Diagnosi di EIB nei giovani atleti Elite (13-18 anni)

Stato dell'arte L'esercizio fisico, pur essendo assolutamente benefico per il benessere umano, è un noto innesco per indurre la broncocostrizione. Areteo di Cappadocia descrisse i primi casi di asma scatenati dall'esercizio, già nel II secolo d.C. L'esercizio fisico può provocare broncocostrizione in soggetti con asma preesistente ma può anche indurre broncocostrizione in soggetti altrimenti sani. Quest'ultimo fenomeno è chiamato broncocostrizione indotta dall'esercizio (BEI). La BEI è frequente nella popolazione generale e potrebbe interessare tra il 5 e il 10% di essa, sebbene i rapporti basati sulla popolazione siano scarsi. La BEI è prevalente nelle persone che praticano discipline sportive di resistenza, come la corsa a lunga distanza, il duathlon e il triathlon, il ciclismo e lo sci di fondo. A causa del frequente intenso allenamento fisico, la sua incidenza è maggiore negli atleti di élite rispetto agli atleti non élite. La sua prevalenza negli atleti d'élite all'interno di queste discipline sportive di resistenza è stimata fino al 13%. La percentuale negli sport acquatici di resistenza è stata sorprendentemente ancora più alta e ha raggiunto il 20% nei giochi olimpici del 2008. Oltre all'intenso allenamento fisico, anche fattori ambientali come il cloro o l'esposizione all'aria fredda sono quindi legati alla comparsa della BEI.

Il meccanismo della broncocostrizione indotta dall'esercizio non è del tutto chiaro: il raffreddamento delle vie aeree derivante dal condizionamento dell'aria inspirata e il riscaldamento post-esercizio delle vie aeree sono stati proposti come meccanismo "termico". Tuttavia, la disidratazione delle vie aeree a seguito di una maggiore ventilazione, con conseguente "aumento dell'osmolarità" del fluido di rivestimento delle vie aeree, sembra essere una delle cause principali. Si pensa che questa aumentata osmolarità inneschi il rilascio di mediatori, come istamina, cisteinil leucotrieni e prostaglandine, dalle cellule infiammatorie delle vie aeree, che porta alla contrazione della muscolatura liscia delle vie aeree e all'edema delle vie aeree. Ultimo ma non meno importante, prove recenti, compresi i dati del laboratorio dello sperimentatore, indicano come meccanismo sottostante il "danno epiteliale" dovuto all'elevata velocità di ventilazione, con successivo rilascio di mediatori delle cellule epiteliali. Questo danno, che può essere più pronunciato se sono presenti ulteriori fattori scatenanti, potrebbe portare a un'infiammazione incontrollata delle vie aeree, può esacerbare il processo e aumentare la broncocostrizione indotta dall'esercizio, portando potenzialmente ad asma persistente. Si suggerisce che l'infiammazione delle vie aeree differisca tra soggetti/atleti con asma preesistente (in cui sono presenti eosinofili delle vie aeree e infiammazione Th2) e quelli con EIB che si è sviluppata durante la loro carriera (in cui sono presenti neutrofili e infiammazione Th17). Se i sintomi si sviluppano durante la loro carriera, si può facilmente sospettare una relazione causale tra l'esercizio intenso e la BEI. Per determinare il momento esatto dello sviluppo della BEI durante la loro carriera, sono necessari studi longitudinali, che inizino prima della presenza della BEI. In effetti, la maggior parte degli atleti di élite adolescenti inizia i propri intensi protocolli di allenamento molto prima di iniziare a esibirsi ai massimi livelli internazionali.

Se diagnosticare la BEI negli atleti d'élite adulti è difficile, la sua diagnosi negli atleti d'élite delle scuole superiori è una sfida terribile. In effetti, diversi test diagnostici sono stati suggeriti dal Comitato Olimpico Internazionale-Commissione Medica (CIO-MC) per identificare la BEI negli atleti d'élite adulti. Se, in base ai sintomi, viene esclusa la diagnosi classica di asma (ad es. mediante test di reversibilità dopo inalazione di Salbutamolo), l'iperreattività delle vie aeree deve essere documentata con l'uso di test di broncoprovocazione. Questi test includono provocazioni dirette (ad es. con metacolina inalata), che agiscono sulla muscolatura liscia delle vie aeree provocando broncocostrizione, e provocazioni indirette, come l'iperpnea volontaria eucapnica (EVH) particolarmente raccomandata per gli atleti, test iperosmolare con soluzione salina o mannitolo e test di laboratorio o prove di esercizio sul campo. Tuttavia, gli atleti possono avere una risposta positiva (con un calo del volume espiratorio forzato in un secondo (FEV1) al di sopra del cut-off citato) solo a uno di questi tipi di test. Pertanto, potrebbe essere necessario più di un tipo di test e, idealmente, il test dovrebbe essere eseguito durante un periodo di intenso allenamento.

