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. 2015 Jul-Aug;41(4):343–350. doi: 10.1590/S1806-37132015000004462
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Clinical characteristics of children and adolescents with severe therapy-resistant asthma in Brazil *

Andrea Mendonça Rodrigues 1, Cristian Roncada 1, Giovana Santos 2, João Paulo Heinzmann-Filho 1, Rodrigo Godinho de Souza 2, Mauro Henrique Moraes Vargas 1, Leonardo Araújo Pinto 3, Marcus Herbert Jones 3, Renato Tetelbom Stein 3, Paulo Márcio Pitrez 3
PMCID: PMC4635954  PMID: 26398754

Abstract

Objective:

To describe the clinical characteristics, lung function, radiological findings, and the inflammatory cell profile in induced sputum in children and adolescents with severe therapy-resistant asthma (STRA) treated at a referral center in southern Brazil.

Methods:

We retrospectively analyzed children and adolescents (3-18 years of age) with uncontrolled STRA treated with high-dose inhaled corticosteroids and long-acting ß2 agonists. We prospectively collected data on disease control, lung function, skin test reactivity to allergens, the inflammatory cell profile in induced sputum, chest CT findings, and esophageal pH monitoring results.

Results:

We analyzed 21 patients (mean age, 9.2 ± 2.98 years). Of those, 18 (86%) were atopic. Most had uncontrolled asthma and near-normal baseline lung function. In 4 and 7, induced sputum was found to be eosinophilic and neutrophilic, respectively; the inflammatory cell profile in induced sputum having changed in 67% of those in whom induced sputum analysis was repeated. Of the 8 patients receiving treatment with omalizumab (an anti-IgE antibody), 7 (87.5%) showed significant improvement in quality of life, as well as significant reductions in the numbers of exacerbations and hospitalizations.

Conclusions:

Children with STRA present with near-normal lung function and a variable airway inflammatory pattern during clinical follow-up, showing a significant clinical response to omalizumab. In children, STRA differs from that seen in adults, further studies being required in order to gain a better understanding of the disease mechanisms.

Keywords: Allergy and immunology, Inflammation, Sputum, Respiratory function tests

Introduction

Asthma is a chronic lower airway disease that affects approximately 300 million people worldwide-children accounting for 60% of all cases-resulting in more than 250,000 deaths per year.1 In some developing countries, particularly in Latin America, the prevalence of asthma in children is high.2 Currently, one of the most important aspects of asthma is how it affects the quality of life of patients. This occurs specifically in individuals with uncontrolled asthma and is more closely related to cases that are more severe, resulting in substantial costs to society.3

In children, difficult-to-control asthma is the greatest clinical challenge, its estimated prevalence being 0.5% in school-age children and approximately 5% among children with asthma.4 Children with difficult-to-control asthma have frequent exacerbations, daily symptoms, and impaired quality of life, all of which have a major impact on medical care. In addition, difficult-to-control asthma results in school absenteeism, hospitalizations, and financial costs to families and society. Children with difficult-to-control asthma are defined as those in whom the disease remains uncontrolled despite the use of high-dose inhaled corticosteroids and other control drugs.5

In such patients, the most complex and difficult-to-treat clinical presentation is severe therapy-resistant asthma (STRA), which requires a thorough approach. Children with STRA require systematic evaluation to rule out other chronic lung diseases, correct the inhalation technique, evaluate adherence to treatment, and manage comorbidities and important environmental factors. The only treatment options for such patients are omalizumab (an anti-IgE antibody) and continuous oral corticosteroid use.6 Unfortunately, STRA in children has yet to be fully understood, and it appears to be different from STRA in adults.7 Few studies have specifically described the clinical characteristics of children with STRA(8,9) and analyzed in detail the mechanisms responsible for this severe presentation of asthma.(10-12) In addition, no studies have described STRA in children from developing countries, and it should be taken into account that the prevalence of severe asthma is high in continent-sized countries, such as Brazil.13 Therefore, the objective of the present retrospective study was to describe patient clinical characteristics, lung function, radiological findings, and airway inflammation in children and adolescents with STRA treated at a referral center in southern Brazil.

Methods

We retrospectively analyzed children and adolescents followed for at least 6 months at monthly visits to a referral center in a tertiary care hospital in southern Brazil; all of the patients had been diagnosed with STRA.7 The inclusion criteria were as follows: 1) children and adolescents 3-18 years of age diagnosed with asthma; 2) use of at least 800 µg of budesonide or equivalent in combination with a long-acting ß2 agonist; 3) appropriate management of treatable comorbidities (particularly chronic rhinosinusitis and gastroesophageal reflux); 4) correct inhalation technique, as determined at each visit during the initial 6 months of follow-up; 5) good adherence to treatment, as determined by the treatment team; and, finally, 6) meeting at least one of the following criteria for uncontrolled asthma: a) chronic symptoms (cough, wheezing, and dyspnea); b) three or more exacerbations in recent months; c) frequent need for short-acting ß2 agonist use; d) reduced lung function that cannot be reversed with treatment; and e) need for continuous oral corticosteroid use. Children and adolescents diagnosed with other diseases (cystic fibrosis, post-infectious bronchiolitis obliterans, immunodeficiency, and congenital heart disease, among others) and those with significant cognitive impairment were excluded. Sweat tests were performed, and blood samples were collected for blood workup, platelet counts, determination of immunoglobulin levels, and HIV testing. Patients with a body mass index above the 95th percentile on the US Centers for Disease Control and Prevention clinical growth charts were considered obese.14

Spirometry was performed at all visits, provided that the patients had no symptoms of exacerbation or viral respiratory infection. The first spirometry performed at the referral center and another, performed 6 months after treatment optimization, were chosen, provided that the patients had no symptoms of viral respiratory infection. All tests were performed in accordance with the American Thoracic Society/European Respiratory Society technical standards and acceptability/reproducibility criteria for children.15 A Koko spirometer (Ferraris Respiratory, Louisville, CO, USA) was used. FVC, FEV1, FEV1/FVC, and FEF25-75% were presented as Z scores, the reference values being those proposed by the Global Lung Initiative.16 Bronchodilator response was defined as an increase in FEV1 of at least 10%.

