Untersuchung der Mikroumgebung der Atemwege bei Patienten, die sich chirurgischen und bronchoskopischen Eingriffen bei COPD unterziehen (COPD-ENVIRON)

Chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist ein Überbegriff, der zwei Entitäten umfasst, die eine fortschreitende und letztendlich behindernde Atemnot verursachen. Ein Emphysem ist ein Prozess, der die Lufträume distal zu den terminalen Bronchiolen zerstört, mit einem Verlust an Gasaustauschgewebe, einem elastischen Rückstoß und einer umlaufenden Verankerung der kleinen Atemwege, was zu ihrem Kollaps bei forcierter Exspiration führt. Chronische Bronchitis ist eine Erkrankung der Bronchien, die eine übermäßige Produktion und eine beeinträchtigte Schleimmobilisierung verursacht. Erhöhter parasympathischer Tonus und fortschreitender Umbau der Atemwege beeinträchtigen die Reaktion auf Bronchodilatatoren. Es kommt zu statischer und dynamischer Hyperinflation – ein anhaltend ausgedehnter Brustkorb und abgeflachte Zwerchfelle trotz zunehmender Nutzung der Atemhilfsmuskulatur – was zu einer nachteiligen Beatmungspumpe führt.

Patienten mit schwerem Emphysem und Hyperinflation profitieren von Lungenvolumenreduktionstechniken, die darauf ausgelegt sind, Gaseinschlüsse zu reduzieren und den Luftstrom, die Brustwand und die Lungenmechanik zu verbessern. Die beste Evidenz existiert für die Operation zur Lungenvolumenreduktion (LVRS), die jedoch nicht ohne Risiko ist, und es besteht ein zunehmendes Interesse an der Entwicklung von Techniken zur bronchoskopischen Lungenvolumenreduktion (BLVR), einschließlich der Platzierung von Endobronchialventilen und Spulen und der gezielten Lungendenervation (TLD). , die alle nachweislich die Lungenfunktion, die körperliche Leistungsfähigkeit und die Lebensqualität verbessern.

Die endobronchiale Kryotherapie ist eine neuartige Prüfbehandlung bei Patienten mit chronischer Bronchitis. Schweinemodelle haben die Ablation abnormaler metaplastischer Becherzellen und die Regeneration von gesundem Flimmerepithel und Submukosa innerhalb von 48 Stunden mit vollständiger Heilung 60 Tage nach der Behandlung gezeigt. Eine Pilotstudie untersuchte 11 Patienten, die sich wegen Verdachts auf Lungenkrebs einer Lobektomie oder Pneumonektomie unterzogen. Zwei Wochen vor der Operation wurden dosierte Sprays, jeweils eines an zwei getrennten Stellen, mindestens 2 cm distal des vorgeschlagenen Resektionsrandes (erste segmentale und lobuläre Bronchien) verabreicht. Es wurden keine unerwünschten Ereignisse gemeldet. Die Histologie der 8 eingereichten Proben zeigte eine lokalisierte kryothermische Wirkung, die sich bis zur Submukosa erstreckt, aber nicht darüber hinaus, und eine minimale Entzündung.

Die chronische Infiltration der Atemwege durch Neutrophile, Makrophagen und Th-1-vorherrschende Lymphozyten, die durch eine erhöhte Expression von Entzündungsproteinen, Zytokinen und Chemokinen angetrieben wird, wird während Exazerbationen intensiviert. Es ist allgemein anerkannt, dass akute Exazerbationen den Rückgang der Lungenfunktion bei COPD beschleunigen. Jüngste Studien haben eine Rolle für Mikrovesikel (MVs) bei der Pathogenese von COPD nahegelegt, die Exazerbationen antreiben. MVs sind Zellmembranfragmente mit einem Durchmesser von 0,1 bis 1 µm, die von fast allen eukaryotischen Zellen abgestoßen werden. Sie gelten als Schlüsselmediatoren der interzellulären Kommunikation, transportieren eine Vielzahl molekularer Ladungen, einschließlich Proteine ​​und Nukleinsäuren, zu entfernten Zellen und sind an verschiedenen entzündlichen Erkrankungen, einschließlich COPD, beteiligt. Die Mehrzahl der Studien befasste sich mit zirkulierenden Endothel-abgeleiteten MVs, die bei Patienten mit COPD erhöht sind, während einer Exazerbation signifikant höher sind und eine schnelle Abnahme des forcierten Exspirationsvolumens in 1 Sekunde (FEV1) vorhersagen. Es gibt jedoch nur wenige Daten zu epithelialen MVs in der Lunge. Wir wissen aus Modellen akuter Lungenverletzungen, dass von Alveolarmakrophagen abgeleitete Mikrovesikel, die biologisch aktiven Tumornekrosefaktor tragen, während der frühen Phase schnell freigesetzt werden und eine Rolle bei der Auslösung des Krankheitsprozesses spielen können.

Bronchoalveoläre Lavage und Bürsten sind etablierte Techniken, um Material für die Messung von entzündlichen Proteinen und Mikrovesikeln sowie für die Zytologie und Boten-Ribonukleinsäure (mRNA)-Analyse zu erhalten. Es hat sich gezeigt, dass eine neuartige Technik zur Probenahme der Schleimhautflüssigkeit unter Verwendung einer synthetischen absorbierenden Matrix („Bronchosorption“) eine größere Empfindlichkeit gegenüber einer standardmäßigen bronchoalveolären Lavage (BAL) aufweist, wodurch der Nachteil der Verdünnung beseitigt wird.

Eine Kombination aller drei Techniken zur direkten Entnahme von Proben der unteren Atemwege an mehreren Stellen der Lungenentzündung würde einen Vergleich von proteomischen, transkriptomischen und histologischen Daten aus der endobronchialen Umgebung vor und nach dem Eingriff ermöglichen. Dies wäre die erste Studie, die die Mikroumgebung der Lunge in diesem Zusammenhang bewertet, die prädiktive Biomarker für das Ansprechen auf eine Intervention und das zukünftige Exazerbationsrisiko identifizieren könnte.