Hengitysteiden mikroympäristön tutkiminen potilailla, joille tehdään keuhkoahtaumatautiin kirurgisia ja bronkoskooppisia interventioita (COPD-ENVIRON)

Krooninen obstruktiivinen keuhkosairaus (COPD) on kattotermi, joka käsittää kaksi kokonaisuutta, jotka aiheuttavat progressiivista ja lopulta vammauttavaa hengenahdistusta. Keuhkolaajentuma on prosessi, joka tuhoaa terminaalisista keuhkoputkista distaalisia ilmatiloja, jolloin kaasunvaihtokudos häviää, elastinen rekyyli ja pienten hengitysteiden kehän suuntainen kiinnittyminen johtavat niiden romahtamiseen pakkohengityksen yhteydessä. Krooninen keuhkoputkentulehdus on keuhkoputkien häiriö, joka aiheuttaa liiallista tuotantoa ja heikentynyttä liman mobilisaatiota. Lisääntynyt parasympaattinen sävy ja hengitysteiden asteittainen uusiutuminen heikentävät vastetta keuhkoputkia laajentaville lääkkeille. Seurauksena on staattinen ja dynaaminen hyperinflaatio – jatkuvasti laajentunut rintakehä ja litistyneet palleat lisähengityslihasten lisääntyvästä käytöstä huolimatta – mikä johtaa epäedulliseen hengityspumppuun.

Potilaat, joilla on vaikea emfyseema ja hyperinflaatio, hyötyvät keuhkojen tilavuuden vähentämistekniikoista, jotka on suunniteltu vähentämään kaasun pidättymistä ja parantamaan ilmavirtausta, rintakehän seinämää ja keuhkojen mekaniikkaa. Parhaat todisteet on olemassa keuhkojen tilavuuden pienennyskirurgialle (LVRS), joka ei kuitenkaan ole riskitöntä, ja kiinnostus bronkoskooppisten keuhkojen tilavuuden vähentämistekniikoiden (BLVR) kehittämiseen, mukaan lukien endobronkiaalisten läppien ja kierukoiden asentaminen ja kohdennettu keuhkojen denervaatio (TLD) on lisääntynyt. , joiden kaikkien on osoitettu parantavan keuhkojen toimintaa, kuntoilukykyä ja elämänlaatua.

Endobronkiaalinen kryoterapia on uusi tutkimushoito kroonista keuhkoputkentulehdusta sairastaville potilaille. Sikamallit ovat osoittaneet epänormaalien metaplastisten pikarisolujen ablaatiota ja terveen värekarvaepiteelin ja submukoosin regeneroitumista 48 tunnin kuluessa ja täydellisen parantumisen 60 päivää hoidon jälkeen. Pilottitutkimuksessa arvioitiin 11 potilasta, joille tehtiin lobektomia tai pneumonektomia oletetun keuhkosyövän vuoksi. Mitattuja suihkeita, yksi kumpaankin kahteen eri paikkaan, annettiin 2 viikkoa ennen leikkausta, vähintään 2 cm etäisyydellä ehdotetusta resektiomarginaalista (ensimmäiset segmentti- ja lobulaariset keuhkoputket). Haittavaikutuksia ei raportoitu. Kahdeksan toimitetun näytteen histologia osoitti paikallisen kryotermisen vaikutuksen, joka ulottui limakalvon alle, mutta ei sen yli, ja minimaalisen tulehduksen.

Neutrofiilien, makrofagien ja hallitsevien Th-1-lymfosyyttien aiheuttama krooninen hengitysteiden infiltraatio, joka johtuu tulehduksellisten proteiinien, sytokiinien ja kemokiinien lisääntyneestä ilmentymisestä, voimistuu pahenemisvaiheiden aikana. On yleisesti hyväksyttyä, että akuutit pahenemisvaiheet kiihdyttävät keuhkojen toiminnan heikkenemistä COPD:ssä. Viimeaikaiset tutkimukset ovat ehdottaneet mikrovesikkelien (MV:t) roolia keuhkoahtaumatautien patogeneesissä, mikä aiheuttaa pahenemisvaiheita. MV:t ovat solukalvon fragmentteja, joiden halkaisija vaihtelee välillä 0,1 - 1 µm ja joita levittävät melkein kaikki eukaryoottisolut. Niiden tunnustetaan olevan solujen välisen viestinnän keskeisiä välittäjiä, jotka kuljettavat erilaista molekyylilastia, mukaan lukien proteiineja ja nukleiinihappoja, kaukaisiin soluihin, ja ne ovat osallisina erilaisissa tulehdussairauksissa, mukaan lukien COPD. Suurin osa tutkimuksista on tarkastellut verenkierrossa olevia endoteelistä peräisin olevia MV:itä, jotka ovat kohonneita keuhkoahtaumatautia sairastavilla potilailla, ovat merkittävästi korkeampia pahenemisvaiheessa ja ennustavat nopean pakotetun uloshengityksen tilavuuden 1 sekunnissa (FEV1) laskun. Tietoa epiteelistä johdetuista MV:istä keuhkoissa on kuitenkin vähän. Akuuteista keuhkovauriomalleista tiedämme, että keuhkorakkuloiden makrofageista peräisin olevat, biologisesti aktiivista tuumorinekroositekijää kantavat mikrovesikkelit vapautuvat nopeasti varhaisessa vaiheessa ja voivat vaikuttaa sairausprosessin käynnistämiseen.

Bronkoalveolaarinen huuhtelu ja harjaus ovat vakiintuneita tekniikoita materiaalin saamiseksi vastaavasti tulehduksellisten proteiinien ja mikrovesikkelien mittaamiseen sekä sytologiaan ja lähettiribonukleiinihapon (mRNA) analyysiin. Uudella tekniikalla, jossa näyte otetaan limakalvon limakalvonesteestä käyttämällä synteettistä imukykyistä matriisia ("bronkosorptio"), on osoitettu olevan suurempi herkkyys tavalliselle bronkoalveolaariselle huuhtelulle (BAL), mikä eliminoi laimentamisen haitan.

Kaikkien kolmen tekniikan yhdistelmä alempien hengitysteiden näytteiden keräämiseksi suoraan useista keuhkotulehduksen kohdista mahdollistaisi proteomisten, transkriptomisten ja histologisten tietojen vertailun endobronkiaalisesta ympäristöstä ennen ja jälkeen toimenpiteen. Tämä olisi ensimmäinen tutkimus, jossa arvioidaan keuhkojen mikroympäristöä tässä yhteydessä ja joka voi tunnistaa ennakoivia biomarkkereita interventioon ja tulevaan pahenemisriskiin.