Stanovení pH dýchacích cest pomocí kompartmentových úrovní vydechovaného oxidu dusnatého během provokace alkalickým pufrem

Nerovnováha pH dýchacích cest způsobuje četné nepříznivé fyziologické změny v dýchacích cestách, včetně hyperreaktivity, kašle, bronchokonstrikce, ciliopatie, snížené odpovědi na bronchodilatátory, bakteriálního růstu, nitrosativního/oxidačního stresu, neutrofilního/eozinofilního zánětu a buněčné smrti. Je známo, že pH dýchacích cest je nízké (kyselé) u chronických a akutních plicních onemocnění. Zlatým standardním přístupem k měření pH dýchacích cest je bronchoskopické získání tekutiny výstelky epiteliálních buněk pomocí vzorkování chráněným kartáčkem. Nákladnost a invazivní povaha tohoto přístupu je překážkou plné charakterizace úlohy pH dýchacích cest ve zdraví a nemoci. V této studii bude zkoušející hodnotit neinvazivní klinické metody, které lze provádět s použitím standardního vybavení v klinických laboratořích plicních funkcí pro měření pH dýchacích cest.

Studijní tým již dříve prokázal, že pH kondenzátu vydechovaného vzduchu (EBC) a změny frakčního vydechovaného oxidu dusnatého shromážděného rychlostí 50 ml/s (FeNO50) po inhalaci alkalického glycinového pufru (AGB) ukazují na nízké pH dýchacích cest. Zatímco pH EBC je nejběžnější metodou a ověřenou metodou pro odhad pH dýchacích cest, vědci se domnívají, že změna FeNO50 je nejcitlivějším testem pro obecné pH dýchacích cest. Konkrétně tento navrhovaný test využívá skutečnosti, že pH dusitanů/kyseliny dusité (NO2-/HNO2) je těsně pod 4. Kyselina dusná tak uvolňuje oxid dusnatý (NO), když je pH nižší než 6,5, a vývoj NO se zastaví, když pH je nad 7. Protože endogenní hladiny NO2 v lidských dýchacích cestách jsou normálně nízké μM, (32) lze protonaci NO2 použít jako neinvazivní test pH dýchacích cest. Pomocí Henderson-Hasselbalchovy rovnice může výzkumník použít tyto změny NO k výpočtu pH. Výzkumník nyní provedl studie jak s inhalačním fosfátovým pufrem, tak s AGB, které obě ukazují, že u konkrétních pacientů s astmatem došlo po inhalaci pufru k významnému poklesu FeNO50. Zatímco FeNO50 je validováno, aby představovalo hladiny oxidu dusnatého ve středních dýchacích cestách, odběr vzorků lze provádět při několika různých průtokech a časech, aby se vyhodnotily hladiny oxidu dusnatého v různých částech plic. To může umožnit regionální měření pH dýchacích cest, což by bylo užitečné, protože mnoho onemocnění dýchacích cest je heterogenních a regionálních. Výzkumník dále charakterizuje normální rozsah pH dýchacích cest ve zdraví a nemoci kompartmentálně v dýchacích cestách a v následných studiích vyhodnotí účinky klinicky změněného pH, když je abnormální.

Nedávno bylo zjištěno, že pH dýchacích cest je nedílnou součástí vstupu do buněk dýchacích cest a replikace viru SARS-CoV-2. Konkrétně jedna z cest, kterými virus vstupuje do buněk a replikuje se, je blokována intracelulární alkalizací. Výzkumník proto testoval, aby určil, zda AGB způsobí intracelulární alkalizaci v kultivovaných primárních lidských epiteliálních buňkách dýchacích cest. Stalo se; a léčivo bylo dobře tolerováno buňkami in vitro (jako je tomu in vivo).

Vyšetřovatelé se domnívají, že dalším krokem je určit, zda AGB inhibuje replikaci viru a vstup viru do našich primárních lidských epiteliálních kultur dýchacích cest. Za tímto účelem výzkumník spolupracuje s virologickou laboratoří BSL3 univerzity Indiana. Výzkumník získal virus, dokončil jeho přípravu a infikoval jím kultury epitelu lidských dýchacích cest. Studijní tým čeká na předběžné výsledky účinků AGB na virový vstup a replikaci. Pokud ve skutečnosti AGB inhibuje vstup virových buněk, a tím i replikaci, výzkumník má v úmyslu rozšířit IND s FDA, což umožní studii u pacientů s rizikem respirační tísně spojené se známým respiračním onemocněním COVID-2. Nakonec by výsledky této studie měly zahrnovat: mortalitu (primární); stejně jako délka pobytu na JIP a oblast indexu saturace kyslíkem pod křivkou (sekundární). Vyšetřovatel předložil granty NIH, ministerstvu obrany a několika dalším agenturám pro tento projekt.

Zde navrhovaná studie nejenže poskytne další pohled na použití AGB u větší populace, ale také umožní hodnocení pH dýchacích cest u těch, kteří jej dostávají, což by mohlo být použito k vedení terapie.