Biomarcadores en condensados ​​de aliento exhalado en lesiones pulmonares agudas: detección temprana y predictores de resultados

La lesión pulmonar aguda (ALI) y el síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) son las principales causas de mortalidad y morbilidad en la unidad de cuidados intensivos (UCI). Las causas de ALI/ARDS difieren de paciente a paciente, incluyendo sepsis, aspiración, inflamación sistémica, trauma, transfusión de sangre, etc. Con la detección y el tratamiento tempranos, la tasa de supervivencia puede mejorar significativamente. Sin embargo, a menudo es difícil diferenciar ALI/ARDS del edema pulmonar cardiogénico u otras causas, incluso con tecnología avanzada y herramientas invasivas. Una herramienta potencial es la prueba química del aliento, que va desde la medición del gas exhalado, como el óxido nítrico o el monóxido carbónico exhalado, hasta la determinación de compuestos orgánicos volátiles y el perfil de biomarcadores no volátiles. Al ser completamente no invasivo, el muestreo de los condensados ​​del aliento exhalado (EBC) permite a los médicos e investigadores evaluar las funciones corporales de una manera más fácil y flexible. El aliento exhalado contiene miles de compuestos volátiles y no volátiles en cantidades mínimas. Por tanto, no es hasta hace poco tiempo, tras el desarrollo de tecnologías punteras de alta sensibilidad en el análisis de muestras, que se hace posible la evaluación de este tipo de especímenes humanos. Las tecnologías avanzadas en proteómica, metabolómica, GC/LC-espectrometría de masas y computación de reconocimiento de patrones generan un campo de perfilado de biomarcadores exhalados, llamado "breatómica". Después de establecer el perfil metabolómico de EBC en pacientes con ALI, ARDS o edema pulmonar cardiogénico, se podría establecer una herramienta no invasiva útil y poderosa para el diagnóstico de ALI/ARDS y la predicción de resultados.

La metabolómica, o metabolómica, es un enfoque a gran escala para monitorear la mayor cantidad posible de compuestos involucrados en procesos celulares en un solo ensayo para derivar perfiles metabólicos. Aunque la metabolómica primero se refirió al monitoreo de células individuales y la metabolómica se refirió a organismos multicelulares, estos términos ahora se usan indistintamente. Los cambios metabólicos se producen a través de una serie de mecanismos, incluida la regulación genética directa y alteraciones en las reacciones enzimáticas y metabólicas. La metabolómica permite una evaluación global de un estado celular dentro del contexto del entorno inmediato, teniendo en cuenta la regulación genética, la actividad cinética alterada de las enzimas y los cambios en las reacciones metabólicas. Por lo tanto, en comparación con la genómica o la proteómica, la metabolómica refleja cambios en el fenotipo y, por lo tanto, en la función. Las técnicas aplicadas a la elaboración de perfiles metabólicos incluyen la resonancia magnética nuclear (NMR) y la espectrometría de masas (MS). La metabolómica tiene la ventaja de ser capaz de buscar proteínas o metabolitos en la sangre o la orina. La metabolómica puede ser útil para comprender los desequilibrios metabólicos y para el diagnóstico de enfermedades humanas. Se han estudiado más de 30 metabolitos endógenos en el tejido mamario y el cáncer de mama muestra compuestos que contienen colina total elevados (tCho), glicerofosfocolina baja y glucosa baja en comparación con tumores benignos o tejido sano. Al igual que el cáncer de mama, el cáncer de próstata exhibe un perfil metabólico distinto caracterizado por altos niveles de tCho y fosfocolina, junto con un aumento en los productos glucolíticos lactato y alanina. En el cáncer de próstata, el citrato también puede ser un marcador de respuesta al tratamiento. Estos resultados muestran la utilidad potencial de la metabolómica en el diagnóstico y la evaluación clínica del cáncer.

Las pruebas químicas del aliento tienen un amplio espectro de aplicaciones que van desde la medición de la fracción de óxido nítrico exhalado (FeNO) para monitorear el efecto del tratamiento antiinflamatorio en el asma, hasta la determinación de compuestos orgánicos volátiles (VOC) y el perfil de biomarcadores no volátiles en la muestra de aliento enfriado llamado exhalado. condensado de aliento (EBC). Al ser completamente no invasivo, el muestreo de la respiración permite a los médicos e investigadores evaluar diferentes funciones corporales de manera flexible. Por lo tanto, la prueba del aliento se considera un candidato potencialmente ideal para fines de detección. Además de componentes ampliamente conocidos como nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, gases inertes y vapor de agua, el aliento exhalado también consta de miles de componentes volátiles y no volátiles, principalmente en cantidades mínimas, lo que hace que la detección sea una tarea desafiante. El uso de tecnologías "-ómicas" innovadoras, incluidas la proteómica, la metabolómica, la espectrometría de masas, la cromatografía de gases/espectrometría de masas (GC-MS) y las espectrometrías de movilidad de iones, ofrece un gran potencial para el campo de la elaboración de perfiles de biomarcadores exhalados. A diferencia del lavado broncoalveolar (BAL) y la inducción de esputo, que implica la inhalación de solución salina hipertónica para inducir la tos y posiblemente la broncoconstricción, el EBC no influye en la función de las vías respiratorias ni causa inflamación. Se puede realizar de forma fácil y segura en pacientes con enfermedades graves e incluso permite realizar mediciones repetidas. Como tal, este es un campo relativamente nuevo con potencial para realizar más estudios para investigar la lesión pulmonar aguda por metabolómica.