Η Χρόνια Αποφρακτική Πνευμονοπάθεια (ΧΑΠ) αποτελεί μείζον θέμα δημόσιας υγείας παγκοσμίως, που χαρακτηρίζεται από επίμονη απόφραξη της ροής του αέρα και χρόνια συμπτώματα όπως δύσπνοια, βήχας και παραγωγή πτυέλων. Είναι μία από τις κυριότερες αιτίες θνησιμότητας παγκοσμίως, συνοδευόμενη από υψηλή νοσηρότητα, μειωμένη ποιότητα ζωής και αυξημένο οικονομικό κόστος. Κεντρικό χαρακτηριστικό της νόσου είναι οι οξείες παροξύνσεις, που επιδεινώνουν αιφνίδια την κλινική εικόνα και συχνά απαιτούν νοσηλεία ή τροποποίηση της θεραπείας. Τα τελευταία χρόνια αυξάνονται οι ενδείξεις που υποδεικνύουν ότι οι αναπνευστικοί ιοί διαδραματίζουν σημαντικό αιτιολογικό ρόλο στην παθογένεση των παροξύνσεων, είτε ως κύριοι εκλυτικοί παράγοντες είτε ως επιβαρυντικοί παράγοντες, μέσω πρόκλησης δευτερογενών βακτηριακών λοιμώξεων. Ιοί όπως ο ρινοϊός, οι ιοί της γρίπης, ο αναπνευστικός συγκυτιακός ιός και οι κορωνοϊοί εμπλέκονται συχνά σε παροξύνσεις της ΧΑΠ. Η αυξημένη διαθεσιμότητα μοριακών διαγνωστικών μεθόδων, και ιδιαίτερα των τεχνικών που βασίζονται στην αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR), έχει βελτιώσει σημαντικά τη δυνατότητα ανίχνευσης αναπνευστικών ιών, τόσο κατά τη σταθερή φάση της νόσου όσο και κατά τις παροξύνσεις. Ωστόσο, εξακολουθεί να υπάρχει σημαντική ετερογένεια ως προς τα ποσοστά επιπολασμού των ιών που αναφέρονται στη βιβλιογραφία και τις κλινικές επιπτώσεις τους. Αυτή αντανακλάται στις διαφορές μεταξύ του σχεδιασμού μελετών, του τύπων δειγμάτων, των διαγνωστικών τεχνικών και των χαρακτηριστικών του πληθυσμού. Είναι επομένως απαραίτητη μια εμπεριστατωμένη σύνθεση της υπάρχουσας βιβλιογραφίας, για την καλύτερη κατανόηση του ρόλου των ιογενών λοιμώξεων στη ΧΑΠ, την ενίσχυση της λήψης κλινικών αποφάσεων και την καθοδήγηση της ανάπτυξης στοχευμένων στρατηγικών πρόληψης και θεραπείας. Σκοπός: Η παρούσα συστηματική ανασκόπηση και μετα-ανάλυση είχε ως στόχο να αξιολογήσει τον συνολικό επιπολασμό των αναπνευστικών ιών σε ασθενείς με ΧΑΠ, των οποίων η ανίχνευση πραγματοποιείται με τη χρήση μοριακών μεθόδων και να διερευνήσει τις συνακόλουθες κλινικές εκβάσεις τόσο κατά τις παροξύνσεις όσο και στη σταθερή φάση της νόσου. Μεθοδολογία: Για τη διεξαγωγή της παρούσας μετα-ανάλυσης, ακολουθήθηκε η μεθοδολογία της Cochrane Collaboration και οι κατευθυντήριες οδηγίες PRISMA. Διενεργήθηκε συστηματική αναζήτηση δημοσιευμένων μελετών σε 4 βάσεις δεδομένων, έως και πρόσφατα, χρησιμοποιώντας ελεγχόμενο λεξιλόγιο χωρίς γλωσσικούς