I ricercatori hanno recentemente adattato il test EVH, test diagnostico gold standard raccomandato da IOC-MC per diagnosticare la BEI negli atleti d'élite per il suo utilizzo negli adolescenti. Invece della massima ventilazione volontaria (MVV) dell'85% durante 6 minuti, solitamente richiesta nei soggetti adulti (che è 30XFEV1, ma significherebbe una prestazione irrealistica del 100% della MVV negli adolescenti), un obiettivo ventilatorio del 70% che corrisponde a 21 x FEV1 nei giovani atleti è fattibile per la maggior parte degli atleti (vedi tabella 1). Pertanto il test mira a un obiettivo di ventilazione del 70% per 6 minuti. Inoltre, per escludere l'esaurimento come causa di caduta artificiale del FEV1, è stata calcolata anche la variazione dell'indice di Tiffeneau (TI=FEV1/FVC). Solo se TI al momento della caduta massima meno TI al basale era inferiore a zero, si pensa che la caduta del FEV1 rifletta una vera ostruzione delle vie aeree.

Con questi piccoli adattamenti, il test può essere eseguito in quasi tutti gli atleti d'élite delle scuole superiori di età compresa tra 12 e 14 anni. Sorprendentemente, il 23% per cento dei giocatori di basket (3/13), il 21% dei giocatori di calcio (4/19) e fino al 54% dei nuotatori (6/11) di età compresa tra 12 e 14 anni, ha avuto un test EVH positivo al momento dell'iscrizione a un programma sportivo d'élite rispetto al 13% dei soggetti di controllo. Durante l'osservazione longitudinale (registrata su clinicaltrials.gov (NCT02432183) risultati non pubblicati), due giocatori di football su quattro con un test EVH positivo, hanno interrotto in anticipo il loro programma d'élite delle scuole superiori. Anche se ragioni tecniche sportive potrebbero anche essere il fattore limitante per continuare il programma, la loro BEI può anche spiegare prestazioni ridotte che possono derivare se non vengono prese misure preventive. Tuttavia, non è ancora chiaro quale trattamento medico idealmente dovrebbe essere utilizzato in quegli atleti d'élite. Tuttavia, esistono diverse opportunità di trattamento, che potrebbero almeno consentire loro di svolgere i loro sport in condizioni ottimali.

L'esecuzione di test EVH come test di screening ogni anno in tutti gli atleti delle scuole superiori è laboriosa e ad alto costo. I ricercatori hanno quindi studiato se i questionari potessero aiutare a indicare ai giovani atleti (12-14 anni) a rischio di avere un test EVH positivo. Sono stati in grado di testare il questionario AQUA (Allergy Questionnaire for Athletes) convalidato per adulti e adolescenti, in una coorte di giovani atleti d'élite. Eseguendo i prick test cutanei in quei soggetti per ricercare l'allergia, se il punteggio AQUA era ≥ 5, il test ha predetto l'atopia con una specificità del 78% e una sensibilità del 62,5%

% di MVV Adulti Adolescenti (12-14 anni) 100% 35 × FEV1 30 × FEV1 85% 30 × FEV1 70% 21 × FEV1 60% 21 × FEV1

Tabella 1 Confronto della capacità ventilatoria massima tra adulti e adolescenti

I ricercatori hanno scoperto che gli individui atopici nella coorte avevano un rischio maggiore di risultare positivi per la BEI (test esatto di Fisher p=0,04). Tuttavia, a causa dell'elevato numero di soggetti con test EIB positivo ma questionario AQUA negativo, il questionario AQUA da solo non può essere utilizzato per prevedere l'EIB (p=0,4). Tuttavia, una delle cinque domande aggiunte dal nostro gruppo a questo questionario ("Soffri di respiro sibilante durante l'esercizio?") di per sé ha predetto la BEI con una specificità del 93% e una sensibilità del 24%. Aggiungendo una seconda domanda a questo ("Un medico ti ha mai diagnosticato una condizione allergica?") ha aumentato la specificità per prevedere un test BEI positivo al 99% ma ha abbassato la sensibilità solo al 15% (manoscritto in preparazione).