At baseline, all patients underwent skin prick tests for sensitivity to aeroallergens (IPI ASAC Brasil(r), São Paulo, Brazil). The tests were performed on the forearm, with single drops of saline and histamine, as well as of dilutions of Dermatophagoides pteronyssinus, D. farinae, Blomia tropicalis, cockroach allergens, dog dander, cat dander, fungi, and grass, all of which were placed 2 cm apart. Aspergillus fumigatus extract was included in cases of total IgE > 2,000 IU/mL or total IgE = 1,000-2,000 IU/mL and bronchiectasis on chest CT scans. Subsequently, for each allergen, a skin prick test was performed with a device that limits skin penetration. The reading was performed 15-20 min later. The absence of papules indicated that the test was negative; the presence of papules ≥ 3 mm in diameter indicated that the test was positive. Atopic patients were defined as those with a positive response to at least one allergen.

Sputum induction was performed at baseline and at 3-6 months of follow-up. The procedure was controlled by spirometry. Nebulization with hypertonic saline (4.5%) was performed four times, each lasting 5 min. The procedure was terminated at 20 min or if FEV1 fell by 20% or more. Patients were instructed to cough and expectorate the sputum into a container after each nebulization. Clumps of sputum were immediately separated and diluted in Dulbecco's PBS and DTT and filtered with a 60-µm filter. After centrifugation at 2,000 rpm for 2 min, the supernatant was removed and the precipitate was resuspended in 1 mL of Dulbecco's PBS. Differential cell counts were performed on slides stained with May-Grünwald-Giemsa after cytocentrifugation of the suspension (at 500 rpm for 5 min). A total of 400 cells were counted, and the results were expressed as percentages. Samples in which the proportion of squamous epithelial cells was > 20% were considered to have originated from the upper airways and were discarded. Sputum samples in which the proportion of squamous epithelial cells was ≤ 20% were classified as paucigranulocytic (< 2% of eosinophils and < 54% of neutrophils), eosinophilic (> 2% of eosinophils and < 54% of neutrophils), neutrophilic (< 2% of eosinophils and > 54% of neutrophils), or mixed (> 2% of eosinophils and > 54% of neutrophils).17

During clinical follow-up, all patients underwent chest CT (as recommended by the medical treatment team) and were evaluated by a radiologist. Esophageal pH monitoring was requested by the treatment team, and all results were interpreted by the same pediatric gastroenterologist. Gastroesophageal reflux disease (GERD) was defined as the presence of at least one of the following: 1) at least one reflux episode lasting > 20 min; 2) temporal association of more than 50% of signs and symptoms with episodes of acid reflux; 3) reflux index > 10%; and 4) mean duration of reflux episodes during sleep (ZMD index) > 3.8 min/episode.

At the monthly visits, the Asthma Control Test (ACT) was applied for the patients who were over 12 years of age. The ACT is a five-item questionnaire addressing symptoms, rescue medication use, and the effect of asthma on activities of daily living; an ACT score of < 20 indicates uncontrolled asthma.18 The only ACT scores that were included in the present study were those of the patients to whom the ACT was administered more than five consecutive times (once at each clinical visit).

Categorical variables were presented as absolute and relative frequencies. Continuous variables were presented as mean and standard deviation or as median and interquartile range, depending on the distribution of the variable of interest. A Student's t-test for dependent samples was used in order to compare lung function variables, according to the distribution of the variable of interest. The level of significance was set at p < 0.05.

The objectives of the study were explained to the patients and their parents or legal guardians, and written informed consent was obtained from all participants. The study was approved by the local research ethics committee.

Results

A total of 21 children and adolescents with STRA were selected. Of those, 10 (47.6%) were male. The mean age was 9.2 2.98 years. The characteristics of the patients are presented in Table 1. Of the 21 patients, 2 (9.5%) were using continuous oral corticosteroids. All participants had asthma symptoms nearly every day (including nocturnal symptoms and symptoms during exercise), as well as frequent exacerbations. Half of the participants had a history of more than one hospitalization for asthma, their quality of life and that of their family members being severely impaired. Total serum IgE levels varied widely; 12 (63.2%) of 19 participants had values > 500 IU/mL.

Table 1. Characteristics of the children and adolescents with severe therapy-resistant asthma.a .

Variables Patients
(N = 21)
Male gender, n (%) 10 (47.6)
Age, years 9.20 2.98
Family history of asthma 21 (100.0)
Household smoking 8 (38.0)
Allergic rhinitis 21 (100.0)
Atopic dermatitis 4 (19.0)
Obesity 5 (23.8)
Age at symptom onset, years 1.14 0.95
GERD symptoms 3 (14.3)
Continuous oral corticosteroid use 5 (23.8)
Montelukast use 6 (25.6)
History of hospitalization 11 (52.4)
Serum IgE, IU/mLb
< 30 0 (0.0)
30-500 7 (36.8)
> 500 12 (63.2)
Bronchodilator response 6 (25.6)
Abnormal pH monitoring resultsc 6 (60.0)

GERD: gastroesophageal reflux disease. aValues expressed as n (%) or mean SD. bn = 19. cn = 10.

Omalizumab was used in 8 patients (38.1%) and was discontinued more than 12 months later in only 1, who had no clinical response to the drug. The remaining patients showed significant clinical improvement, with no further hospitalizations or frequent exacerbations. Of the 8 patients who received omalizumab, 3 (37.5%) became asymptomatic. There were no reports of adverse events in those patients. Because they were not atopic, because they were under 6 years of age, or because their total serum IgE levels were outside the recommended range, 13 of the 21 participants did not receive omalizumab. Only 1 participant was receiving continuous macrolide antibiotic therapy. That participant was under 6 years of age and therefore did not receive omalizumab. Nevertheless, despite being atopic, the participant showed clinical improvement with the use of continuous azithromycin (three times a week).

