Определение pH дыхательных путей по уровням оксида азота в выдыхаемом компартменте во время щелочной буферной пробы

Дисбаланс pH дыхательных путей вызывает многочисленные неблагоприятные физиологические изменения в дыхательных путях, включая гиперреактивность, кашель, бронхоконстрикцию, цилиопатию, снижение реакции на бронходилататоры, рост бактерий, нитрозативный/оксидативный стресс, нейтрофильное/эозинофильное воспаление и гибель клеток. Известно, что рН дыхательных путей низкий (кислый) при хронических и острых легочных заболеваниях. Золотым стандартом измерения pH дыхательных путей является бронхоскопическое получение жидкости, выстилающей эпителиальные клетки, с использованием защищенной щетки для отбора проб. Стоимость и инвазивный характер этого подхода являются препятствием для полной характеристики роли рН дыхательных путей в здоровье и болезни. В этом исследовании исследователь оценит неинвазивные клинические методы, которые можно использовать с использованием стандартного оборудования в клинических лабораториях функции легких для измерения pH дыхательных путей.

Исследовательская группа ранее продемонстрировала, что pH конденсата выдыхаемого воздуха (EBC) и изменения доли оксида азота в выдыхаемом воздухе, собранные со скоростью 50 мл/сек (FeNO50) после вдыхания щелочного глицинового буфера (AGB), указывают на низкий pH дыхательных путей. В то время как pH EBC является наиболее распространенным и проверенным методом оценки pH дыхательных путей, исследователи считают, что изменение FeNO50 является наиболее чувствительным тестом для общего pH дыхательных путей. В частности, этот предлагаемый тест использует тот факт, что рН смеси нитрита/азотистой кислоты (NO2-/HNO2) чуть ниже 4. Таким образом, азотистая кислота выделяет оксид азота (NO) при рН менее 6,5, и выделение NO прекращается, когда рН выше 7. Поскольку уровни эндогенного NO2- в дыхательных путях человека обычно низкие (мкМ), (32) протонирование NO2 можно использовать в качестве неинвазивного теста для определения pH дыхательных путей. Используя уравнение Хендерсона-Хассельбаха, исследователь может использовать эти изменения NO для расчета pH. В настоящее время исследователь провел исследования как с ингаляционным фосфатным буфером, так и с AGB, оба из которых показывают, что у конкретных пациентов с астмой наблюдается значительное снижение FeNO50 после ингаляции буфера. Хотя подтверждено, что FeNO50 отражает уровни оксида азота в средних дыхательных путях, отбор проб можно проводить при нескольких различных скоростях потока и в разное время для оценки уровней оксида азота в различных отделах легких. Это может позволить измерить региональный рН дыхательных путей, что было бы полезно, поскольку многие заболевания дыхательных путей являются гетерогенными и региональными. Исследователь далее охарактеризует нормальный диапазон pH дыхательных путей в норме и при заболевании отдельно в дыхательных путях, а в последующих исследованиях оценит влияние клинически изменяющегося pH, когда он ненормальный.

Недавно было обнаружено, что pH дыхательных путей является неотъемлемой частью проникновения в клетки дыхательных путей и репликации вируса SARS-CoV-2. В частности, один из путей, по которым вирус проникает в клетки и размножается, блокируется внутриклеточным подщелачиванием. Поэтому исследователи проверили, чтобы определить, будет ли AGB вызывать внутриклеточное подщелачивание в культивируемых первичных эпителиальных клетках дыхательных путей человека. Так и было; и препарат хорошо переносился клетками in vitro (как и in vivo).

Исследователи полагают, что следующим шагом будет определение того, ингибирует ли AGB вирусную репликацию и проникновение вируса в наши первичные культуры эпителия дыхательных путей человека. Для этого исследователь сотрудничает с вирусологической лабораторией BSL3 Университета Индианы. Исследователь приобрел вирус, завершил его подготовку и заразил им культуры эпителия дыхательных путей человека. Исследовательская группа ожидает предварительных результатов воздействия AGB на проникновение и репликацию вируса. Если на самом деле AGB ингибирует проникновение вирусных клеток и, следовательно, репликацию, исследователь намерен расширить IND с FDA, что позволит провести исследование на пациентах с риском респираторного дистресса, связанного с известным респираторным заболеванием COVID-2. В конечном счете, результаты этого исследования будут включать: смертность (первичная); а также продолжительность пребывания в ОРИТ и площадь индекса насыщения кислородом под кривой (вторичная). Исследователь представил гранты в NIH, DoD и несколько других агентств для этого проекта.

Предлагаемое здесь исследование не только обеспечит дальнейшее понимание использования AGB в большей популяции, но также позволит оценить pH дыхательных путей у тех, кто его получает, что может быть использовано для руководства терапией.