Studio dell'influenza di vari volumi correnti sul condensato del respiro espirato (EBC) in pazienti ventilati meccanicamente (TDEBC)

INTRODUZIONE:

L'infiammazione delle vie aeree svolge un ruolo chiave in molte malattie delle vie aeree. I metodi non invasivi per studiare questi processi infiammatori e per monitorare le malattie delle vie aeree sono molto richiesti. L'interesse stimolante è nell'analisi del respiro, come l'analisi del condensato del respiro espirato (EBC), una tecnica di campionamento del fluido di rivestimento epiteliale del polmone (ELF), come un modo ancora più semplice per valutare l'infiammazione delle vie aeree (1,2). Il fascino dell'EBC risiede nella sua capacità di raccogliere in modo non invasivo un'ampia gamma di molecole non volatili dal tratto respiratorio, nel fatto che può essere ripetuto frequentemente entro brevi intervalli senza eventi avversi e che i dispositivi di raccolta possono essere utilizzati in un'ampia gamma di strutture comprese le unità di terapia intensiva (3,4,5,6).

L'analisi dell'EBC non può essere limitata al monitoraggio del paziente e alla comprensione dei meccanismi della malattia polmonare. Potrebbe anche diventare uno strumento utile per il monitoraggio e lo screening di individui sani per possibili danni tissutali polmonari precoci (6,7). C'è una particolare necessità di maggiori dati sulla variazione intra-soggettiva e giornaliera, entrambi essenziali per la decisione se un biomarcatore può servire come strumento di ricerca o addirittura ha il potenziale per il monitoraggio della malattia nella pratica clinica (7) .

È noto da tempo che la ventilazione meccanica può indurre danno polmonare e infiammazione (8,9,10). Recenti dati sperimentali e clinici suggeriscono che nei polmoni sani, la ventilazione meccanica con volume corrente compreso tra 7 e 12 ml/kg in assenza di pressione positiva di fine espirazione può portare a danno endoteliale, della matrice extracellulare e delle vie aeree periferiche senza una risposta infiammatoria importante, che peggiorano ulteriormente con volumi correnti più elevati (15,34). Diversi meccanismi possono spiegare il danno alla struttura polmonare indotto dalla ventilazione meccanica: sovradistensione regionale, "basso volume polmonare" associato alla chiusura corrente delle vie aeree e inattivazione del surfattante (15).

È stato dimostrato che la ventilazione ad alto volume corrente determina un aumento della mortalità, mentre la ventilazione a basso volume corrente è considerata una strategia di protezione polmonare nell'ALI, ARDS (11,12,13,35).

Al contrario, in altri studi randomizzati (31,32) comprendenti un gruppo eterogeneo di interventi chirurgici maggiori toracici e addominali, la ventilazione meccanica protettiva non era associata a una diminuzione dell'infiammazione intrapolmonare e sistemica. Inoltre, non c'erano prove che la ventilazione protettiva prevenisse effetti avversi polmonari o diminuisse i livelli sistemici di citochine nella cardiochirurgia (33).

In linea con queste osservazioni e considerando che resta da dimostrare un parametro pratico di aumento dello stress meccanico del polmone, gli studi possono affrontare la questione se l'analisi dei biomarcatori EBC sia correlata al danno polmonare indotto dal ventilatore da volumi correnti bassi o alti.

MATERIALI E METODI:

Il presente studio è uno studio prospettico, randomizzato e controllato che si svolgerà nell'unità di terapia intensiva dell'ospedale universitario di Larissa, in Tessaglia. L'autorizzazione è stata data dal Consiglio Scientifico e dal Comitato Etico del nostro Ospedale.

Pazienti:

Pazienti in terapia intensiva che necessitano di ventilazione meccanica a causa di ictus, emorragia subaracnoidea e/o intracerebrale e con sistema respiratorio sano (valutati utilizzando criteri come il LISS - Murray Lung Injury Severity Score) (14).

Interventi:

La raccolta di EBC sarà eseguita su pazienti ventilati meccanicamente attraverso il tubo endotracheale secondo la task force ATS/ERS 2005 (7). I pazienti devono essere emodinamicamente e respiratori stabili.

Tutti i pazienti saranno sotto sedazione e riceveranno ventilazione mediante controllo del volume. La frequenza respiratoria sarà adattata al volume corrente impostato per mantenere i valori di pH entro limiti normali (7.35-7.45). La SaO2 sarà mantenuta uguale o superiore al 95%.