In 17 (85%) of 20 participants, skin prick test results were positive. The most common allergens were house dust mite and cockroach allergens. Cat and dog allergens were uncommon. The skin prick test for sensitivity to A. fumigatus was performed in 5 patients, and all had negative results (Figure 1).

Figure 1. Proportion of severe therapy-resistant asthma patients (n = 20) with positive skin prick test results (first black column) and proportions of specific allergens in those patients (n = 17). The test for sensitivity to Aspergillus fumigatus was performed in only 5 patients.

Figure 1

With regard to lung function, all patients had flow-volume curves within normal limits or mild obstructive lung disease. This variation was found in the same patients in the second spirometry, performed approximately 6 months after the first, when pre-bronchodilator curves were evaluated. Among lung function variables, FVC was found to be lower after treatment optimization. There was no significant difference between the two measurements regarding the variables most closely related to bronchial obstructive disease (Figure 2).

Figure 2. Lung function in children and adolescents with severe therapy-resistant asthma (n = 21) at baseline and at 6 months after treatment optimization. The variables are from pre-bronchodilator curves and are expressed as Z scores for the Global Lung Initiative reference values. *p = 0.015 .

Figure 2

Esophageal pH monitoring was performed in 10 patients. In 6 (60%), esophageal pH monitoring revealed GERD, but only 1 patient appeared to show clinical improvement of asthma after the initiation of treatment with omeprazole, which was preceded by the optimization of inhaled asthma therapy.

Sputum induction was performed in 18 patients but was successful in only 13 (73%). In the remaining patients, the sample was insufficient or originated from the upper airways. Of the 13 patients in whom sputum induction was successful, 2 had a paucigranulocytic inflammatory phenotype, 4 had an eosinophilic inflammatory phenotype, and 7 had a neutrophilic inflammatory phenotype (Figure 3). The inflammatory cell profile changed in 4 (67%) of the 6 patients in whom sputum examination was successfully repeated, having changed from an eosinophilic profile to a neutrophilic profile in 1, from a neutrophilic profile to a paucigranulocytic profile in 1, from a paucigranulocytic profile to a neutrophilic profile in 1, and from an eosinophilic profile to a mixed profile in 1. Sputum induction did not result in significant adverse events in any of the patients.

Figure 3. Success rate in the 18 patients who underwent sputum induction and proportions of inflammatory cell profiles in the patients in whom sputum induction was successful (n = 13).

Figure 3

Chest CT scans were performed in 16 patients. Mild bronchiectasis was found in only 1 patient. Air trapping, atelectasis, and bronchial wall thickening were found in 10. Ground-glass opacities were found in 2 patients, and hiatal hernia was an incidental finding in 1 patient. Chest CT scans were normal in 3 (18.8%) of the 16 patients.

With regard to the ACT, 6 patients were over 12 years of age and were administered the questionnaire more than five consecutive times. Figure 4 shows that uncontrolled asthma (an ACT score of < 20) predominated despite treatment optimization during follow-up.

Figure 4. In A, median Asthma Control Test (ACT) scores (solid horizontal bars) for the patients to whom the ACT was administered at consecutive medical visits. In B, frequency of events in which patients were considered to have controlled asthma (an ACT score ≥ 20) or uncontrolled asthma (an ACT score of < 20) at consecutive visits during which the ACT was administered (n = 6).

Figure 4

Discussion

In the last decade, many studies have focused on severe asthma in adults, describing multiple phenotypes/endotypes and complex, difficult-to-treat clinical presentations.(7,19,20) Few studies have described the clinical characteristics of children with STRA,(8,9) and none have involved populations of children in developing countries. Chief among the few mechanisms of STRA investigated in children are reduced Th2 response, increased IL-33 expression, and reduced IL-10 expression. (10-12) It is of note that, although STRA accounts for only a small proportion of all cases of asthma in children, the fact that the quality of life of children with STRA is significantly impaired results in high (direct and indirect) costs to society and warrants future investment in research into STRA in children. Ours is the first study to describe the clinical phenotype of STRA in children and adolescents in urban areas of a large city in southern Brazil.

In the present study, most (85%) of the children had atopic asthma, with early disease onset, and a significant proportion (nearly 25%) was obese, findings that are similar to those in children with STRA in developed countries.(8,9) The number of phenotypes appears to be greater in adults with severe asthma than in children with severe asthma, as does the complexity of phenotype combinations. (8,9,20) In our study, the most common allergens were house dust mite and cockroach allergens. Cat, dog, and fungal allergens were uncommon, a finding that was reported by our research group in a previous study of children with asthma in the same region. 21 The chest CT findings were consistent with chronic inflammatory bronchial obstructive disease, consistent with severe asthma, and did not greatly contribute to the diagnosis. Although chest CT is formally recommended for all asthma patients, this recommendation has been questioned in children with STRA.7

The most interesting findings of our study were those related to the lung function of the patients and the airway inflammatory profile. The spirometry tests performed when the patients had no exacerbations showed mild obstructive changes in most cases. In adults, severe asthma is closely associated with major lung function changes, which are not observed in children, as previously described.(22,23) With regard to the natural history of the disease, lung function impairment appears to become more severe in early adulthood. This does not mean that histopathological changes, such as bronchial remodeling, do not appear early in life, particularly in preschool-age children, and are already present in school-age children and adolescents, as demonstrated in previous studies involving transbronchial biopsies.(24,25) Given the near-normal baseline lung function and the lack of disease control in such patients, it is necessary to gain a better understanding of the obstructive mechanisms in order to use new therapies. One hypothesis to explain this finding is that children with STRA have excessively labile bronchomotor tone, which might explain the lack of significant spirometric changes in patients with frequent symptoms.

Induced sputum allows noninvasive evaluation of lower airway inflammation in asthma patients and has been used in studies of children with asthma.(26,27) We obtained samples that were adequate for analysis in 72% of the cases; the inflammatory cell profile varied widely, with neutrophilic airway inflammation predominating. In addition, unlike what is commonly observed in adults, our results, together with the findings of another study,17 suggest that the inflammatory cell profile of children with severe asthma varies over time. This can be explained by the neutrophil component, which is possibly secondary to frequent (often subclinical) viral respiratory infections in this age group. Given that the characteristics of induced sputum are more stable in adults than in children, sputum induction is rarely indicated in the management of severe asthma in children.7 However, it can be a useful clinical tool in specific patients, particularly those with a nonatopic neutrophilic phenotype.

