Bestimmung des pH-Werts der Atemwege durch ausgeatmete Stickoxidwerte im Kompartiment während der alkalischen Pufferbelastung

pH-Ungleichgewichte in den Atemwegen verursachen zahlreiche nachteilige physiologische Veränderungen in den Atemwegen, einschließlich Hyperreaktivität, Husten, Bronchokonstriktion, Ziliopathie, verminderte Reaktion auf Bronchodilatatoren, Bakterienwachstum, nitrosativer/oxidativer Stress, neutrophile/eosinophile Entzündung und Zelltod. Es ist bekannt, dass der pH-Wert der Atemwege bei chronischen und akuten Lungenerkrankungen niedrig (sauer) ist. Der Goldstandard-Ansatz zur Messung des pH-Werts der Atemwege besteht in der bronchoskopischen Gewinnung von Epithelzellen-Auskleidungsflüssigkeit unter Verwendung einer geschützten Bürstenprobenahme. Die Kosten und die invasive Natur dieses Ansatzes sind ein Hindernis für die vollständige Charakterisierung der Rolle des Atemwegs-pH-Werts bei Gesundheit und Krankheit. In dieser Studie bewertet der Prüfarzt nicht-invasive klinische Methoden, die mit Standardausrüstung in klinischen Lungenfunktionslabors zur Messung des pH-Werts der Atemwege durchgeführt werden können.

Das Studienteam hat zuvor gezeigt, dass der pH-Wert des ausgeatmeten Atemkondensats (EBC) und Änderungen des fraktionierten ausgeatmeten Stickoxids, das bei 50 ml/s (FeNO50) nach der Inhalation eines alkalischen Glycinpuffers (AGB) gesammelt wurde, auf einen niedrigen pH-Wert der Atemwege hinweisen. Während der EBC-pH-Wert die gebräuchlichste Methode und validierte Methode zur Schätzung des pH-Werts der Atemwege ist, glauben die Forscher, dass die Änderung des FeNO50 der empfindlichste Test für den allgemeinen pH-Wert der Atemwege ist. Insbesondere macht sich dieser vorgeschlagene Test die Tatsache zunutze, dass der pH-Wert von Nitrit/salpetriger Säure (NO2-/HNO2) knapp unter 4 liegt. Salpetrige Säure entwickelt also Stickstoffmonoxid (NO), wenn der pH-Wert weniger als 6,5 beträgt, und die NO-Entwicklung stoppt, wenn Der pH-Wert liegt über 7. Da die endogenen NO2-Werte der menschlichen Atemwege normalerweise niedrige μM aufweisen, (32) kann die NO2-Protonierung als nicht-invasiver Test für den pH-Wert der Atemwege verwendet werden. Unter Verwendung der Henderson-Hasselbalch-Gleichung kann der Prüfer diese Änderungen des NO verwenden, um den pH-Wert zu berechnen. Der Prüfarzt hat nun Studien sowohl mit inhaliertem Phosphatpuffer als auch mit AGB durchgeführt, die beide zeigen, dass bestimmte Patienten mit Asthma nach der Pufferinhalation einen signifikanten Abfall von FeNO50 aufweisen. Während FeNO50 validiert ist, um die Stickoxidwerte der mittleren Atemwege darzustellen, kann die Probenahme bei mehreren verschiedenen Flussraten und Zeiten erfolgen, um die Stickoxidwerte in verschiedenen Kompartimenten der Lunge zu bewerten. Dies kann eine regionale Atemwegs-pH-Messung ermöglichen, was hilfreich wäre, da viele Atemwegserkrankungen heterogen und regional sind. Der Prüfarzt wird den normalen Bereich des pH-Werts der Atemwege bei Gesundheit und Krankheit innerhalb der Atemwege weiter charakterisieren und in nachfolgenden Studien die Auswirkungen einer klinischen Änderung des pH-Werts bewerten, wenn er abnormal ist.

Kürzlich wurde entdeckt, dass der pH-Wert der Atemwege ein wesentlicher Faktor für den Eintritt von Atemwegszellen und die Replikation des SARS-CoV-2-Virus ist. Insbesondere wird einer der Wege, über die das Virus in Zellen eindringt und sich repliziert, durch intrazelluläre Alkalisierung blockiert. Der Forscher testete daher, um festzustellen, ob AGB eine intrazelluläre Alkalisierung in kultivierten primären Epithelzellen des menschlichen Atemwegs verursachen würde. Das tat es; und das Medikament wurde von den Zellen in vitro gut vertragen (wie es in vivo ist).

Die Forscher glauben, dass der nächste Schritt darin besteht, festzustellen, ob AGB die virale Replikation und den viralen Eintritt in unsere primären Epithelkulturen der menschlichen Atemwege hemmt. Zu diesem Zweck arbeitet der Ermittler mit dem BSL3-Virologielabor der Indiana University zusammen. Der Ermittler hat das Virus erworben, Präparationen davon abgeschlossen und menschliche Epithelkulturen der Atemwege damit infiziert. Das Studienteam wartet auf vorläufige Ergebnisse der Auswirkungen von AGB auf den Viruseintritt und die Replikation. Wenn AGB tatsächlich den Eintritt viraler Zellen und damit die Replikation hemmt, beabsichtigt der Prüfarzt, die IND mit der FDA zu erweitern, um eine Studie bei Patienten mit einem Risiko für Atemnot im Zusammenhang mit einer bekannten COVID-2-Atemwegserkrankung zu ermöglichen. Letztendlich würden folgende Ergebnisse dieser Studie vorgeschlagen: Sterblichkeit (primär); sowie Aufenthaltsdauer auf der Intensivstation und Sauerstoffsättigungsindexfläche unter der Kurve (sekundär). Der Ermittler hat Zuschüsse für dieses Projekt beim NIH, dem DoD und mehreren anderen Behörden eingereicht.

Die hier vorgeschlagene Studie wird nicht nur weitere Einblicke in die Verwendung von AGB in einer größeren Population liefern, sondern auch eine Bewertung des Atemwegs-pH-Werts bei denjenigen ermöglichen, die es erhalten, was zur Steuerung der Therapie verwendet werden könnte.