Hengitysteiden pH:n määrittäminen uloshengitetyn typpioksiditasojen perusteella alkalisen puskurin aikana

Hengitysteiden pH-epätasapaino aiheuttaa lukuisia haitallisia fysiologisia muutoksia hengitysteissä, mukaan lukien hyperreaktiivisuus, yskä, keuhkoputkien supistumista, ciliopatiaa, vähentynyt vaste keuhkoputkia laajentaville, bakteerien kasvu, nitrosatiivinen/hapettava stressi, neutrofiilinen/eosinofiilinen tulehdus ja solukuolema. Hengitysteiden pH:n tiedetään olevan matala (hapan) kroonisissa ja akuuteissa keuhkosairauksissa. Kultastandardi lähestymistapa hengitysteiden pH:n mittaamiseen on saada keuhkoputkien epiteelisolujen vuorauksen neste käyttämällä suojattua harjanäytteenottoa. Tämän lähestymistavan hinta ja invasiivinen luonne on este hengitysteiden pH:n roolin täydelliselle karakterisoimiselle terveydelle ja sairaudelle. Tässä tutkimuksessa tutkija arvioi ei-invasiivisia kliinisiä menetelmiä, jotka voidaan tehdä kliinisissä keuhkotoiminnan laboratorioissa standardinmukaisilla laitteilla hengitysteiden pH:n mittaamiseen.

Tutkimusryhmä on aiemmin osoittanut, että uloshengitetyn hengityksen kondensaatin (EBC) pH ja muutokset uloshengitetyn typpioksidin fraktiossa, joka kerättiin nopeudella 50 ml/s (FeNO50) emäksisen glysiinipuskurin (AGB) inhalaation jälkeen, viittaavat alhaiseen hengitysteiden pH:hon. Vaikka EBC pH on yleisin menetelmä ja validoitu menetelmä hengitysteiden pH:n arvioimiseksi, tutkijat uskovat, että FeNO50:n muutos on herkin testi yleiselle hengitysteiden pH:lle. Erityisesti tässä ehdotetussa testissä hyödynnetään tosiseikkoja, että nitriitti/typpihapon (NO2-/HNO2) pH on hieman alle 4. Typpihappo kehittää siten typpioksidia (NO), kun pH on alle 6,5, ja NO:n kehitys pysähtyy, kun pH on yli 7. Koska ihmisen endogeeniset hengitysteiden NO2-tasot ovat normaalisti alhaisia ​​μM, (32) NO2-protonointia voidaan käyttää noninvasiivisena testinä hengitysteiden pH:lle. Henderson-Hasselbalch-yhtälön avulla tutkija voi käyttää näitä NO:n muutoksia pH:n laskemiseen. Tutkija on nyt tehnyt tutkimuksia sekä sisäänhengitetyllä fosfaattipuskurilla että AGB:llä, jotka molemmat osoittavat, että tietyillä astmapotilailla FeNO50-pitoisuus laskee merkittävästi puskuriinhalaation jälkeen. Vaikka FeNO50 on validoitu edustamaan keskihengitysteiden typpioksiditasoja, näytteenotto voidaan tehdä useilla eri virtausnopeuksilla ja -ajoilla typpioksiditasojen arvioimiseksi keuhkojen eri osastoissa. Tämä voi mahdollistaa alueellisen hengitysteiden pH-mittauksen, mikä olisi hyödyllistä, koska monet hengitystiesairaudet ovat heterogeenisiä ja alueellisia. Tutkija luonnehtii edelleen hengitysteiden normaalia pH-aluetta terveydessä ja sairauksissa hengitysteiden sisällä ja myöhemmissä tutkimuksissa arvioi kliinisesti pH:n muuttamisen vaikutuksia, kun se on epänormaali.

Äskettäin on havaittu, että hengitysteiden pH on olennainen osa hengitysteiden soluun pääsyä ja SARS-CoV-2-viruksen replikaatiota. Tarkemmin sanottuna yksi reiteistä, joita pitkin virus saapuu soluihin ja replikoituu, on estetty solunsisäisellä alkalinisaatiolla. Siksi tutkija testasi määrittääkseen, aiheuttaisiko AGB solunsisäistä alkalinoitumista viljellyissä ihmisen primaarisissa hengitysteiden epiteelisoluissa. Se teki; ja solut sietävät lääkettä hyvin in vitro (kuten se on in vivo).

Tutkijat uskovat, että seuraava askel on määrittää, estääkö AGB viruksen replikaatiota ja viruksen pääsyä ihmisen primaarisiin hengitysteiden epiteeliviljelmiin. Tätä varten tutkija tekee yhteistyötä Indianan yliopiston BSL3-virologialaboratorion kanssa. Tutkija on hankkinut viruksen, saanut valmiiksi sen valmistelut ja infektoinut sillä ihmisen hengitysteiden epiteeliviljelmiä. Tutkimusryhmä odottaa alustavia tuloksia AGB:n vaikutuksista viruksen sisäänpääsyyn ja replikaatioon. Jos itse asiassa AGB estää virussolujen sisäänpääsyn ja siten replikaatiota, tutkija aikoo laajentaa IND:tä FDA:n kanssa, mikä mahdollistaa tutkimuksen potilailla, joilla on riski saada tunnetun COVID-2 hengityssairauden aiheuttama hengitysvaikeus. Viime kädessä tämän kokeen tuloksiin ehdotetaan sisältyvän: kuolleisuus (ensisijainen); sekä teho-osaston oleskelun kesto ja happisaturaatioindeksin pinta-ala käyrän alla (toissijainen). Tutkija on toimittanut apurahoja NIH:lle, DoD:lle ja useille muille virastoille tätä hanketta varten.

Tässä ehdotettu tutkimus ei ainoastaan ​​tarjoa lisätietoa AGB:n käytöstä suuremmassa populaatiossa, vaan mahdollistaa myös hengitysteiden pH:n arvioinnin sitä saavilla potilailla, mitä voitaisiin käyttää hoidon ohjaamiseen.