One comorbidity that is widely studied in children with severe asthma is GERD. Severe asthma and GERD often coexist.(6,28) Few (14%) of our patients had GERD-specific complaints. However, esophageal pH monitoring revealed that a larger number of patients appeared to have GERD. The results of esophageal pH monitoring should always be interpreted with caution, and clinical correlations should be established. It remains unclear whether such patients should receive pharmacological treatment for GERD. However, in children with severe asthma, the treatment of GERD does not appear to result in clinical improvement in respiratory symptoms and is not commonly indicated.6 At our referral center, esophageal pH monitoring in children with severe asthma is currently reserved for those with high clinical suspicion and symptoms suggestive of GERD.

Children with STRA are a major clinical challenge because the proportion of patients with uncontrolled disease is high despite the use of high-dose corticosteroids. In such individuals, the goal is to achieve the best possible degree of asthma control and to minimize the potential adverse effects of corticosteroids; however, it should be borne in mind that, given the heterogeneous characteristics of the disease, treatment success rates generally vary.1 Children with STRA frequently do not respond well to corticosteroid therapy and therefore require high-dose corticosteroids. One alternative that has emerged in the last decade is omalizumab, a humanized monoclonal anti-IgE antibody that blocks one of the domains of the heavy chain of the Fc portion of free IgE. This high affinity for the Fc portion of IgE competes with mast cell and basophil receptors, inhibiting the inflammatory response.(6,29) In children with STRA, including inner-city residents in the USA, omalizumab reduces corticosteroid doses, exacerbations, and hospitalizations.(29,30) In our study, 7 (88%) of 8 children responded clinically to omalizumab, as determined by the medical team, with omalizumab treatment reducing the number of exacerbations and preventing further hospitalizations. There were no adverse events related to the use of omalizumab in those patients during the study period. A recent multicenter real-life study conducted in France showed a 72% reduction in exacerbations in children with severe asthma treated with omalizumab.31

In our study, the patients in whom omalizumab was contraindicated (because of their age, IgE levels, or lack of allergen sensitization) were started on empirical treatment with continuous macrolide antibiotic therapy (azithromycin), and only 1 patient had a clinical response. No other therapeutic alternatives, such as antifungal agents, immunomodulators, and cytotoxic drugs, were used at our referral center. The most recent international guidelines for severe asthma in adults and children do not recommend the use of macrolides or other alternative drugs.7

The major limitation of our study is its descriptive and retrospective nature. However, given that our objective was to describe for the first time a sample of children with STRA from a developing country, we believe that this limitation is of minor concern, particularly because all data and variables were prospectively collected in a database by the authors during medical visits.

In conclusion, the present study is the first to describe a sample of children and adolescents with STRA from an urban area of a developing country. Although the clinical characteristics of these children and adolescents are similar to the characteristics of those from developed countries, the mechanisms of and risk factors for severe asthma, particularly lung function, bronchial inflammation, and the immune response, should be further investigated in larger multicenter longitudinal studies.

Footnotes

Financial support: None.

*

Study carried out at the Instituto de Pesquisas Biomédicas, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul - PUCRS - Porto Alegre (RS) Brasil.

References

J Bras Pneumol. 2015 Jul-Aug;41(4):343–350. [Article in Portuguese]

Características clínicas de crianças e adolescentes brasileiros com asma grave resistente a terapia *

Andrea Mendonça Rodrigues 1, Cristian Roncada 1, Giovana Santos 2, João Paulo Heinzmann-Filho 1, Rodrigo Godinho de Souza 2, Mauro Henrique Moraes Vargas 1, Leonardo Araújo Pinto 3, Marcus Herbert Jones 3, Renato Tetelbom Stein 3, Paulo Márcio Pitrez 3

Resumo

Objetivo:

Descrever as principais características clínicas, a função pulmonar, as características radiológicas e o perfil inflamatório do escarro induzido de crianças e adolescentes com asma grave resistente a terapia (AGRT) tratados em um centro de referência do sul do Brasil.

Métodos:

Foram analisadas retrospectivamente crianças e adolescentes de 3-18 anos com diagnóstico de AGRT não controlada acompanhados durante pelo menos 6 meses e tratados com doses elevadas de corticoide inalatório associado a um ß2-agonista de longa duração. Foram coletados prospectivamente dados relativos ao controle da doença, função pulmonar, teste cutâneo para alérgenos, perfil inflamatório do escarro induzido, TC de tórax e pHmetria esofágica.

Resultados:

Foram analisados 21 pacientes (média de idade: 9,2 2,98 anos). Dos 21, 18 (86%) eram atópicos. A maioria apresentava asma não controlada e função pulmonar basal próxima do normal. Em 4 e 7 pacientes, o escarro induzido revelou-se eosinofílico e neutrofílico, respectivamente, e 67% dos pacientes que repetiram o exame apresentaram mudança no perfil inflamatório. Dos 8 pacientes que receberam omalizumabe (um anticorpo anti-IgE), 7 (87,5%) apresentaram melhora importante da qualidade de vida, com redução importante das exacerbações e hospitalizações.

Conclusões:

Crianças com AGRT apresentam função pulmonar próxima do normal e padrão inflamatório das vias aéreas variável durante o seguimento clínico, com importante resposta clínica ao omalizumabe. A AGRT em crianças difere da AGRT em adultos, e são necessários mais estudos para esclarecer os mecanismos da doença.