Domanda 1 Soffri di respiro sibilante durante l'attività fisica? Domanda 2 Soffri di mancanza di respiro durante l'esercizio? Domanda 3 Un medico ti ha mai diagnosticato una condizione allergica? Domanda 4 Soffri spesso di infezioni del tratto respiratorio superiore o di febbre? Domanda 5 Qualcuno nella tua famiglia è allergico?

Tabella 2. Domande aggiunte al questionario AQUA nel protocollo di screening degli atleti d'élite delle scuole superiori di 12-14 anni

Questi risultati hanno costituito la base per l'attuale idea su come eseguire lo screening per la BEI nei giovani atleti d'élite A/ Se il giovane atleta risponde positivamente alla domanda 1, "Soffri di respiro sibilante durante l'esercizio?", A.1 L'asma deve essere escluso (mediante il test di reversibilità del salbutamolo) A.2 L'EIB può essere ricercato mediante il test EVH. B/ Se il bambino ha un punteggio AQUA positivo (>5), B.1. atopy potrebbe essere presente e può essere ricercato da CAPtest e/o SPT. B.1.a Se i test di atopia sono positivi, l'EIB può essere testato con il test EVH. B.1.b Se i test di atopia sono negativi, si può scegliere una strategia di attesa completa

Tali questionari possono essere facilmente ripetuti ogni anno

Tuttavia, anche se questo sarebbe un grande vantaggio nel processo di screening dei giovani atleti, questo studio pilota dovrebbe almeno essere ripetuto in un gruppo di atleti più anziani (13-18 anni). Inoltre, rimane ancora da chiedersi se sia necessario eseguire diversi test per diagnosticare la BEI e se sia possibile scegliere una struttura gerarchica in tali test. Infatti, nella routine quotidiana, il test EVH presso l'UZ Leuven è limitato a quei soggetti in cui il test di provocazione dell'istamina è negativo ma la EIB è altamente sospetta, sulla base della storia clinica. Non è noto se tutti i soggetti con test di provocazione con istamina positivo abbiano anche la BEI positiva.

Infine, i soggetti a basso contenuto di IL-1beta nell'espettorato, in assenza di atopia, avevano una probabilità molto bassa di avere un test EVH positivo (test esatto di Fisher p=0,0088; rispetto a 0,04 per la sola atopia, vedi sopra). L'aggiunta del rilevamento dell'mRNA di IL-1beta della citochina dell'espettorato al protocollo di screening potrebbe quindi aumentare il valore predittivo negativo del diagramma di flusso. Tuttavia, anche l'esecuzione dell'espettorato indotto è impegnativa e il rilevamento dell'mRNA delle citochine nei campioni (sebbene eseguito di routine nel laboratorio dello sperimentatore) non è ancora una procedura di routine.

Ipotesi I ricercatori ipotizzano che i risultati nella prima coorte di giovani saranno simili o addirittura più pronunciati nella coorte di atleti leggermente più anziani. Ciò significa che

1. ipotizzano che anche il questionario AQUA possa prevedere l'atopia in questa fascia di età
2. ipotizzano che l'atopia sarà un fattore di rischio per la BEI in quella fascia di età
3. considerano il test EVH (in assenza di asma) il miglior test per rilevare l'EIB (rispetto al test di provocazione con istamina) in quella fascia di età
4. ipotizzano che un punteggio AQUA positivo e/o un punteggio positivo alle domande 1 e 3 della tabella 2 possano essere utilizzati per lo screening della BEI (come indicato nella figura 2)
5. ipotizzano che l'aggiunta del rilevamento dell'mRNA delle citochine nell'espettorato possa aumentare il valore predittivo negativo del protocollo di screening

Scopo dello studio Pertanto lo scopo dello studio è studiare l'esistenza della BEI negli atleti d'élite delle scuole superiori e negli atleti che praticano almeno 12 ore di sport a settimana di età compresa tra 13 e 18 anni (n=50). Più precisamente vogliono gli inquirenti

1. per confrontare la proporzione di soggetti EIB positivi (definiti come ≥10% di calo del FEV1 almeno 5' dopo la provocazione EVH) tra quegli atleti e controlli di pari età (n=20).
2. correlare le risposte ai questionari con l'esistenza della BEI nella coorte
3. per correlare il PC20 (mediante test di provocazione con istamina) con la % massima caduta nel test EVH nella coorte
4. studiare i livelli di mRNA nell'espettorato in correlazione alla presenza di BEI nella coorte

Materiale e metodo

saranno reclutati giovani atleti (nuotatori, atleti indoor e outdoor) che svolgono almeno 12 ore di sport a settimana e controlli che praticano meno di 6 ore di sport a settimana. A tal fine, gli investigatori hanno una stretta collaborazione con il Centro di consulenza medica sportiva (SMAC UZ Leuven) che controlla tutti gli atleti d'élite delle scuole superiori della "topsportschool" Leuven, nonché con i coordinatori medici della Federazione fiamminga di nuoto, della federazione di pallacanestro e Federazione calcistica. I controlli saranno reclutati tra bambini e parenti dal personale.