περιορισμούς. Το πρωτόκολλο είχε προεγγραφεί στο PROSPERO και δημοσιεύτηκε στο περιοδικό BMJ Open. Περιλήφθηκαν μελέτες που αξιοποιούσαν μοριακές διαγνωστικές τεχνικές για την ανίχνευση αναπνευστικών ιών σε ενήλικες με επιβεβαιωμένη διάγνωση ΧΑΠ. Αποκλείστηκαν μελέτες σε πληθυσμούς υψηλού κινδύνου μολύνσεων και μελέτες που διενεργήθηκαν στο διάστημα της πανδημίας COVID-19. Η εξαγωγή δεδομένων, για τα χαρακτηριστικά των μελετών και των συμμετεχόντων, πραγματοποιήθηκε ανεξάρτητα από δύο αξιολογητές, με χρήση τυποποιημένου πίνακα. Αξιολογήθηκε η μεθοδολογική ποιότητα των μελετών με το εργαλείο εκτίμησης κινδύνου μεροληψίας των Hoy et al. (2012).Πραγματοποιήθηκαν μετα-αναλύσεις τυχαίων επιδράσεων για να ληφθεί υπόψη η αναμενόμενη ετερογένεια μεταξύ των μελετών, και υπολογίστηκαν συγκεντρωτικές εκτιμήσεις επιπολασμού με 95% διαστήματα εμπιστοσύνης (CI). Επίσης, διεξάχθηκαν αναλύσεις υποομάδων για τη σύγκριση του επιπολασμού μεταξύ διαφορετικών φάσεων της νόσου (παρόξυνση έναντι σταθερής), βαρυτήτων παροξύνσεων, τύπων δειγμάτων (ανώτερο και κατώτερο αναπνευστικό) και τύπων ιών (π.χ. ρινοϊός, ιός της γρίπης, ιός RSV, κορονοϊός). Η ετερογένεια εκτιμήθηκε με τον δείκτη I², με τιμές >50% να υποδεικνύουν υψηλή ετερογένεια. Πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις ευαισθησίας για την εκτίμηση της επίδρασης των μελετών χαμηλής ποιότητας, ενώ η μεροληψία δημοσίευσης αξιολογήθηκε με funnel plots. Τέλος, διερευνήθηκαν πιθανές πηγές ετερογένειας των κύριων μετα-αναλύσεων με χρήση μονομεταβλητών και πολυμεταβλητών αναλύσεων μετα-παλινδρόμησης. Αποτελέσματα: Από τους 11.894 τίτλους που εξετάστηκαν, συμπεριλήφθηκαν 93 μελέτες. Ο συνολικός επιπολασμός των αναπνευστικών ιών κατά τη σταθερή φάση της ΧΑΠ εκτιμήθηκε στο 10,18% (95% CI: 6,92%, 13,99%), από 17 μελέτες με 3.380 συμμετέχοντες. Συχνότερα ανιχνευθέντες ιοί ήταν ο ρινοϊός (4,25%, 95% CI: 2,8%, 6%), ο ιός RSV (3,67%, 95% CI: 1,26%, 7,27%), και ο ιός της γρίπης (1,43%, 95% CI: 0,50%, 2,83%). Αντίθετα, κατά τις παροξύνσεις, ο συνολικός επιπολασμός των ιών ήταν σημαντικά υψηλότερος: 36,57% (95% CI: 33,58%, 39,60%), από 60 μελέτες με 8.442 συμμετέχοντες. Ο ρινοϊός ήταν ο επικρατέστερος (12,22%, 95% CI: 10,14%, 14,46%), ακολουθούμενος από τον ιό της γρίπης (7,96%, 95% CI: 4,80%, 11,83%) και τον ιό RSV (5,29%, 95% CI: 3,92%, 6,87%). Οι ιοί ανιχνεύονταν συχνότερα σε μέτριες παροξύνσεις (44,07%, 95% CI: 37,66%, 50,59%) συγκριτικά με σοβαρές (36,21%, 95% CI: 31,12%, 41,46%), χωρίς όμως