Descritores: Alergia e imunologia, Inflamação, Escarro, Testes de função respiratória


Introdução

A asma é uma doença crônica das vias aéreas inferiores que acomete cerca de 300 milhões de pessoas em todo o mundo (em 60% dos casos, crianças), com mais de 250.000 óbitos por ano.1 Em alguns países em desenvolvimento, particularmente na América Latina, a prevalência de asma em crianças é elevada.2 Atualmente, um dos aspectos mais importantes da asma é o comprometimento da qualidade de vida do paciente. Isso ocorre especificamente em indivíduos com doença não controlada e está mais associado aos casos de maior gravidade, com elevados custos para a sociedade.3

A asma de difícil controle em crianças representa o maior desafio clínico, com prevalência estimada em 0,5% na população escolar (aproximadamente 5% das crianças com asma).4 Crianças com asma de difícil controle apresentam exacerbações frequentes, sintomas diários e piora da qualidade de vida, com grande impacto no atendimento médico, além de perda escolar, hospitalizações e custos financeiros para a família e sociedade. Crianças com asma de difícil controle são aquelas nas quais a doença permanece não controlada mesmo com doses altas de corticoide inalatório e outros medicamentos controladores.5

Nesse grupo de pacientes, a apresentação clínica mais complexa e difícil de tratar é a asma grave resistente à terapia farmacológica (AGRT), que exige uma abordagem minuciosa. Crianças com AGRT requerem uma avaliação sistemática para exclusão de outras doenças pulmonares crônicas, correção da técnica inalatória, avaliação da adesão ao tratamento e manejo de comorbidades e fatores ambientais importantes. As poucas alternativas de tratamento para esses pacientes são o omalizumabe (um anticorpo anti-IgE) e o corticoide oral contínuo.6 Infelizmente, a AGRT em crianças é ainda muito pouco entendida e parece ser diferente da AGRT em adultos.7 Existem poucos estudos descrevendo especificamente as características clínicas de crianças com AGRT(8,9) e analisando em maior detalhe os mecanismos responsáveis por essa apresentação tão grave da doença.(10-12) Além disso, não existem estudos descrevendo a AGRT em crianças de países em desenvolvimento, e deve-se levar em conta que países de tamanho continental, como o Brasil, apresentam elevada prevalência de asma grave.13 Assim, o objetivo do presente estudo foi descrever retrospectivamente as principais características clínicas, a função pulmonar, as características radiológicas e a inflamação das vias aéreas de crianças e adolescentes com AGRT acompanhados em um centro de referência no sul do Brasil.

Métodos

Foram analisados retrospectivamente crianças e adolescentes acompanhados durante pelo menos 6 meses, em visitas mensais, em um centro de referência de um hospital terciário no sul do Brasil, todas elas com diagnóstico de AGRT.7 Os critérios de inclusão dos pacientes foram os seguintes: 1) crianças e adolescentes de 3-18 anos com diagnóstico de asma; 2) uso de, no mínimo, 800 µg de budesonida ou equivalente associada a ß2-agonista de longa duração; 3) manejo adequado das comorbidades tratáveis (particularmente rinossinusite crônica e refluxo gastroesofágico); 4) técnica de inalação adequada, verificada em cada consulta realizada durante o período inicial de 6 meses; 5) boa adesão ao tratamento, avaliada pela equipe assistencial; e, finalmente, 6) preenchimento de pelo menos um dos seguintes critérios de ausência de controle da doença: a) sintomas crônicos (tosse, sibilos ou dispneia); b) três ou mais exacerbações nos últimos meses; c) necessidade frequente de ß2-agonista de curta duração; d) função pulmonar reduzida e não reversível com tratamento; ou e) necessidade de uso de corticoide oral contínuo. Foram excluídos crianças e adolescentes com diagnóstico de outras doenças (fibrose cística, bronquiolite obliterante pós-infecciosa, imunodeficiências, cardiopatias congênitas etc.) ou alteração cognitiva importante. Foram realizados teste do suor e coleta de sangue para hemograma, plaquetas, imunoglobulinas e anti-HIV. Foram considerados obesos os pacientes com índice de massa corpórea acima do percentil 95 das curvas dos Centers for Disease Control and Prevention dos EUA.14

Espirometrias foram realizadas em todas as consultas, sempre com os pacientes sem sintomas de exacerbação ou infecção respiratória viral. Foram escolhidas a primeira espirometria feita no centro de referência e outra, realizada 6 meses após a otimização do tratamento, sempre com o paciente sem sintomas de infecção respiratória viral. Os procedimentos técnicos e os critérios de aceitabilidade e reprodutibilidade dos exames seguiram as recomendações da American Thoracic Society e da European Respiratory Society para crianças.15 Foi usado um espirômetro Koko (Ferraris Respiratory, Louisville, CO, EUA). A CVF, o VEF1, a relação VEF1/CVF e o FEF25-75% foram apresentados na forma de escore Z, com os valores de referência da Global Lung Initiative.16 Considerou-se que houve resposta ao broncodilatador quando houve pelo menos 10% de aumento do VEF1.

Os pacientes foram submetidos a teste cutâneo para aeroalérgenos (IPI ASAC Brasil(r), São Paulo, Brasil) no início da avaliação clínica. O teste cutâneo foi realizado no antebraço, com gotas únicas (a cada 2 cm) de soro fisiológico, histamina, e os diluentes do extrato de Dermatophagoides pteronyssinus, D. farinae, Blomia tropicalis, alérgenos de barata, epitélio de cão, epitélio de gato, fungos e gramíneas. O extrato de Aspergillus fumigatus era incluído em casos de IgE total > 2.000 UI/ml ou de IgE total = 1.000-2.000 UI/ml e presença de bronquiectasias na TC de tórax. Posteriormente, realizava-se um teste cutâneo de puntura para cada alérgeno com um dispositivo que limita o grau de penetração na pele. A leitura era feita 15-20 min depois. Na ausência de pápula, o teste era considerado negativo; a presença de pápulas com diâmetro ≥ 3 mm indicava teste positivo. O paciente era considerado atópico se apresentasse resposta positiva a pelo menos um alérgeno.

