Pulmonale Immunzell-Mikrobiom-Interaktionen bei ARDS (ILLUMINA-1)

Hintergrund Pulmonale Hyperinflammation mit Neutrozyten- und Makrophagen-Invasion und T-Zell-Depletion sind häufige Merkmale des akuten Atemnotsyndroms (ARDS), aber es bleibt zu klären, ob die T-Zellen in der Lunge von Patienten mit ARDS hyperaktiviert und/oder erschöpft sind und inwieweit dies zur Neutrozyteninvasion und damit zur Zerstörung des Lungengewebes beiträgt. Darüber hinaus hat das Lungenmikrobiom eine Verringerung der Diversität und der Wechselwirkungen bei ARDS gezeigt, was für die normale T-Zellfunktion wichtig sein könnte. Gegenwärtig wurden Immunzell-Mikrobiom-Interaktionen und ihre Beziehung zu Krankheitsschwere und -progression bei ARDS noch nicht untersucht.

Gesamtdesign Bei 20 beatmeten Patienten mit keinem bis leichten und 20 mit mittelschwerem bis schwerem Nicht-COVID-19-ARDS gemäß der Berliner Definition werden ein Endotrachealaspirat und BAL-Flüssigkeit (BALF) aus separaten Lungensegmenten gewonnen. Außerdem werden ein Mund- und Nasenabstrich sowie Blutproben entnommen. Dies erfolgt innerhalb von 72 Stunden nach der Intubation und erneut nach 7-10 Tagen, wenn der Patient noch intubiert ist.

Elektronische Gesundheitsakte des Patienten Nach der Aufnahme wird Folgendes erhalten: Diagnosecodes und Medikation (Art und Dosierung, einschließlich Vasopressoren und Beruhigungsmittel) und Rauchergeschichte (aktueller/früherer/niemals Raucher; Packungsjahre); Eintrittszeit; Blutdruck, Herzrhythmus und Herzfrequenz, Temperatur, Beatmungseinstellungen, unterstützende Maßnahmen (Dialyse, ECMO), Blutuntersuchungsergebnisse bei Aufnahme und an den Studientagen (Blutbild, Gerinnungsparameter, Nieren-, Leber- und Elektrolytpanel; arterielle und gemischte venöse Blutgase); klinische Scores bei Aufnahme und an den Studientagen (SAPS3, APACHE II, SOFA), Tod innerhalb von 30 Tagen

Blutentnahme Arterielle Blutproben werden unmittelbar vor der BALF-Entnahme aus dem invasiven arteriellen Katheter des Patienten entnommen (für klinische Zwecke bei der Aufnahme auf die Intensivstation eingeführt: zur kontinuierlichen invasiven Blutdrucküberwachung und wiederholten arteriellen Blutgasentnahme).

Bronchoskopie mit BALF-Sammlung Dieses Verfahren wird standardisiert nach aktuellen klinischen Richtlinien durchgeführt. Unmittelbar vor dem Eingriff werden ein Mundabstrich, ein Nasenabstrich und ein endotracheales Aspirat (ETA) entnommen. FIO2 wird dann auf 1,0 erhöht, und die Bronchoskopie wird unter Verwendung eines Einweg-Videoskops mit einem Außendurchmesser von 5,0 mm durchgeführt). Drei aufeinanderfolgende 50-ml-Aliquots vorgewärmter (37 °C) isotonischer Kochsalzlösung werden in das mediale Segment des rechten Mittellappens instilliert, sofort mit niedrigem Unterdruck (< 100 cm H2O) abgesaugt und in einem sterilen Glasbehälter auf Eis gepoolt um eine BALF-Probe zu erhalten.

Anschließend wird eine Mini-BAL im Ober- und Unterlappen der rechten Lunge mit einmaliger Installation von 20 ml isotonischer Kochsalzlösung in jeden Lappen mit sofortiger Aspiration in einen sterilen Behälter durchgeführt.

Messungen Die Zusammensetzung der Immunzellpopulation sowie die Funktion und Differenzierung verschiedener Zelllinien werden durch Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq) an ausgewählten Immunzellen aus BALF, ETA und Blut untersucht und untersucht ergänzt durch Bulk-RNA-Sequenzierung mit Proben-Barcoding und Multiplexing, wodurch ein detailliertes Expressionsmuster aller Proben erhalten wird.

Die Zusammensetzung des Mikrobioms in BALF-, ETA- und Mundabstrichen wird durch gezielte Amplikonsequenzierung der hypervariablen Regionen 1 bis 3 der 16S-Untereinheit des ribosomalen RNA-Gens für Bakterien bewertet.

Statistische Analysen werden mit der Statistiksoftware R Version 4.1.1 durchgeführt (R Project for Statistical Computing) innerhalb der Statistiksoftware RStudio, Version 1.4.1717 (RStudio) und p < 0,05 als statistisch signifikant betrachtet. Die Prüfung auf Normalität und Varianzhomogenität erfolgt durch Erstellung von qq-Plots und Histogrammen. Die statistischen Inferenzwerkzeuge SPIEC-EASI und HeatMaps werden verwendet, und basierend auf Korrelationsanalysen werden Hauptkomponentenanalysen, einschließlich nicht-hierarchischer Clusteranalysen, angewendet, um Merkmale in den beiden Gruppen zu identifizieren.