Il valore clinico dei componenti del sistema di ossido nitrico nell'asma e nella BPCO (ASCONO)

La broncopneumopatia cronica ostruttiva e l'asma bronchiale hanno una posizione di primo piano tra le malattie respiratorie. Un contributo significativo al quadro clinico e alla prognosi a lungo termine è dato dalle riacutizzazioni della BPCO, il che rende rilevante la ricerca di metodi per la loro previsione e prevenzione. Secondo l'iniziativa globale sull'asma bronchiale (GINA), l'asma bronchiale è caratterizzato da un'elevata eterogeneità e dall'esistenza di molti fenotipi ed endotipi, il che rende rilevante l'uso di metodi di medicina personalizzata nella gestione del paziente e, in particolare, la ricerca di nuovi biomarcatori di asma. Attualmente, nella pratica clinica, sono ampiamente utilizzati alcuni biomarcatori di malattie polmonari ostruttive. Tra questi ci sono il livello di eosinofili nel sangue e nell'espettorato, il livello di immunoglobulina E e la frazione esalata di ossido nitrico (FeNO). Le malattie polmonari ostruttive sono caratterizzate da un'infiammazione persistente delle vie aeree, che si accompagna alla manifestazione di elementi di infiammazione sistemica e disfunzione endoteliale, che si associa ad un alterato rilascio di mediatori vasoattivi, uno dei quali è l'ossido nitrico (NO). L'NO è un potente vasodilatatore sintetizzato dalla L-arginina utilizzando l'enzima NO sintasi (NOS). La molecola NO ha una vita breve da 3 a 30 s, ecco perché la ricerca di biomarcatori con una vita più stabile è rilevante. Alcuni di essi sono metaboliti dell'ossido nitrico, come nitrati (NO3-), nitriti (NO2-), S-nitrosotioli, 3-nitrotirosina. Nitrati e nitriti, che sono metaboliti dell'ossido nitrico, possono essere interessanti come uno dei promettenti marcatori biochimici che riflettono il metabolismo dell'NO nel corpo umano. In precedenza nel nostro studio, è stata mostrata la relazione tra il livello plasmatico dei metaboliti dell'ossido nitrico e la gravità dell'asma bronchiale, che potrebbe essere un prerequisito per ulteriori studi sui componenti del sistema dell'ossido nitrico come potenziali biomarcatori delle malattie ostruttive bronchiali.

Una direzione promettente nella ricerca di biomarcatori legati al sistema dell'ossido nitrico è lo studio della L-arginina, che funge da substrato nella reazione di formazione di NO. La biodisponibilità della L-arginina per NO sintasi determina l'attività di formazione dell'ossido nitrico nelle vie respiratorie, come evidenziato dall'effetto della L-arginina inalata sul livello della frazione espirata dell'ossido nitrico. In precedenza, in uno studio statunitense, 26 pazienti con asma bronchiale hanno mostrato una significativa diminuzione dei livelli plasmatici di L-arginina rispetto a volontari sani e modelli animali da laboratorio hanno mostrato che una diminuzione dei livelli di L-arginina porta a iperreattività delle vie aeree. Attualmente sono stati condotti numerosi studi clinici interventistici pilota in cui la somministrazione di L-arginina ha migliorato le manifestazioni dell'asma bronchiale in alcuni pazienti, ma non ha modificato la frequenza delle riacutizzazioni nel campione totale di pazienti. Ciò indica la possibile esistenza di un endotipo di asma bronchiale associato a un funzionamento alterato del sistema dell'ossido nitrico e rende promettente lo studio del livello di L-arginina nel sangue come potenziale biomarcatore di malattie polmonari ostruttive.

Oltre a studiare i metaboliti dell'ossido nitrico, le sostanze che influenzano la formazione di NO dovrebbero essere considerate potenziali biomarcatori della malattia. Una di queste sostanze è l'arginasi, sotto l'influenza della quale la L-arginina viene convertita in L-ornitina e urea. Nell'uomo sono stati identificati due isoenzimi dell'arginasi, l'arginasi 1 e l'arginasi 2, che differiscono per localizzazione cellulare e distribuzione tissutale. Entrambi gli enzimi dell'arginasi sono espressi nelle vie aeree e possono essere trovati nelle cellule endoteliali ed epiteliali, nei fibroblasti, nei macrofagi e nelle cellule muscolari lisce delle vie respiratorie. L'ulteriore metabolismo della L-ornitina porta alla formazione di poliammine e L-prolina, che sono coinvolte nella proliferazione e differenziazione cellulare, nonché nella produzione di collagene. Gli scienziati hanno dimostrato che l'aumento dell'attività dell'arginasi nelle vie aeree contribuisce all'ostruzione delle vie aeree e all'iperreattività diminuendo la disponibilità del substrato per la NOS. Di conseguenza, la produzione di NO diminuisce e si formano superossidi, che reagiscono con NO per formare perossinitrito, aumentando così la contrattilità e l'infiammazione delle vie aeree. Inoltre, l'aumento dell'attività dell'arginasi delle vie aeree porta ad un aumento della produzione di L-ornitina, che potenzialmente contribuisce al rimodellamento delle vie aeree dovuto alla stimolazione della proliferazione cellulare e alla formazione di collagene.