Realizou-se indução de escarro no início do acompanhamento e 3-6 meses depois. O procedimento era controlado por espirometria. Eram realizadas quatro nebulizações de 5 min de duração com solução salina hipertônica (4,5%). O procedimento terminava aos 20 min ou se houvesse queda do VEF1 ≥ 20%. O paciente era instruído a tossir e a depositar o escarro em um recipiente ao final de cada nebulização. Grumos de escarro eram então imediatamente separados e diluídos em PBS de Dulbecco e DTT e filtrados com um filtro de 60 µm. Após centrifugação a 2.000 rpm durante 2 min, o sobrenadante era removido e o precipitado ressuspendido em 1 ml de PBS de Dulbecco. O exame citológico diferencial era realizado em lâminas coradas com May-Grünwald-Giemsa após a citocentrifugação da suspensão (a 500 rpm durante 5 min). Eram contadas 400 células, e os resultados eram expressos em porcentagem. Amostras com > 20% de células epiteliais escamosas foram consideradas provenientes de vias aéreas superiores e descartadas. As amostras de escarro com ≤ 20% de células epiteliais escamosas foram classificadas em paucigranulocíticas (< 2% de eosinófilos e < 54% de neutrófilos), eosinofílicas (> 2% de eosinófilos e < 54% de neutrófilos), neutrofílicas (< 2% de eosinófilos e > 54% de neutrófilos) ou mistas (> 2% eosinófilos e > 54% de neutrófilos).17

Durante o acompanhamento clínico, todos os pacientes foram submetidos a TC de tórax (por indicação da equipe médica assistencial) e avaliados por um médico radiologista. A pHmetria esofágica foi solicitada pela equipe assistencial, e todos os exames foram interpretados pelo mesmo gastroenterologista pediátrico. Foram considerados portadores de doença do refluxo gastroesofágico (DRGE) os pacientes que apresentaram pelo menos uma das características a seguir: 1) pelo menos um episódio de refluxo com duração > 20 min; 2) associação temporal de mais de 50% de sinais e sintomas e episódios de refluxo ácido; 3) índice de refluxo > 10%; ou 4) média de duração dos episódios de refluxo durante o sono (índice ZMD) > 3,8 min/episódio.

Nas consultas médicas, o Asthma Control Test (ACT) era aplicado nos pacientes com mais de 12 anos de idade. O ACT possui cinco itens que dizem respeito aos sintomas, uso de medicação de alívio e efeito da asma nas atividades diárias; uma pontuação < 20 no ACT significa asma não controlada.18 Só foram incluídos os resultados do ACT dos pacientes com mais de cinco avaliações consecutivas em visitas clínicas.

As variáveis categóricas foram apresentadas em forma de frequências absolutas e relativas. As variáveis contínuas foram apresentadas em forma de média e desvio-padrão ou mediana e intervalo interquartil, conforme a distribuição da variável. Para a comparação das variáveis da função pulmonar, foi utilizado o teste t de Student para variáveis dependentes, conforme a distribuição da variável. O valor de significância foi de p < 0,05.

Para a inclusão dos pacientes, foram explicados os objetivos da pesquisa e foi solicitada a assinatura do termo de consentimento livre e esclarecido pela criança e pelos pais ou responsáveis. O estudo foi aprovado pelo comitê de ética em pesquisa da instituição.

Resultados

Foram selecionados 21 crianças e adolescentes com AGRT, 10 (47,6%) das quais eram do sexo masculino. A média de idade foi de 9,2 2,98 anos. As características dos pacientes são apresentadas na Tabela 1. Dos 21 pacientes, 2 (9,5%) utilizavam corticoide oral contínuo. Todos os pacientes incluídos apresentavam sintomas de asma quase todos os dias (incluindo sintomas noturnos e sintomas durante o exercício) e exacerbações frequentes. Metade dos pacientes apresentava história de mais de uma hospitalização por causa da doença, com grande comprometimento da qualidade de vida (a própria e a dos familiares). Os níveis séricos de IgE total variaram bastante; 12 (63,2%) de 19 pacientes apresentaram valores > 500 UI/ml.

Tabela 1. Características das crianças e adolescentes com asma grave resistente a terapia.a .

Variáveis Pacientes
(N = 21)
Sexo masculino, n (%) 10 (47,6)
Idade, anos 9,20 2,98
História familiar de asma 21 (100,0)
Tabagismo domiciliar 8 (38,0)
Rinite alérgica 21 (100,0)
Dermatite atópica 4 (19,0)
Obesidade 5 (23,8)
Início dos sintomas, anos 1,14 0,95
Sintomas de DRGE 3 (14,3)
Uso de corticoide oral contínuo 5 (23,8)
Uso de montelucaste 6 (25,6)
História de hospitalização 11 (52,4)
IgE sérica, UI/mlb
< 30 0 (0,0)
30-500 7 (36,8)
> 500 12 (63,2)
Resposta ao broncodilatador 6 (25,6)
pHmetria alteradac 6 (60,0)

DRGE: doença do refluxo gastroesofágico. aValores expressos em n (%) ou média dp. bn = 19. cn = 10.

O omalizumabe foi utilizado em 8 pacientes (38,1%) e foi suspenso mais de 12 meses depois em apenas 1 deles, pois não apresentou resposta clínica ao medicamento. Todos os outros pacientes apresentaram melhora clínica importante, sem apresentar mais hospitalizações ou exacerbações frequentes. Dos 8 pacientes que receberam omalizumabe, 3 (37,5%) ficaram assintomáticos. Não houve relato de eventos adversos nesses pacientes. Por não serem atópicos, por terem menos de 6 anos de idade ou por apresentarem IgE total sérica fora dos limites indicados, 13 dos 21 pacientes não receberam omalizumabe. Somente 1 paciente do estudo utilizava macrolídeo contínuo. Por ter menos de 6 anos de idade, o paciente em questão não recebeu omalizumabe e, mesmo atópico, apresentou melhora clínica com azitromicina contínua (três vezes por semana).

Em 17 (85%) de 20 pacientes, o teste cutâneo mostrou-se positivo. Os alérgenos mais frequentes foram os ácaros da poeira doméstica e os alérgenos de barata. Alérgenos de cães e gatos não foram comuns. O teste de A. fumigatus foi realizado em 5 pacientes, e todos apresentaram resultados negativos (Figura 1).

