Laboratoriebiomarkører og pulmonal interstitiell emfysem ved ARDS (PIE-ARDS) (PIE-ARDS)

Barotrauma forekommer ofte ved akutt respiratorisk distress syndrom (ARDS), og har en vanskelig, ikke-standardisert behandling. Dessverre er dødeligheten fortsatt høy (> 60 % i COVID-19 ARDS, rundt 46 % i ikke-COVID-19 ARDS). Interessant nok antydet data fra COVID-19-pasienter at barotrauma også kan forekomme hos pasienter som puster spontant med ARDS. Følgelig representerer skrøpelighet av lungeparenkym et stort problem ved ARDS. Beskyttende mekanisk ventilasjon (dvs. ventilasjon med lavt tidevolum og lavt luftveistrykk) er fortsatt en hjørnestein i støttende behandling av ARDS. Dessverre kan mekanisk ventilasjon forverre lungeskade (ventilator-indusert lungeskade) og, hos høyrisikopasienter, kan indusere barotrauma selv når respiratorinnstillinger holdes innenfor den "sikre" grensen for beskyttende ARDS. Tidlig identifisering av høyrisikofunksjoner kan derfor tillate klinikere å individualisere behandlingen av høyrisikopasienter, ved å skreddersy respirasjonsstøtte og potensielt velge kandidater for avansert støtte (dvs. ekstrakorporal membranoksygenering) før utvikling av åpenlyst barotraume.

Macklin-effekten er et godt beskrevet radiologisk tegn som opprinnelig var ment å skille mellom "perifere" (distal luftveisruptur, "respiratorisk" barotraume) og "sentral" (lesjon til store luftveier/øsofaegal skade) årsaker til luftlekkasje i mediastinum. Imidlertid identifiserte etterforskerne nylig Macklin-effekten som en sterk radiologisk prediktor for barotraumeutvikling hos mekanisk ventilerte COVID-19 ARDS-pasienter (sensitivitet: 89,2 %; spesifisitet: 95,6 %). I vår kohort ble radiologisk påvist Macklin-effekt identifisert 8-12 dager før utvikling av pneumomediastinum/pneumothorax. Disse foreløpige resultatene er bekreftet i en påfølgende multisenterstudie (prøvestørrelse 697 pasienter; sensitivitet: 100 %; spesifisitet: 99,8 %).

Videre tyder foreløpige data på at tidlig påføring av våken veno/venøs ekstrakorporal membranoksygenering (ECMO) før invasiv mekanisk ventilasjon hos COVID-19-pasienter med alvorlig ARDS og med høy risiko for barotraume (definert som tilstedeværelse av Macklin-effekt på CT-avbildning av brystet) kan føre til ingen barotraumehendelser med lav intubasjonsrate.

Samtidig har en hyperinflammatorisk sub-fenotype blitt assosiert med generelt dårligere utfall både når det gjelder dødelighet og respiratorfrie dager i ARDS. Dessuten har forekomsten av lungeskade under mekanisk ventilasjon vist seg å være signifikant relatert til rekruttering av mastceller via CXCL10/CXCR3-signalering.

I dette synet kan bekreftelse av Macklin-effektprediktiv rolle og identifikasjon av ytterligere, nye laboratoriebiomarkører gi instrumenter for tidlig risikostratifisering hos ARDS-pasienter.

Til sammen kan i) kvantitativ bildeanalyse og ii) systemisk inflammatorisk profilering tyde forskjellige biologiske aspekter av det samme kliniske problemet, og muligens legge grunnlaget for definisjonen av en multimodalitetssignatur av lungeskjørhet hos ARDS-pasienter.

Følgelig er drivhypotesene til denne retrospektive/prospektive studien at identifisering av en ny ARDS-subfenotype karakterisert, uavhengig av den underliggende etiologien, av økt lungeskjørhet, kan betydelig forbedre den dårlige prognosen som rutinemessig er assosiert med denne tilstanden, muligens et landemerke for personlig tilpasset ledelsesstrategier.

For ytterligere å validere rollen til Macklin-effekten, vil etterforskerne:

• evaluere nøyaktigheten av Macklin-effekten i en retrospektiv kohort på 350 ARDS-pasienter (COVID-19 og ikke-COVID-19)
• identifisere, gjennom densitometri, maskinlæring og kunstig intelligens-baserte tilnærminger, nye avbildningsbiomarkører som karakteriserer høyere lungeskjørhet i samme kohort.

I den prospektive hovedstudien vil etterforskerne:

• analyser følgende biomarkører i serum og bronkoalveolær skyllevæske til 100 ARDS-pasienter som er prospektivt registrert: Interleukin-8 (IL-8), Interleukin (IL)-6, IL-1Ra, IL-18, interferon (IFN), Angiopoietin-2 (Ang-2), Tumor Necrosis Factor receptor-1 (TNFr1), Plasminogen Activator Inhibitor-1 (PAI-1), Reseptor for Advanced Glycation Endproducts (RAGE), Intercellulært adhesjonsmolekyl-1 (ICAM-1), Surfactant Protein D (SPD), protein C, Von Willebrand Factor (VWF), CXCL10/CXCR3 og metalloproteaser (MMP9, MMP10).
• Utvikle en spesifikk behandlingsalgoritme for ARDS-pasienter med høy risiko for barotraume ved å samle inn kliniske data og resultatdata fra 10 ARDS-pasienter som får ukonvensjonell behandling (f.eks. våken ECMO, ultrabeskyttende ventilasjon, etc)