Il metabolismo della L-arginina dipende non solo dall'arginasi, ma anche dall'enzima metiltransferasi, che metila i residui di L-arginina, che vanno incontro a proteolisi con formazione di dimetilarginina asimmetrica e simmetrica (ADMA e SDMA). Questi aminoacidi inibiscono l'attività NOS, poiché l'ADMA è un inibitore competitivo dell'enzima, mentre la SDMA è un concorrente del trasporto di L-arginina. Le concentrazioni sieriche di ADMA e SDMA, così come le concentrazioni di L-arginina aumentano con la BPCO e aumentano ulteriormente con lo sviluppo della riacutizzazione. È importante notare che la concentrazione di ADMA nel siero del sangue è probabilmente un fattore di rischio indipendente per la mortalità a lungo termine per tutte le cause nelle malattie polmonari ostruttive ed è associata ad un aumento della resistenza delle vie aeree. Negli ultimi anni sono stati condotti diversi studi che esaminano l'associazione dell'ADMA con le malattie polmonari ostruttive. In precedenza è stata dimostrata l'associazione dell'ADMA con lo sviluppo di malattie polmonari ostruttive, resistenza delle vie aeree e indicatori della funzione della respirazione esterna in pazienti con malattie polmonari ostruttive.

Pertanto, ci sono i prerequisiti per studiare i componenti del sistema di ossido nitrico, come i metaboliti di ossido nitrico, L-arginina, arginasi e dimetilarginina asimmetrica, come biomarcatore di malattie polmonari ostruttive. Sulla base di ciò, si prevede di studiare i metaboliti dell'ossido nitrico (nitrati e nitriti), L-arginina, arginasi-1 e dimetilarginina asimmetrica in pazienti con asma bronchiale e broncopneumopatia cronica ostruttiva, seguita dall'osservazione per valutare la prognosi del malattia.

Lo studio è finalizzato a studiare il valore clinico dei modulatori della sintesi di ossido nitrico (L-arginina, arginasi-1 e dimetilarginina asimmetrica) in pazienti con asma bronchiale e broncopneumopatia cronica ostruttiva, nonché a valutare il loro effetto sulla prognosi e sul decorso di malattie.

Gli obiettivi di studio è

1. Valutare i livelli di modulatori della sintesi di ossido nitrico (L-arginina, arginasi-1 e dimetilarginina asimmetrica) nel sangue di pazienti con asma e broncopneumopatia cronica ostruttiva e la loro relazione con il decorso clinico della malattia.
2. Valutare il valore clinico del rapporto tra i livelli dei modulatori della sintesi dell'ossido nitrico (L-arginina, arginasi-1 e dimetilarginina asimmetrica) e il livello dei metaboliti dell'ossido nitrico (nitrati e nitriti) in pazienti con asma bronchiale e broncopneumopatia cronica ostruttiva.
3. Valutare la possibilità di utilizzare la determinazione dei livelli di modulatori della sintesi di ossido nitrico per prevedere il decorso delle malattie polmonari ostruttive e prevenire lo sviluppo di esacerbazioni dell'asma bronchiale e della broncopneumopatia cronica ostruttiva.
4. Valutare la possibilità di sviluppare regimi terapeutici personalizzati per le malattie polmonari ostruttive, basati sulla valutazione dei livelli di modulatori della sintesi di ossido nitrico (L-arginina, arginasi-1 e dimetilarginina asimmetrica) nel sangue di pazienti con asma e malattia polmonare ostruttiva.

Si prevede di condurre uno studio prospettico caso-controllo nei tre gruppi di studio. A tutti i pazienti verranno eseguiti: esame clinico generale; Test di aderenza agli inalatori; analisi cliniche e biochimiche del sangue; spirometria; valutazione del livello di metaboliti dell'ossido nitrico nel siero mediante il metodo fotocolorimetrico nella reazione di Griss; valutazione del livello di L-arginina, arginasi-1 e dimetilarginina asimmetrica nel siero mediante immunodosaggio enzimatico utilizzando il kit di laboratorio Immundiagnostik (Germania). Nella seconda fase dello studio, della durata di 2 anni, saranno valutate le capacità prognostiche di valutazione dei livelli di modulatori della sintesi di ossido nitrico utilizzando un endpoint combinato, comprendente aumento del livello della terapia di base, riacutizzazione, ospedalizzazione e mors associati ad Asma e BPCO.