Determinazione del pH delle vie aeree in base ai livelli di ossido nitrico espirato compartimentale durante il test del tampone alcalino

Gli squilibri del pH delle vie aeree causano numerosi cambiamenti fisiologici avversi all'interno delle vie aeree, tra cui iperreattività, tosse, broncocostrizione, ciliopatia, ridotta risposta ai broncodilatatori, crescita batterica, stress nitrosativo/ossidativo, infiammazione neutrofila/eosinofila e morte cellulare. È noto che il pH delle vie aeree è basso (acido) nelle malattie polmonari croniche e acute. L'approccio gold standard per la misurazione del pH delle vie aeree consiste nell'ottenere per via broncoscopica il fluido di rivestimento delle cellule epiteliali utilizzando il campionamento a pennello protetto. Il costo e la natura invasiva di questo approccio è un ostacolo alla completa caratterizzazione del ruolo del pH delle vie aeree nella salute e nella malattia. In questo studio, lo sperimentatore valuterà metodi clinici non invasivi che possono essere eseguiti utilizzando apparecchiature standard nei laboratori di funzionalità polmonare clinica per misurare il pH delle vie aeree.

Il team di studio ha precedentemente dimostrato che il pH del condensato del respiro esalato (EBC) e le variazioni della frazione di ossido nitrico espirato raccolto a 50 ml/sec (FeNO50) dopo l'inalazione di un tampone di glicina alcalina (AGB) indicano un basso pH delle vie aeree. Mentre il pH EBC è il metodo più comune e il metodo convalidato per stimare il pH delle vie aeree, i ricercatori ritengono che il cambiamento di FeNO50 sia il test più sensibile per il pH generale delle vie aeree. Nello specifico, questo test proposto si avvale del fatto che il pH del nitrito/acido nitroso (NO2-/HNO2) è appena inferiore a 4. L'acido nitroso sviluppa quindi ossido nitrico (NO) quando il pH è inferiore a 6,5 ​​e l'evoluzione di NO si interrompe quando il pH è superiore a 7. Poiché i livelli endogeni di NO2 nelle vie aeree umane sono normalmente bassi μM, (32) la protonazione di NO2 può essere utilizzata come test non invasivo per il pH delle vie aeree. Utilizzando l'equazione di Henderson-Hasselbalch, l'investigatore può utilizzare questi cambiamenti in NO per calcolare il pH. Il ricercatore ha ora condotto studi sia con tampone fosfato inalato che con AGB, entrambi i quali mostrano che specifici pazienti con asma hanno una significativa diminuzione di FeNO50 dopo l'inalazione di tampone. Mentre FeNO50 è convalidato per rappresentare i livelli di ossido nitrico delle vie aeree medie, il campionamento può essere effettuato a diverse portate e tempi diversi per valutare i livelli di ossido nitrico in diversi compartimenti del polmone. Ciò può consentire la misurazione del pH delle vie aeree regionali che sarebbe utile poiché molte malattie delle vie aeree sono eterogenee e regionali. Lo sperimentatore caratterizzerà ulteriormente l'intervallo normale del pH delle vie aeree in condizioni di salute e malattia compartimentalmente all'interno delle vie aeree e negli studi successivi valuterà gli effetti dell'alterazione clinica del pH quando è anormale.

È stato recentemente scoperto che il pH delle vie aeree è parte integrante dell'ingresso delle cellule delle vie aeree e della replicazione del virus SARS-CoV-2. Nello specifico, uno dei percorsi attraverso i quali il virus entra nelle cellule e si replica è bloccato dall'alcalinizzazione intracellulare. Il ricercatore ha quindi testato per determinare se l'AGB avrebbe causato l'alcalinizzazione intracellulare nelle cellule epiteliali primarie delle vie aeree umane in coltura. Lo ha fatto; e il farmaco è stato ben tollerato dalle cellule in vitro (come lo è in vivo).

I ricercatori ritengono che il passo successivo sia determinare se l'AGB inibisce la replicazione virale e l'ingresso virale nelle nostre colture epiteliali primarie delle vie aeree umane. Per fare questo, il ricercatore sta collaborando con il laboratorio di virologia BSL3 dell'Università dell'Indiana. L'investigatore ha acquisito il virus, ne ha completato i preparativi e ne ha infettato le colture epiteliali delle vie aeree umane. Il team di studio è in attesa di risultati preliminari sugli effetti dell'AGB sull'ingresso e sulla replicazione virale. Se infatti l'AGB inibisce l'ingresso delle cellule virali e, quindi, la replicazione, lo sperimentatore intende espandere l'IND con la FDA, consentendo uno studio in pazienti a rischio di distress respiratorio associato alla nota malattia respiratoria COVID-2. In definitiva, i risultati di questo studio verrebbero proposti per includere: mortalità (primaria); così come la durata della degenza in terapia intensiva e l'area dell'indice di saturazione dell'ossigeno sotto la curva (secondaria). L'investigatore ha presentato sovvenzioni al NIH, al Dipartimento della Difesa e a diverse altre agenzie per questo progetto.

Lo studio qui proposto non solo fornirà ulteriori informazioni sull'uso dell'AGB in una popolazione più ampia, ma consentirà anche la valutazione del pH delle vie aeree in coloro che lo ricevono che potrebbe essere utilizzato per guidare la terapia.