Badanie mikrośrodowiska dróg oddechowych u pacjentów poddawanych zabiegom chirurgicznym i bronchoskopowym z powodu POChP (COPD-ENVIRON)

Przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP) to ogólny termin obejmujący dwie jednostki powodujące postępującą i ostatecznie powodującą niepełnosprawność duszność. Rozedma jest procesem niszczącym przestrzenie powietrzne dystalne od końcowych oskrzelików, z utratą tkanki wymiany gazowej, elastycznego odrzutu i obwodowego uwięzienia małych dróg oddechowych, co prowadzi do ich zapadnięcia się podczas wymuszonego wydechu. Przewlekłe zapalenie oskrzeli to schorzenie oskrzeli powodujące nadmierną produkcję i upośledzoną mobilizację śluzu. Zwiększone napięcie przywspółczulne i postępująca przebudowa dróg oddechowych upośledza odpowiedź na leki rozszerzające oskrzela. Następuje statyczna i dynamiczna hiperinflacja - uporczywie rozciągnięta klatka piersiowa i spłaszczone przepony pomimo zwiększonego użycia dodatkowych mięśni oddechowych - co skutkuje upośledzoną pompą oddechową.

Pacjenci z ciężką rozedmą płuc i hiperinflacją odnoszą korzyści z technik zmniejszania objętości płuc zaprojektowanych w celu zmniejszenia uwięzienia gazu i poprawy przepływu powietrza, ściany klatki piersiowej i mechaniki płuc. Istnieją najlepsze dowody na chirurgię zmniejszenia objętości płuc (LVRS), która jednak nie jest pozbawiona ryzyka i istnieje coraz większe zainteresowanie rozwojem technik bronchoskopowej redukcji objętości płuc (BLVR), w tym umieszczania zastawek i cewek wewnątrzoskrzelowych oraz ukierunkowanego odnerwienia płuc (TLD) , które, jak wykazano, poprawiają czynność płuc, wydolność wysiłkową i jakość życia.

Krioterapia dooskrzelowa jest nową eksperymentalną metodą leczenia pacjentów z przewlekłym zapaleniem oskrzeli. Modele świńskie wykazały ablację nieprawidłowych metaplastycznych komórek kubkowych i regenerację zdrowego nabłonka rzęskowego i błony podśluzowej w ciągu 48 godzin z całkowitym wygojeniem do 60 dni po leczeniu. W badaniu pilotażowym oceniono 11 pacjentów poddawanych lobektomii lub pneumonektomii z powodu podejrzenia raka płuc. Odmierzone aerozole, jeden do każdego z dwóch oddzielnych miejsc, podano 2 tygodnie przed operacją, co najmniej 2 cm dystalnie od proponowanego marginesu resekcji (pierwsze oskrzela segmentowe i zrazikowe). Nie zgłoszono żadnych działań niepożądanych. Histologia 8 przedłożonych próbek wykazała miejscowy efekt kriotermiczny rozciągający się na warstwę podśluzówkową, ale nie poza nią, oraz minimalny stan zapalny.

Podczas zaostrzeń nasila się przewlekły naciek dróg oddechowych przez neutrofile, makrofagi i dominujące limfocyty Th-1, spowodowany zwiększoną ekspresją białek zapalnych, cytokin i chemokin. Ogólnie przyjmuje się, że ostre zaostrzenia przyspieszają pogorszenie czynności płuc w POChP. Ostatnie badania sugerują rolę mikropęcherzyków (MV) w patogenezie POChP, prowadząc do zaostrzeń. MV to fragmenty błony komórkowej o średnicy od 0,1 do 1 µm, zrzucane przez prawie wszystkie komórki eukariotyczne. Uważa się, że są kluczowymi mediatorami komunikacji międzykomórkowej, przenoszącymi różnorodne ładunki molekularne, w tym białka i kwasy nukleinowe, do odległych komórek i są zaangażowane w różne choroby zapalne, w tym POChP. Większość badań dotyczyła krążących MV pochodzących ze śródbłonka, które są podwyższone u pacjentów z POChP, są znacznie wyższe podczas zaostrzenia i są predyktorem szybkiego natężonego spadku objętości wydechowej w ciągu 1 sekundy (FEV1). Istnieje jednak niewiele danych na temat MV pochodzących z nabłonka w płucach. Z modeli ostrego uszkodzenia płuc wiemy, że mikropęcherzyki pochodzące z makrofagów pęcherzykowych, które niosą biologicznie aktywny czynnik martwicy nowotworu, są szybko uwalniane we wczesnej fazie i mogą odgrywać rolę w inicjowaniu procesu chorobowego.

Płukanie oskrzelowo-pęcherzykowe i szczotkowanie to ustalone techniki uzyskiwania materiału odpowiednio do pomiaru białek zapalnych i mikropęcherzyków oraz do cytologii i analizy informacyjnego kwasu rybonukleinowego (mRNA). Wykazano, że nowa technika pobierania próbek płynu wyściółki błony śluzowej przy użyciu syntetycznej matrycy absorpcyjnej („bronchosorpcja”) ma większą czułość na standardowe płukanie oskrzelowo-pęcherzykowe (BAL), eliminując wadę rozcieńczania.

Połączenie wszystkich trzech technik bezpośredniego pobierania próbek dolnych dróg oddechowych w wielu miejscach zapalenia płuc pozwoliłoby na porównanie danych proteomicznych, transkryptomicznych i histologicznych ze środowiska wewnątrzoskrzelowego przed i po interwencji. Byłoby to pierwsze badanie oceniające mikrośrodowisko płuc w tym kontekście, które może zidentyfikować predykcyjne biomarkery odpowiedzi na interwencję i ryzyko przyszłego zaostrzenia.