στατιστικά σημαντική διαφορά (p=0,07). Η μέθοδος δειγματοληψίας επηρέαζε σημαντικά τον επιπολασμό των ιών. Στις παροξύνσεις, τα δείγματα από το κατώτερο αναπνευστικό ανέδειξαν υψηλότερο επιπολασμό (39,64%, 95% CI: 34,81%, 44,58%) σε σχέση με το ανώτερο (32,61%, 95% CI: 28,56%, 36,80%) (διαφορά: 0,04). Η διαφορά οφειλόταν κυρίως στον ρινοϊό (18,42% vs. 9,02%, p<0,001) και τον αδενοϊό (2,05% vs. 0,57%, p=0,004). Στους ασθενείς με σταθερή ΧΑΠ, δεν παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά του επιπολασμού των ιών με βάσει τον τύπο του δείγματος, αν και αριθμητικά τα δείγματα από το ανώτερο αναπνευστικό είχαν υψηλότερη θετικότητα (11,58% vs. 6,33%).Η πιο συχνή μέθοδος ανίχνευσης αναπνευστικών ιών που εφαρμόστηκε στις συμπεριληφθείσες μελέτες ήταν η ποιοτική PCR (58%), ακολoυθούμενη από τη real-time PCR (49,5%), με το 16,1% των μελετών να αξιοποιεί νέες τεχνολογίες ανάλυσης, όπως μικροσυστοιχίες, μικροσφαιρίδια και βιοαισθητήρα. Το 1% των μελετών επέλεξε τη μέθοδο mΝGS ενώ 5/93 μελέτες δεν παρείχαν σαφή δεδομένα για τον τύπο PCR που εφάρμοσαν. Στην πλειοψηφία των μελετών, ποσοστό ίσο με 56,9%, χρησιμοποιήθηκαν πρωτόκολλα πολυπλεκτικής (multiplex) PCR για την ανίχνευση των ιών. Τέλος, στα 2/3 των μελετών επιλέχθηκε η εφαρμογή in-house έναντι εμπορικά διαθέσιμων πρωτοκόλλων. Σημαντική ετερογένεια παρατηρήθηκε σε όλες σχεδόν τις μετα-αναλύσεις. Σε πολυμεταβλητές αναλύσεις μετα-παλινδρόμησης, η ετερογένεια στη σταθερή ΧΑΠ εξηγούταν μερικώς από τη σπιρομετρική βαρύτητα και τη χρήση εισπνεόμενων κορτικοστεροειδών (ICS), ενώ στις παροξύνσεις από τη σπιρομετρική βαρύτητα, τον εμβολιασμό κατά της γρίπης, τη χρήση ICS και τον τύπο δείγματος. Ωστόσο, η ετερογένεια στις αναλύσεις υποομάδων βάσει του τύπου δείγματος μειώθηκε όταν ελήφθησαν υπόψη η τιμή του FEV₁, η χρήση εισπνεόμενων ICS και ο εμβολιασμός κατά της γρίπης. Όλα τα funnel plots, με εξαίρεση του ιού της γρίπης, ήταν συμμετρικά, υποδεικνύοντας χαμηλό κίνδυνο μεροληψίας δημοσίευσης. Συμπεράσματα: Οι αναπνευστικοί ιοί, ιδίως ο ρινοϊός, ο ιός της γρίπης και ο ιός RSV, ανιχνεύονται συχνά κατά τις παροξύνσεις της ΧΑΠ και συνδέονται με δυσμενέστερες κλινικές εκβάσεις. Τα ευρήματα υποστηρίζουν την ανάγκη για στοχευμένες κλινικές παρεμβάσεις, όπως εμβολιασμοί και αντι-ιικές θεραπείες, που θα μειώσουν τη συχνότητα και σοβαρότητα των παροξύνσεων. Αναδεικνύεται επίσης η σημαντικότητα της συστηματικής χρήσης τυποποιημένων μοριακών τεχνικών στην αξιολόγηση των παροξύνσεων της ΧΑΠ.