急性肺損傷における呼気凝縮物のバイオマーカー: 早期発見と転帰予測因子

急性肺損傷（ALI）と急性呼吸窮迫症候群（ARDS）は、集中治療室（ICU）における死亡率と罹患率の主な原因です。 ALI/ARDS の原因は、敗血症、誤嚥、全身性炎症、外傷、輸血など、患者ごとに異なります。 早期に発見して治療すれば、生存率は大幅​​に改善される可能性があります。 しかし、高度な技術や侵襲的ツールを使用したとしても、ALI/ARDS を心原性肺水腫やその他の原因と区別することは困難なことがよくあります。 可能性のあるツールは呼気化学検査であり、呼気一酸化窒素や一酸化炭素などの呼気ガス測定から、揮発性有機化合物の測定や不揮発性バイオマーカープロファイリングまで多岐にわたります。 完全に非侵襲的であるため、呼気凝縮物 (EBC) のサンプリングにより、臨床医や研究者は簡単かつ柔軟な方法で身体機能を評価できます。 呼気には、数千もの揮発性および不揮発性化合物が微量に含まれています。 したがって、この種の人体標本の評価が可能になったのは、サンプル分析における高感度の最先端技術の開発後の最近になってからです。 プロテオミクス、メタボロミクス、GC/LC 質量分析、パターン認識計算の高度な技術により、「ブレストミクス」と呼ばれる呼気バイオマーカー プロファイリングの分野が生み出されています。 ALI、ARDS、または心原性肺水腫患者における EBC のメタボロミクスプロファイリングが確立されれば、ALI/ARDS の診断と転帰予測のための有用かつ強力な非侵襲的ツールを確立できる可能性があります。

メタボロミクスまたはメタボノミクスは、細胞プロセスに関与するできるだけ多くの化合物を単一のアッセイでモニタリングして代謝プロファイルを導き出す大規模なアプローチです。 メタボロミクスは最初は個々の細胞のモニタリングを指し、メタボノミクスは多細胞生物を指しましたが、現在ではこれらの用語は同じ意味で使用されることがよくあります。 代謝変化は、直接的な遺伝子制御や酵素反応や代謝反応の変化など、多くのメカニズムを通じて発生します。 メタボロミクスにより、遺伝子制御、酵素の速度論的活性の変化、代謝反応の変化を考慮に入れて、身近な環境の中での細胞状態の全体的な評価が可能になります。 したがって、ゲノミクスやプロテオミクスと比較して、メタボロミクスは表現型の変化、したがって機能の変化を反映します。 代謝プロファイリングに適用される技術には、核磁気共鳴 (NMR) や質量分析 (MS) などがあります。 メタボロミクスには、血液または尿中のタンパク質または代謝産物を検索できるという利点があります。 メタボロミクスは、代謝の不均衡を理解し、人間の病気を診断するのに役立つ可能性があります。 乳房組織では 30 を超える内因性代謝産物が研究されており、乳がんでは、良性腫瘍や健康な組織と比較して、総コリン含有化合物 (tCho) の上昇、グリセロホスホコリンの低値、およびグルコースの低値が示されています。 乳がんと同様に、前立腺がんは、高い tCho およびホスホコリン レベルと、解糖産物である乳酸塩およびアラニンの増加を特徴とする独特の代謝プロファイルを示します。 前立腺がんでは、クエン酸塩は治療に対する反応性のマーカーとなる可能性もあります。 これらの結果は、がんの診断と臨床評価におけるメタボロミクスの潜在的な有用性を示しています。

呼気化学検査には、喘息における抗炎症治療の効果をモニタリングするための呼気一酸化窒素分率 (FeNO) の測定から、揮発性有機化合物 (VOC) の測定や、呼気と呼ばれる冷却された呼気サンプル中の不揮発性バイオマーカーのプロファイリングまで、幅広い用途があります。呼気凝縮液（EBC）。 完全に非侵襲的であるため、呼気のサンプリングにより、臨床医や研究者はさまざまな身体機能を柔軟な方法で評価することができます。 したがって、呼気検​​査はスクリーニング目的の潜在的に理想的な候補であると考えられています。 窒素、酸素、二酸化炭素、不活性ガス、水蒸気などの広く知られている成分に加えて、呼気には主に微量の数千の揮発性および不揮発性成分も含まれているため、検出は困難な作業となっています。 プロテオミクス、メタボロミクス、質量分析、ガスクロマトグラフィー/質量分析 (GC-MS)、イオン移動度分析などの革新的な「オミクス」技術の使用は、呼気バイオマーカー プロファイリングの分野に大きな可能性をもたらします。 気管支肺胞洗浄（BAL）や、高張食塩水を吸入して咳や気管支収縮を誘発する喀痰誘発とは異なり、EBC は気道の機能に影響を与えたり、炎症を引き起こしたりすることはありません。 重篤な病気の患者に対して簡単かつ安全に行うことができ、繰り返し測定することもできます。 したがって、これは比較的新しい分野であり、メタボロミクスによる急性肺損傷を調査するためにさらに多くの研究が行われる可能性があります。