L'EBC verrà raccolto inserendo un apposito condotto (FILT, lung and chest diagnostics Ltd. Berlino, Germania) per il dispositivo di raccolta della condensa del respiro (Ecoscreen, Jaeger, Germania) nel ramo espiratorio del tubo del ventilatore. Il tempo di raccolta per EBC sarà di 30 min. Durante la raccolta non verrà utilizzata l'umidificazione.

L'acidità (pH) dell'EBC prima e dopo la disaerazione con un gas inerte Argon, 350 ml/minuto per 10 minuti, (standardizzazione del gas) (17) sarà prontamente misurata utilizzando un pHmetro Jenway modello 3510.

Tutti i campioni saranno conservati a -80 ο C per le successive misurazioni del mediatore. Le variabili di ventilazione (frequenza, PEEP, FIO2, Vt), meccanica polmonare, pressione arteriosa, frequenza cardiaca, saturazione del sangue arterioso, esame dei campioni di sangue ICP e gas saranno registrate prima e durante la raccolta dell'EBC. Saranno inoltre registrati indici di lesione polmonare (PiO2/FiO2, LISS), indici di infiammazione sistemica (temperatura, conta leucocitaria e neutrofila nei campioni di sangue) durante il periodo di osservazione. Gli indici di gravità della malattia (SOFA, SAPS, APACHE II) saranno registrati durante la valutazione iniziale.

Analisi EBC:

L'EBC raccolto sarà analizzato per pH, 8-isoprostano, H2O2, nitriti/nitrati e citochine. La misurazione dei biomarcatori sarà eseguita utilizzando procedure standardizzate, come descritto in precedenza.

Misure di pH: il pH sarà misurato come precedentemente descritto (16,17). Misure di H2O2: La concentrazione di H2O2 sarà determinata mediante un saggio enzimatico usando la perossidasi di rafano (Sigma Chemicals, St. Louis, MO), come precedentemente descritto (17,18,19,20).

Misurazioni dell'8-isoprostane: L'8-isoprostane sarà determinato mediante un kit immunoenzimatico competitivo (Cayman Chemical, Ann Arbor, MI), come precedentemente descritto (17,18,21,29). Il limite di rilevamento del test è di 4 pg/ml.

Le misurazioni degli ossidi di azoto, dei nitriti/nitrati (NO2/NO3) e dei prodotti correlati saranno eseguite come descritto in precedenza (17,22). In breve, saranno determinate utilizzando saggi spettrofotometrici (reazione di Griess) (23,24,25,26,27,28).

Misura delle citochine: sarà quantificata mediante kit EIA/ELISA come precedentemente descritto (24,25,29,30).

Dettagli del protocollo:

I pazienti dopo la valutazione iniziale saranno randomizzati a ricevere ventilazione meccanica con 6 o 12 ml/Kg di peso corporeo ideale calcolato attraverso la seguente equazione:

Per gli uomini [(Altezza (cm)-154) x 0,9] +50 e Per le donne [(Altezza (cm)-154) x 0,9] +45,5. Il periodo di osservazione sarà di un minimo di 10 giorni (se possibile) e la raccolta di EBC sarà effettuata entro le prime 24 ore dal ricovero (giorno 0) e attraverso i giorni 1,2,4,6,8,10.

La raccolta dell'EBC al giorno 0 sarà eseguita in entrambe le modalità di ventilazione con lo scopo di indagare la quantità e la composizione dell'EBC raccolto dallo stesso paziente ventilato con diversi volumi correnti. Per le misurazioni successive, la raccolta EBC per ciascun gruppo verrà eseguita nelle condizioni di ventilazione preimpostate.

Saranno registrate complicazioni come VAP, ARDS o sepsi durante il periodo di osservazione.

Analisi statistica:

L'analisi verrà eseguita utilizzando SPSS per Windows v. 16.0. La normalità della distribuzione sarà verificata con il test di Kolmogorov-Smirnov. I dati normalmente distribuiti saranno presentati come media ± deviazione standard (DS), mentre i dati distorti come mediana (intervallo interquartile). I confronti tra due gruppi saranno valutati con test t non accoppiati per dati normalmente distribuiti e test di Mann-Whitney per dati asimmetrici. I confronti tra più di due gruppi saranno eseguiti con analisi della varianza (ANOVA) con opportuni test post hoc