Figura 1. Proporção de pacientes com asma grave resistente a terapia (n = 20) com resultado positivo no teste cutâneo (primeira coluna preta) e de alérgenos específicos nesses pacientes (n = 17). O teste de Aspergillus fumigatus foi realizado em apenas 5 pacientes.

Figura 1

No tocante à função pulmonar, todos os pacientes apresentavam curva fluxo-volume dentro dos limites da normalidade ou distúrbio ventilatório obstrutivo leve. Essa variação foi encontrada nos mesmos pacientes na segunda avaliação de espirometria, aproximadamente 6 meses depois da primeira, quando foram avaliadas as curvas pré-broncodilatador. Das variáveis de função pulmonar, a CVF mostrou-se menor após a otimização do tratamento. Não houve diferença significativa entre as duas medidas no tocante às variáveis mais relacionadas à doença obstrutiva brônquica (Figura 2).

Figura 2. Função pulmonar das crianças e adolescentes com asma grave resistente a terapia (n = 21) no início da avaliação clínica e 6 meses após a otimização do tratamento. As variáveis são de curvas pré-broncodilatador e estão expressas em escore Z dos valores de referência da Global Lung Initiative. *p = 0,015 .

Figura 2

Foram realizadas dez pHmetrias esofágicas. Seis (60%) revelaram DRGE, mas apenas 1 paciente pareceu apresentar melhora clínica da asma após o início do tratamento com omeprazol, já com terapia inalatória otimizada para a asma.

A indução de escarro foi realizada em 18 pacientes, porém só foi bem-sucedida em 13 (73%). Nos demais, a amostra foi insuficiente ou proveio das vias aéreas superiores. Dos 13 pacientes nos quais a indução de escarro foi bem-sucedida, 2 apresentaram fenótipo inflamatório paucigranulocítico, 4 apresentaram fenótipo inflamatório eosinofílico e 7 apresentaram fenótipo inflamatório neutrofílico (Figura 3). Dos 6 pacientes nos quais o exame de escarro foi repetido com sucesso, 4 (67%) apresentaram alteração do perfil inflamatório (de eosinofílico para neutrofílico, de neutrofílico para paucigranulocítico, de paucigranulocítico para neutrofílico e de eosinofílico para misto). A indução de escarro não resultou em eventos adversos relevantes em nenhum dos pacientes.

Figura 3. Taxa de sucesso nos 18 pacientes submetidos a indução de escarro e proporção dos perfis inflamatórios nos pacientes nos quais a indução foi bem-sucedida (n = 13).

Figura 3

A TC de tórax foi realizada em 16 pacientes. Foram encontradas bronquiectasias discretas em apenas 1 paciente. Dez apresentaram aprisionamento aéreo, atelectasias e espessamento brônquico. Opacidades em vidro fosco foram observadas em 2 pacientes, e hérnia de hiato foi um achado ocasional em 1 paciente. Três (18,8%) dos 16 pacientes apresentaram TC de tórax sem alterações.

No tocante ao ACT, 6 pacientes eram maiores de 12 anos e foram avaliados com o instrumento mais de cinco vezes consecutivas. A Figura 4 mostra o predomínio de asma não controlada (pontuação < 20 no ACT) nas visitas médicas, mesmo com a otimização do tratamento no período.

Figura 4. Em A, mediana (barras horizontais cheias) da pontuação no Asthma Control Test (ACT) em pacientes avaliados consecutivamente pelo instrumento em visitas medicas. Em B, frequência de eventos em que os pacientes foram considerados portadores de asma controlada (pontuação ≥ 20 no ACT) ou não controlada (pontuação < 20 no ACT) em visitas consecutivas nas quais o instrumento foi aplicado (n = 6).

Figura 4

Discussão

A asma grave tem sido amplamente estudada em adultos na última década, com múltiplos fenótipos/endótipos descritos e com apresentação clínica complexa e de difícil manejo.(7,19,20) Há poucos estudos descrevendo as características clínicas de crianças com AGRT,(8,9) nenhum deles envolvendo populações de crianças em países em desenvolvimento. Dos poucos mecanismos da AGRT estudados em crianças, destacam-se reduzida resposta linfocitária do tipo Th2, expressão aumentada de IL-33 e expressão reduzida de IL-10.(10-12) É importante destacar que, embora a AGRT afete uma proporção pequena da população de crianças com asma, esse grupo de pacientes apresenta um importante comprometimento da qualidade de vida, com elevados custos (diretos e indiretos) para a sociedade, o que justifica futuros investimentos em pesquisa nesses pacientes. Nosso estudo descreve, pela primeira vez, o fenótipo clínico de AGRT em crianças e adolescentes provenientes de zonas urbanas de uma grande metrópole do sul do Brasil.

No presente estudo, a maioria das crianças apresentava asma atópica (85% dos casos), com início precoce da doença, e uma proporção não desprezível (quase 25%) era obesa, achados semelhantes àqueles em crianças com AGRT em países desenvolvidos.(8,9) Adultos com asma grave parecem apresentar um número maior e combinações mais complexas de fenótipos do que crianças com asma grave.(8,9,20) Em nosso estudo, os alérgenos mais comuns foram os ácaros da poeira doméstica e os alérgenos de barata. Alérgenos de cães, gatos e fungos mostraram-se pouco frequentes nessa população, o que já foi demonstrado por nosso grupo em um estudo anterior de crianças com asma provenientes da mesma região.21 As alterações observadas na TC de tórax foram compatíveis com doença obstrutiva brônquica inflamatória crônica, compatíveis com asma grave, e não contribuíram muito para o diagnóstico. A indicação formal de TC de tórax para todos os pacientes com asma tem sido questionada em crianças com AGRT.7

Os achados mais interessantes do nosso estudo foram em relação às características da função pulmonar desses pacientes e ao perfil inflamatório das vias aéreas. As espirometrias realizadas quando os pacientes não apresentavam exacerbações mostraram discretas alterações obstrutivas na maioria dos casos. A asma grave em adultos está muito associada a alterações importantes da função pulmonar, que não são observadas em crianças, como já se descreveu anteriormente.(22,23) Do ponto de vista da história natural da doença, parece que o comprometimento funcional pulmonar começa a ser mais relevante no início da idade adulta. Isso não significa que alterações histopatológicas, tais como o remodelamento brônquico, não surjam cedo na vida, particularmente na idade pré-escolar, e que já não estejam presentes, portanto, na idade escolar e adolescência, como demonstrado em estudos prévios com biópsias transbrônquicas. (24,25) Com função pulmonar basal próxima do normal e ausência de controle da doença nesses pacientes, é necessário compreender melhor os mecanismos obstrutivos a fim de utilizar novas terapias. Uma hipótese para explicar esse achado é que crianças com AGRT apresentam excessiva labilidade de tônus broncomotor, o que explicaria as poucas alterações espirométricas, não obstante os sintomas frequentes.

