Erkennung und Verwendung von nasalem Lachgas und der elektronischen Nase (EPONA)

Beurteilung von Nasen- und Bronchialentzündungen:

Rhinitis (allergisch und nicht allergisch), SP und Asthma sind Erkrankungen, die durch Prozesse gekennzeichnet sind, deren Pathogenese auf einer Entzündung beruht. Die Entzündung der Atemwege kann direkt oder indirekt beurteilt werden. Die Techniken zur direkten Beurteilung von Entzündungen können in invasive Techniken und nicht-invasive Techniken unterteilt werden.

Zu den invasiven Techniken gehören solche, die eine nasale oder bronchiale Endoskopie erfordern, wie z. B. eine Biopsie. Allerdings hat die Anwendbarkeit dieser invasiven Verfahren viele Einschränkungen, da sie nicht ohne Risiken und/oder Komplikationen sind. Sie erfordern auch viel Erfahrung in der Umsetzung. Daher ist es sehr wichtig, neue Methoden zu entwickeln und zu validieren, die es uns ermöglichen, Entzündungen der oberen und unteren Atemwege nicht-invasiv zu erkennen.

Lachgas (NO): Wird aus der Aminosäure L-Arginin durch die Wirkung des Enzyms Stickoxidsynthase (NOS) synthetisiert. Drei Isoformen dieses Enzyms sind bekannt: nNOS oder NOS1, das im Nervengewebe vorherrscht; iNOS, induzierbares NOS oder NOS2, induziert durch ein Mittel, das das Immunsystem aktiviert; und eNOS, endotheliales NOS oder NOS3, Bestandteil des vaskulären Endothels. Da iNOS in verschiedenen Zellen der Atemwege vorkommt und durch verschiedene entzündliche Zytokine induziert wird, gilt NO als hervorragender Marker für Atemwegsentzündungen. So wie ausgeatmetes Stickstoffmonoxid (FeNO) als guter nicht-invasiver Marker für Entzündungen der unteren Atemwege angesehen wird, scheint nasales Stickstoffmonoxid (nNO) möglicherweise ein guter Marker für nasale Entzündungen zu sein.

Nasales Stickoxid (nNO): Einige Autoren beschreiben für nNO bis zu hundertfach höhere Referenzwerte als für FeNO. Bisher wurden jedoch keine normalen nNO-Spiegel bei verschiedenen Nasenerkrankungen und bei gesunden Personen festgestellt, da die veröffentlichten Ergebnisse sehr unterschiedlich sind. Dotschet al. veröffentlichten 1996 eine Reihe von 67 gesunden Probanden, bei denen sie mittlere nNO-Werte in einer gesunden Population von 96±47 ppb fanden. Ein Jahr später untersuchte Ferguson 82 gesunde Patienten und veröffentlichte mittlere Normalwerte von nNO von 1197 ± 361 ppb. Weitere Arbeiten wurden später veröffentlicht, aber die Ergebnisse blieben recht unterschiedlich.

Was die Referenzwerte bei Patienten mit Rhinitis betrifft, sind die bisher veröffentlichten Daten ebenfalls widersprüchlich. Einige Autoren zeigen, dass nNO bei Patienten mit diagnostizierter Rhinitis höher ist, insbesondere bei Patienten mit AR. Andere Studien haben jedoch keine Unterschiede in den nNO-Spiegeln bei Patienten mit diagnostizierter Rhinitis im Vergleich zur Normalbevölkerung beobachtet.

Die elektronische Nase: Ist eine neue Technik, die auf dem Nachweis von VOCs basiert, die in der Gasphase der menschlichen Atmung vorhanden sind und die durch Chromatographie- und Massenspektrometriesensoren nachgewiesen werden können. Es besteht aus einem Gerät, das aus mehreren Nanosensoren besteht, die, wenn sie flüchtigen Partikeln ausgesetzt werden, spezifische Änderungen ihres elektrischen Widerstands erfahren, was durch logarithmische Regression zu einem Muster oder Profil von VOCs führt. Diese VOC-Muster können als nicht-invasive Biomarker für mehrere biochemische Prozesse verwendet werden, die bei verschiedenen Krankheiten auftreten, deren Pathogenese auf Entzündungen beruht. Bei Erkrankungen der Atemwege wurden sie beispielsweise erfolgreich beim Vergleich von VOC-Mustern bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) und Asthma eingesetzt. Die potenzielle Anwendbarkeit dieser Technik in der Biomedizin ist enorm.

Kurz gesagt, sowohl die Messung von nNO als auch die Bestimmung von VOC-Mustern durch die elektronische Nase sind nicht-invasive Methoden, die bei der Diagnose und Überwachung bestimmter Atemwegserkrankungen hilfreich sein können. Im Fall von nNO zeigen die derzeit verfügbaren Studien jedoch sehr unterschiedliche und widersprüchliche Ergebnisse, und im Fall der Bestimmung von VOCs durch elektronische Nase wurden bisher nur sehr wenige Arbeiten veröffentlicht. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, eine Studie zu entwerfen, die es uns ermöglicht, den potenziellen Nutzen nicht-invasiver Entzündungsmarker wie die Bestimmung von nNO und die Bestimmung der verschiedenen VOC-Muster durch die elektronische Nase bei gesunden Patienten, bei Patienten mit diagnostizierter AR und nicht zu klären -allergischer Rhinitis und bei Patienten mit assoziierter SP und Asthma.

Arbeitshypothese: Rhinitis, SP und Asthma sind weit verbreitete Krankheiten, die eine beträchtliche Morbidität verursachen. Da das Substrat dieser Krankheiten in Entzündungen liegt, glaubt unsere Forschergruppe, dass die Untersuchung von Entzündungen einer der interessantesten Aspekte für die Beurteilung und Behandlung dieser Krankheiten ist. Ähnlich wie die Messung von FeNO als guter Marker für bronchiale Entzündungen verwendet wird, könnten auch die Messung von nNO und die Bestimmung von Mustern von VOCs durch die elektronische Nase zwei gute nicht-invasive Marker der oberen und/oder unteren (im Fall von VOCs) Atemwege sein Entzündung. Obwohl in den letzten Jahren einige Studien zu Ursprung, Funktion und Nützlichkeit der Messung von nNO und der Verwendung der elektronischen Nase bei Atemwegserkrankungen durchgeführt wurden, bleiben in Bezug auf diese beiden Techniken noch viele Fragen offen.