Att studera luftvägarnas mikromiljö hos patienter som genomgår kirurgiska och bronkoskopiska ingrepp för KOL (COPD-ENVIRON)

Kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL) är ett paraplybegrepp som omfattar två enheter som orsakar progressiv och i slutändan invalidiserande andnöd. Emfysem är en process som förstör luftrummen distalt om de terminala bronkiolerna, med förlust av gasutbytesvävnad, av elastisk rekyl och av periferiell tjudering av de små luftvägarna, vilket leder till att de kollapsar vid forcerad utandning. Kronisk bronkit är en störning i bronkierna som orsakar överproduktion och försämrad mobilisering av slem. Ökad parasympatisk tonus och progressiv ombyggnad av luftvägarna försämrar responsen på luftrörsvidgare. Statisk och dynamisk hyperinflation uppstår - en ihållande expanderad bröstkorg och tillplattade membran trots ökad användning av accessoriska andningsmuskler - vilket resulterar i en ofördelaktig andningspump.

Patienter med svår emfysem och hyperinflation drar nytta av tekniker för minskning av lungvolym som är utformade för att minska gasinfångning och förbättra luftflödet, bröstväggen och lungmekaniken. Det bästa beviset finns för lungvolymreduktionskirurgi (LVRS), som dock inte är utan risk och det finns ett ökande intresse för utvecklingen av bronkoskopisk lungvolymreduktion (BLVR)-tekniker inklusive placering av endobronkiala klaffar och spiraler och riktad lungdenervering (TLD) , som alla har visat sig förbättra lungfunktion, träningskapacitet och livskvalitet.

Endobronkial kryoterapi är en ny undersökningsbehandling för patienter med kronisk bronkit. Svinmodeller har visat ablation av onormala metaplastiska bägareceller och regenerering av friskt cilierat epitel och submukosa inom 48 timmar med fullständig läkning inom 60 dagar efter behandling. En pilotstudie utvärderade 11 patienter som genomgick en lobektomi eller pneumonektomi för förmodad lungcancer. Uppmätta sprayer, en till var och en av två separata platser, administrerades 2 veckor före operationen, minst 2 cm distalt från den föreslagna resektionsmarginalen (första segmentella och lobulära bronkierna). Inga biverkningar rapporterades. Histologi av de 8 inlämnade proverna visade lokaliserad kryotermisk effekt som sträckte sig till men inte bortom submukosan och minimal inflammation.

Kronisk luftvägsinfiltration av neutrofiler, makrofager och Th-1 dominerande lymfocyter driven av ökat uttryck av inflammatoriska proteiner, cytokiner och kemokiner, intensifieras under exacerbationer. Det är allmänt accepterat att akuta exacerbationer påskyndar nedgången i lungfunktionen vid KOL. Nyligen genomförda studier har föreslagit en roll för mikrovesiklar (MV) i patogenesen av KOL, vilket leder till exacerbationer. MV är fragment av cellmembran som sträcker sig från 0,1 till 1 µm i diameter som sprids av nästan alla eukaryota celler. De är erkända som nyckelmediatorer av intercellulär kommunikation, transporterar en mängd olika molekylära laster inklusive proteiner och nukleinsyror till avlägsna celler, och har varit inblandade i olika inflammatoriska sjukdomar inklusive KOL. Majoriteten av studierna har tittat på cirkulerande endotelhärledda MV, som är förhöjda hos patienter med KOL, är signifikant högre under en exacerbation och är förutsägande för snabb forcerad utandningsvolym på 1 sekund (FEV1) minskning. Det finns dock en brist på data om epitelhärledda MV i lungan. Vi vet från akuta lungskadamodeller att alveolära makrofaghärledda mikrovesiklar, som bär biologiskt aktiv tumörnekrosfaktor, snabbt frisätts under den tidiga fasen och kan spela en roll för att initiera sjukdomsprocessen.

Bronkoalveolsköljning och borstning är etablerade tekniker för att erhålla material för respektive mätning av inflammatoriska proteiner och mikrovesiklar samt för cytologi- och messenger-ribonukleinsyra (mRNA)-analys. En ny teknik som tar prover från slemhinnans beklädnadsvätska med hjälp av en syntetisk absorberande matris ('bronchosorption') har visat sig ha större känslighet för standard bronchoalveolar lavage (BAL), vilket eliminerar nackdelen med utspädning.

En kombination av alla tre teknikerna för att direkt skörda prover i lägre luftvägar vid flera ställen för lunginflammation skulle möjliggöra jämförelse av proteomiska, transkriptomiska och histologiska data från den endobronkiala miljön före och efter intervention. Detta skulle vara den första studien som utvärderar lungmikromiljön i detta sammanhang, vilket kan identifiera prediktiva biomarkörer för svar på intervention och framtida exacerbationsrisk.