O escarro induzido permite a avaliação não invasiva da inflamação das vias aéreas inferiores na asma, tendo sido explorado em estudos sobre crianças com asma.(26,27) Obtivemos amostras adequadas para análise em 72% dos casos, com um perfil inflamatório bastante variável, com predomínio de escarro neutrofílico. Além disso, ao contrário do que se costuma observar em adultos, nossos resultados, junto com achados de outro estudo,17 parecem mostrar que o perfil inflamatório de crianças com asma grave pode variar com o tempo. Isso pode ser explicado pelo componente neutrofílico, possivelmente secundário às frequentes infecções respiratórias virais (muitas vezes subclínicas) nessa faixa etária. Como o escarro induzido em adultos apresenta características mais estáveis do que o escarro induzido em crianças, a indução de escarro não é comumente indicada no manejo de crianças com asma grave.7 Porém, pode ser uma ferramenta clínica útil em pacientes específicos, particularmente naqueles com um fenótipo não atópico neutrofílico.

Uma comorbidade bastante estudada em crianças com asma grave é a DRGE. Asma grave e DRGE coexistem frequentemente.(6,28) Poucos (14%) de nossos pacientes apresentaram queixas específicas de DRGE. Porém, a pHmetria esofágica revelou que um número maior parecia apresentar DRGE. Os resultados da pHmetria esofágica devem ser sempre interpretados com cuidado, e correlações clínicas devem ser estabelecidas. Ainda não está claro se esses pacientes devem ou não ser tratados com medicamentos para DRGE. No entanto, o tratamento da DRGE em crianças com asma grave parece não resultar em melhora clínica respiratória e não é comumente indicado.6 Atualmente, em nosso centro de referência, a pHmetria esofágica nesse grupo de pacientes é solicitada apenas para aqueles com elevada suspeita clínica e sintomas que sugerem a presença de DRGE.

Crianças com AGRT são um grande desafio clínico, pois a proporção de pacientes com doença não controlada é alta, não obstante o uso de doses elevadas de corticoide. Nesses indivíduos, deve-se alcançar o melhor nível de controle possível e minimizar os potenciais efeitos adversos do corticoide, sem se esquecer de que, devido às características heterogêneas da doença, o sucesso terapêutico varia.1 Crianças com AGRT costumam apresentar resposta ruim aos corticoides e, por isso, necessitam de doses elevadas. Uma alternativa que surgiu na última década para esse grupo de pacientes é o omalizumabe, um anticorpo anti-IgE monoclonal humanizado que bloqueia um dos domínios da cadeia pesada da porção Fc da IgE livre. Essa alta afinidade com a porção Fc da IgE compete com os receptores celulares de mastócitos e basófilos, inibindo a resposta inflamatória.(6,29) Em crianças com AGRT, o omalizumabe reduz as doses de corticoide, exacerbações e hospitalizações, inclusive em populações urbanas norte-americanas mais carentes.(29,30) Em nosso estudo, 7 (88%) de 8 crianças apresentaram resposta clínica ao omalizumabe (segundo critério da equipe médica), com redução das exacerbações e sem hospitalizações após o início do tratamento. Não houve nenhum evento adverso relativo ao uso do omalizumabe nesses pacientes durante o período estudado. Um recente estudo de vida real, multicêntrico, realizado na França, mostrou que crianças com asma grave que receberam omalizumabe apresentaram redução de 72% das exacerbações.31

Os pacientes de nosso estudo sem indicação de omalizumabe (em virtude da faixa etária, do nível de IgE ou da ausência de sensibilização a alérgenos) foram submetidos a teste terapêutico com macrolídeo (azitromicina) contínuo, e somente 1 paciente apresentou resposta clínica. Em nosso centro de referência, não se usa nenhuma outra terapia alternativa, como antifúngicos, imunomoduladores ou medicamentos citotóxicos. As diretrizes internacionais mais recentes de asma grave em adultos e crianças não recomendam o uso de macrolídeos ou outros fármacos alternativos.7

A maior limitação de nosso estudo é seu caráter descritivo e retrospectivo. No entanto, como o objetivo era descrever pela primeira vez uma amostra de crianças com AGRT de um país em desenvolvimento, acreditamos que não seja uma limitação tão relevante, particularmente porque todos os dados e variáveis foram coletados prospectivamente em um banco de dados pelos autores durante as visitas médicas.

Concluindo, nosso estudo é o primeiro a descrever uma amostra de crianças e adolescentes com AGRT provenientes de uma área urbana de um país em desenvolvimento. Embora as características clínicas dessas crianças e adolescentes são semelhantes às de crianças e adolescentes de países desenvolvidos, os mecanismos e fatores de risco das formas mais graves devem ser mais bem estudados, particularmente a função pulmonar, a inflamação brônquica e a resposta imune, em estudos longitudinais e multicêntricos maiores.

Footnotes

Apoio financeiro: Nenhum.

*

Trabalho realizado no Instituto de Pesquisas Biomédicas, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul - PUCRS - Porto Alegre (RS) Brasil.


Articles from Jornal Brasileiro de Pneumologia are provided here courtesy of Sociedade Brasileira de Pneumologia e Tisiologia (Brazilian Thoracic Society)

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