Bestemmelse af luftvejs-pH ved kompartmentale udåndede nitrogenoxidniveauer under alkalisk bufferudfordring

Luftvejs pH-ubalancer forårsager adskillige ugunstige fysiologiske ændringer i luftvejene, herunder hyperreaktivitet, hoste, bronkokonstriktion, ciliopati, nedsat respons på bronkodilatatorer, bakterievækst, nitrosativ/oxidativ stress, neutrofil/eosinofil inflammation og celledød. Luftvejs pH er kendt for at være lav (sur) ved kroniske og akutte lungesygdomme. Guldstandardmetoden til måling af pH i luftvejene er bronkskopisk at opnå epitelcellebeklædningsvæske ved hjælp af beskyttet børsteprøvetagning. Omkostningerne og den invasive karakter af denne tilgang er en barriere for fuldt ud at karakterisere den rolle, som luftvejs pH spiller i sundhed og sygdom. I denne undersøgelse vil investigator evaluere ikke-invasive kliniske metoder, der kan udføres ved hjælp af udstyrsstandard i kliniske lungefunktionslaboratorier til måling af luftvejs-pH.

Undersøgelsesholdet har tidligere vist, at udåndet åndedrætskondensat (EBC) pH og ændringer i fraktioneret udåndet nitrogenoxid opsamlet ved 50 ml/sek. (FeNO50) efter inhalation af en alkalisk glycinbuffer (AGB) indikerer lav luftvejs pH. Mens EBC pH er den mest almindelige metode og validerede metode til at estimere luftvejs pH, mener efterforskerne, at ændringen i FeNO50 er den mest følsomme test for generel luftvejs pH. Specifikt gør denne foreslåede test brug af de fakta, at pH-værdien af ​​nitrit/salpetersyrling (NO2-/HNO2) er lige under 4. Salpetersyrling udvikler således nitrogenoxid (NO), når pH er mindre end 6,5, og NO-udviklingen stopper, når pH er over 7. Fordi endogene NO2-niveauer i luftvejene normalt er lave μM, kan (32) NO2-protonering bruges som en ikke-invasiv test for pH i luftvejene. Ved hjælp af Henderson-Hasselbalch-ligningen kan efterforskeren bruge disse ændringer i NO til at beregne pH. Efterforskeren har nu lavet undersøgelser med både inhaleret fosfatbuffer og AGB, som begge viser, at specifikke patienter med astma har et signifikant fald i FeNO50 efter bufferinhalation. Mens FeNO50 er valideret til at repræsentere nitrogenoxidniveauerne i de midterste luftveje, kan prøvetagning udføres ved flere forskellige flowhastigheder og tidspunkter for at evaluere nitrogenoxidniveauerne i forskellige rum i lungen. Dette kan give mulighed for regional pH-måling i luftvejene, hvilket ville være nyttigt, da mange luftvejssygdomme er heterogene og regionale. Investigatoren vil yderligere karakterisere det normale område af luftvejs-pH i sundhed og sygdom kompartmentalt i luftvejene og i efterfølgende undersøgelser vil evaluere virkningerne af klinisk ændring af pH, når den er unormal.

Det er for nylig blevet opdaget, at luftvejs pH er en integreret del af luftvejscelleindtrængen og replikation af SARS-CoV-2-virus. Specifikt blokeres en af ​​de veje, hvorved virussen trænger ind i celler og replikerer, af intracellulær alkalinisering. Efterforskeren testede derfor for at bestemme, om AGB ville forårsage intracellulær alkalinisering i dyrkede primære humane luftvejsepitelceller. Det gjorde; og lægemidlet blev godt tolereret af cellerne in vitro (som det er in vivo).

Efterforskerne mener, at næste skridt er at afgøre, om AGB hæmmer viral replikation og viral indtrængen i vores primære humane luftvejsepitelkulturer. For at gøre dette samarbejder efterforskeren med Indiana University BSL3 virologilaboratorium. Efterforskeren har erhvervet virussen, afsluttet forberedelserne af den og har inficeret humane luftvejsepitelkulturer med den. Undersøgelsesholdet afventer foreløbige resultater af virkningerne af AGB på viral indtrængen og replikation. Hvis AGB faktisk hæmmer viral celleindtrængning og derved replikation, har efterforskeren til hensigt at udvide IND med FDA, hvilket muliggør et forsøg med patienter med risiko for åndedrætsbesvær forbundet med kendt COVID-2 luftvejssygdom. I sidste ende vil resultaterne af dette forsøg blive foreslået til at omfatte: dødelighed (primær); samt ICU liggetid og iltmætningsindeksområde under kurven (sekundær). Efterforskeren har indsendt tilskud til NIH, DoD og flere andre agenturer til dette projekt.

Den her foreslåede undersøgelse vil ikke kun give yderligere indsigt i brugen af ​​AGB i en større befolkning, men vil også give mulighed for evaluering af luftvejs-pH hos dem, der modtager det, som kan bruges til at vejlede terapi.