Determinación del pH de las vías respiratorias mediante los niveles de óxido nítrico exhalado compartimentalmente durante la provocación con tampón alcalino

Los desequilibrios del pH de las vías respiratorias provocan numerosos cambios fisiológicos adversos dentro de las vías respiratorias, que incluyen hiperreactividad, tos, broncoconstricción, ciliopatía, disminución de la respuesta a los broncodilatadores, crecimiento bacteriano, estrés oxidativo/nitrosativo, inflamación neutrofílica/eosinofílica y muerte celular. Se sabe que el pH de las vías respiratorias es bajo (ácido) en enfermedades pulmonares crónicas y agudas. El enfoque estándar de oro para medir el pH de las vías respiratorias es obtener broncoscópicamente líquido de revestimiento de células epiteliales utilizando muestras de cepillo protegido. El costo y la naturaleza invasiva de este enfoque es una barrera para caracterizar completamente el papel del pH de las vías respiratorias en la salud y la enfermedad. En este estudio, el investigador evaluará métodos clínicos no invasivos que se pueden realizar utilizando equipos estándar en laboratorios clínicos de función pulmonar para medir el pH de las vías respiratorias.

El equipo del estudio ha demostrado previamente que el pH del condensado del aliento exhalado (EBC) y los cambios en el óxido nítrico exhalado fraccionado recolectado a 50 ml/s (FeNO50) después de la inhalación de un tampón de glicina alcalina (AGB) indican un pH bajo en las vías respiratorias. Si bien el pH EBC es el método más común y validado para estimar el pH de las vías respiratorias, los investigadores creen que el cambio en FeNO50 es la prueba más sensible para el pH general de las vías respiratorias. Específicamente, esta prueba propuesta hace uso del hecho de que el pH del nitrito/ácido nitroso (NO2-/HNO2) está justo por debajo de 4. El ácido nitroso, por lo tanto, desarrolla óxido nítrico (NO) cuando el pH es inferior a 6,5, y la evolución de NO se detiene cuando El pH está por encima de 7. Debido a que los niveles endógenos de NO2 en las vías respiratorias humanas normalmente son bajos en μM, (32) la protonación de NO2 puede usarse como una prueba no invasiva para el pH de las vías respiratorias. Usando la ecuación de Henderson-Hasselbalch, el investigador puede usar estos cambios en NO para calcular el pH. El investigador ahora ha realizado estudios con tampón de fosfato inhalado y AGB, los cuales muestran que pacientes específicos con asma tienen una caída significativa en FeNO50 luego de la inhalación de tampón. Si bien FeNO50 está validado para representar los niveles de óxido nítrico de las vías respiratorias medias, el muestreo se puede realizar a diferentes velocidades de flujo y tiempos para evaluar los niveles de óxido nítrico en diferentes compartimentos del pulmón. Esto puede permitir la medición regional del pH de las vías respiratorias, lo que sería útil ya que muchas enfermedades de las vías respiratorias son heterogéneas y regionales. El investigador caracterizará aún más el rango normal del pH de las vías respiratorias en la salud y la enfermedad de forma compartimental dentro de las vías respiratorias y en estudios posteriores evaluará los efectos de alterar clínicamente el pH cuando es anormal.

Recientemente se descubrió que el pH de las vías respiratorias es parte integral de la entrada y replicación del virus SARS-CoV-2 en las células de las vías respiratorias. En concreto, una de las vías por las que el virus entra en las células y se replica está bloqueada por la alcalinización intracelular. Por lo tanto, el investigador probó para determinar si AGB causaría alcalinización intracelular en células epiteliales primarias de las vías respiratorias humanas cultivadas. Lo hizo; y el fármaco fue bien tolerado por las células in vitro (como lo es in vivo).

Los investigadores creen que el próximo paso es determinar si AGB inhibe la replicación viral y la entrada viral en nuestros cultivos primarios epiteliales de las vías respiratorias humanas. Para ello, el investigador se ha asociado con el laboratorio de virología BSL3 de la Universidad de Indiana. El investigador adquirió el virus, completó sus preparaciones e infectó cultivos epiteliales de las vías respiratorias humanas con él. El equipo de estudio está a la espera de los resultados preliminares de los efectos de AGB en la entrada y replicación viral. Si de hecho AGB inhibe la entrada de células virales y, por lo tanto, la replicación, el investigador tiene la intención de expandir la IND con la FDA, permitiendo un ensayo en pacientes con riesgo de dificultad respiratoria asociada con la enfermedad respiratoria COVID-2 conocida. En última instancia, se propondría que los resultados de este ensayo incluyeran: mortalidad (primaria); así como la duración de la estancia en la UCI y el área del índice de saturación de oxígeno bajo la curva (secundario). El investigador ha presentado subvenciones a los NIH, el Departamento de Defensa y varias otras agencias para este proyecto.

El estudio propuesto aquí no solo proporcionará una mayor comprensión del uso de AGB en una población más grande, sino que también permitirá la evaluación del pH de las vías respiratorias en quienes lo reciben, lo que podría usarse para guiar la terapia.