Określanie pH w drogach oddechowych na podstawie poziomów tlenku azotu w wydychanym przedziale podczas prowokacji buforem alkalicznym

Nierównowaga pH w drogach oddechowych powoduje liczne niekorzystne zmiany fizjologiczne w drogach oddechowych, w tym nadreaktywność, kaszel, skurcz oskrzeli, ciliopatię, zmniejszoną odpowiedź na leki rozszerzające oskrzela, wzrost bakterii, stres nitrozowy/oksydacyjny, zapalenie neutrofilowe/eozynofilowe i śmierć komórek. Wiadomo, że pH dróg oddechowych jest niskie (kwaśne) w przewlekłych i ostrych chorobach płuc. Złotym standardem podejścia do pomiaru pH w drogach oddechowych jest pobranie bronchskopowo płynu wyściółki komórek nabłonka przy użyciu zabezpieczonego pobierania szczoteczką. Koszt i inwazyjny charakter tego podejścia stanowi barierę dla pełnego scharakteryzowania roli pH dróg oddechowych w zdrowiu i chorobie. W tym badaniu badacz oceni nieinwazyjne metody kliniczne, które można zastosować przy użyciu standardowego sprzętu w klinicznych laboratoriach czynności płuc do pomiaru pH w drogach oddechowych.

Zespół badawczy wcześniej wykazał, że pH kondensatu w wydychanym powietrzu (EBC) i zmiany frakcji tlenku azotu w wydychanym powietrzu zbierane przy 50 ml/s (FeNO50) po inhalacji alkalicznego buforu glicynowego (AGB) wskazują na niskie pH w drogach oddechowych. Podczas gdy EBC pH jest najpowszechniejszą i potwierdzoną metodą szacowania pH dróg oddechowych, badacze uważają, że zmiana FeNO50 jest najbardziej czułym testem ogólnego pH dróg oddechowych. W szczególności proponowane badanie wykorzystuje fakt, że pH azotynów/kwasu azotawego (NO2-/HNO2) wynosi nieco poniżej 4. Kwas azotawy wydziela zatem tlenek azotu (NO), gdy pH jest niższe niż 6,5, a wydzielanie NO zatrzymuje się, gdy pH jest powyżej 7. Ponieważ poziom endogennego NO2 w drogach oddechowych człowieka jest zwykle niski w μM, (32) protonowanie NO2 można wykorzystać jako nieinwazyjne badanie pH dróg oddechowych. Korzystając z równania Hendersona-Hasselbalcha, badacz może wykorzystać te zmiany w NO do obliczenia pH. Badacz przeprowadził obecnie badania zarówno z wziewnym buforem fosforanowym, jak i AGB, z których oba wykazały, że u określonych pacjentów z astmą następuje znaczny spadek FeNO50 po inhalacji buforu. Podczas gdy FeNO50 jest zwalidowany do reprezentowania poziomów tlenku azotu w środkowych drogach oddechowych, próbki można pobierać przy kilku różnych prędkościach przepływu i czasie, aby ocenić poziomy tlenku azotu w różnych przedziałach płuc. Może to pozwolić na regionalny pomiar pH dróg oddechowych, co byłoby pomocne, ponieważ wiele chorób dróg oddechowych ma charakter heterogenny i regionalny. Badacz dalej scharakteryzuje normalny zakres pH dróg oddechowych w zdrowiu i chorobie w przedziałach w obrębie dróg oddechowych, aw kolejnych badaniach oceni skutki klinicznej zmiany pH, gdy jest ono nieprawidłowe.

Niedawno odkryto, że pH dróg oddechowych jest integralną częścią wnikania do komórek dróg oddechowych i replikacji wirusa SARS-CoV-2. Konkretnie, jeden ze szlaków, którymi wirus wnika do komórek i replikuje się, jest blokowany przez alkalizację wewnątrzkomórkową. Badacz zbadał zatem, czy AGB spowoduje wewnątrzkomórkową alkalizację w hodowanych pierwotnych ludzkich komórkach nabłonka dróg oddechowych. Tak się stało; a lek był dobrze tolerowany przez komórki in vitro (podobnie jak in vivo).

Badacze uważają, że następnym krokiem jest ustalenie, czy AGB hamuje replikację wirusa i wnikanie wirusa do naszych pierwotnych ludzkich kultur nabłonka dróg oddechowych. W tym celu badacz współpracuje z laboratorium wirusologicznym Indiana University BSL3. Badacz nabył wirusa, zakończył jego przygotowania i zainfekował nim ludzkie kultury nabłonkowe dróg oddechowych. Zespół badawczy oczekuje na wstępne wyniki wpływu AGB na wnikanie i replikację wirusa. Jeśli faktycznie AGB hamuje wnikanie komórek wirusowych, a tym samym replikację, badacz zamierza rozszerzyć IND o FDA, umożliwiając badanie u pacjentów zagrożonych zaburzeniami oddychania związanymi ze znaną chorobą układu oddechowego COVID-2. Ostatecznie zaproponowano by, aby wyniki tego badania obejmowały: śmiertelność (pierwotna); a także długość pobytu na OIT i pole wskaźnika saturacji pod krzywą (wtórne). Badacz przedłożył granty dla NIH, DoD i kilku innych agencji na ten projekt.

Proponowane tutaj badanie nie tylko zapewni dalszy wgląd w stosowanie AGB w większej populacji, ale także pozwoli na ocenę pH dróg oddechowych u osób otrzymujących ją, co może być wykorzystane do kierowania terapią.