In questi soggetti verranno eseguiti questionari (AQUA e tabella 2), skin prick test per i comuni allergeni ambientali, puntura venosa, induzione dell'espettorato, test di reversibilità dopo inalazione di salbutamolo, misurazione del FENO, test di provocazione dell'istamina, test EVH e/o test sul campo da sforzo.

Le IgE specifiche per gli allergeni saranno misurate mediante CAPtest. I biomarcatori come il siero CC16 saranno misurati mediante ELISA. La conta cellulare differenziale dell'espettorato sarà effettuata mediante citospin e rilevazione dell'mRNA delle citochine mediante RT-PCR. I biomarcatori del fluido di lavaggio nasale ottenuto da Merocell saranno studiati mediante ELISA. Tutti i test insieme dureranno +/- 1.30h. Se gli allenatori di una specifica disciplina lo considerano troppo impegnativo, possiamo omettere uno o più dei seguenti: induzione dell'espettorato, Merocell e/o skin prick test. In quest'ultimo caso, la diagnosi di allergia sarà basata solo su CAPtest. Questo sarà discusso in anticipo con allenatori e medici sportivi e aggiunto manualmente ai documenti IC/assenso, se questo è il caso.

La spirometria, il test EVH e il test di provocazione dell'istamina vengono eseguiti di routine in ospedale.

Analisi statistica Il calcolo della dimensione del campione non è stato fatto, poiché saranno invitati tutti gli atleti fiamminghi delle scuole superiori d'élite all'interno delle discipline sportive citate (che sono i rami più grandi in B). Studi precedenti hanno rivelato che oltre il 95% di loro è disposto a partecipare. Sulla base dei risultati dello studio precedente nel gruppo di età più giovane in una dimensione del campione ancora più piccola, i ricercatori considerano l'attuale dimensione del campione sufficiente per questo studio.

1. Il test esatto di Fisher (o Chi-quadrato nel caso delle diverse discipline separatamente) verrà utilizzato per studiare se la proporzione di atleti con test EVH positivo (al cut-off citato) è significativamente diversa dalla sua proporzione nei soggetti sani
2. Le differenze nella caduta massima assoluta di FEV1, biomarcatori sierici, livelli specifici di mRNA di citochine nell'espettorato e conta cellulare nell'espettorato tra atleti e controlli dopo la provocazione EVH saranno studiate mediante test Mann-Whitney-U non parametrico a due code (una coda se appropriato) (o se il test di normalità è superato, mediante test t parametrico). Le differenze tra i rami sportivi saranno studiate da Kruskall-Wallis (o ANOVA se il test di normalità è superato) con adeguati post-test.
3. Sensibilità, specificità, PPV e NPV (così come le curve ROC) per studiare l'utilità del questionario AQUA e/o le 5 domande citate e/o i bassi livelli di mRNA nell'espettorato di IL-1beta, da un lato per prevedere l'atopia e positivi Verrà invece calcolato il test EVH.
4. La correlazione tra PC20 e la caduta massima del FEV sarà studiata mediante il test di correlazione di Spearman senza o con dati precedenti (ad es. log) trasformazione.

L'analisi statistica sarà eseguita da Prism Graph 7

Risultato atteso

I ricercatori si aspettano di poter ripetere i risultati osservati nei gruppi di età più giovani. Inoltre, si aspettano di poter aumentare la sensibilità del protocollo di screening e aumentare il valore predittivo negativo del test di screening. A quest'ultimo scopo, la misurazione dell'mRNA di IL-1beta nell'espettorato potrebbe essere di aiuto.

Potenziale rischio

Poiché viene studiato solo un gruppo limitato di atleti di età compresa tra 13 e 18 anni (n=50), lo studio potrebbe non essere efficace per raggiungere l'obiettivo. L'analisi della potenza non è stata eseguita, poiché lo studio è limitato dal numero di studenti delle scuole superiori d'élite nella "topsportschool".

Fattibilità

Studio FWO-TBM concesso