Laboratoriebiomarkörer och pulmonellt interstitiellt emfysem vid ARDS (PIE-ARDS) (PIE-ARDS)

Barotrauma förekommer ofta vid akut andnödsyndrom (ARDS) och har en svår, icke-standardiserad behandling. Tyvärr är dödligheten fortfarande hög (> 60 % i COVID-19 ARDS, cirka 46 % i icke-COVID-19 ARDS). Intressant nog antydde data från COVID-19-patienter att barotrauma kan förekomma även hos patienter som andas spontant med ARDS. Följaktligen representerar bräcklighet av lungparenkym ett stort problem vid ARDS. Skyddande mekanisk ventilation (dvs. ventilation med låg tidalvolym och lågt luftvägstryck) förblir en hörnsten i stödjande hantering av ARDS. Tyvärr kan mekanisk ventilation förvärra lungskada (ventilatorinducerad lungskada) och hos högriskpatienter kan den inducera barotrauma även när ventilatorinställningarna hålls inom den "säkra" gränsen för skyddande ARDS. Tidig identifiering av högriskegenskaper skulle därför kunna göra det möjligt för läkare att individualisera hanteringen av högriskpatienter genom att skräddarsy andningsstöd och potentiellt välja kandidater för avancerat stöd (dvs. extrakorporeal membransyresättning) före utveckling av öppet barotrauma.

Macklin-effekten är ett välbeskrivet radiologiskt tecken som ursprungligen var avsett att skilja mellan "perifera" (distala luftvägsruptur, "respiratoriska" barotrauma) och "centrala" (skada på stora luftvägar/esofaegalskada) orsaker till luftläckage i mediastinum. Utredarna identifierade dock nyligen Macklin-effekten som en stark radiologisk prediktor för barotraumautveckling hos mekaniskt ventilerade COVID-19 ARDS-patienter (sensitivitet: 89,2 %; specificitet: 95,6 %). I vår kohort identifierades radiologiskt detekterad Macklin-effekt 8-12 dagar före utvecklingen av pneumomediastinum/pneumothorax. Dessa preliminära resultat har bekräftats i en efterföljande multicenterstudie (provstorlek 697 patienter; sensitivitet: 100 %; specificitet: 99,8 %).

Dessutom tyder preliminära data på att tidig applicering av vaken veno/venös extrakorporeal membransyresättning (ECMO) före invasiv mekanisk ventilation hos COVID-19-patienter med svår ARDS och med hög risk för barotrauma (definierad som närvaron av Macklin-effekt på CT-avbildning av bröstet) kan resultera i inga barotraumahändelser med låg intubationshastighet.

Samtidigt har en hyperinflammatorisk subfenotyp associerats med totalt sämre utfall både vad gäller dödlighet och ventilatorfria dagar i ARDS. Dessutom har förekomsten av lungskada under mekanisk ventilation visat sig vara signifikant relaterad till rekryteringen av mastceller via CXCL10/CXCR3-signalering.

I denna uppfattning kan bekräftelse av Macklin-effektens prediktiva roll och identifiering av ytterligare nya laboratoriebiomarkörer tillhandahålla instrument för tidig riskstratifiering hos ARDS-patienter.

Sammantaget skulle i) kvantitativ bildanalys och ii) systemisk inflammatorisk profilering kunna dechiffrera olika biologiska aspekter av samma kliniska problem, vilket möjligen kan lägga grunden för definitionen av en multimodalitetssignatur av lungbräcklighet hos ARDS-patienter.

Följaktligen är de drivande hypoteserna för denna retrospektiva/prospektiva studie att identifiering av en ny ARDS-subfenotyp kännetecknad, oavsett den underliggande etiologin, av ökad lungbräcklighet avsevärt skulle kunna förbättra den dåliga prognosen som rutinmässigt förknippas med detta tillstånd, vilket möjligen är ett landmärke för personlig förvaltningsstrategier.

För att ytterligare validera Macklin-effektens roll kommer utredarna:

• utvärdera noggrannheten av Macklin-effekten i en retrospektiv kohort av 350 ARDS-patienter (COVID-19 och icke-COVID-19)
• identifiera, genom hela densitometri, maskininlärning och artificiell intelligens-baserade tillvägagångssätt, nya avbildningsbiomarkörer egenskaper hos högre lungbräcklighet i samma kohort.

I den huvudsakliga prospektiva studien kommer utredarna:

• analysera följande biomarkörer i serum och bronkoalveolär sköljvätska från 100 ARDS-patienter som är prospektivt inskrivna: Interleukin-8 (IL-8), Interleukin (IL)-6, IL-1Ra, IL-18, interferon (IFN), Angiopoietin-2 (Ang-2), Tumörnekrosfaktorreceptor-1 (TNFr1), Plasminogen Activator Inhibitor-1 (PAI-1), Receptor för avancerade glykationsslutprodukter (RAGE), Intercellulär adhesionsmolekyl-1 (ICAM-1), Surfactant Protein D (SPD), protein C, Von Willebrand Factor (VWF), CXCL10/CXCR3 och metalloproteaser (MMP9, MMP10).
• Utveckla en specifik hanteringsalgoritm för ARDS-patienter med hög risk för barotrauma genom att samla in kliniska data och resultatdata från 10 ARDS-patienter som får okonventionell behandling (t. vaken ECMO, ultraskyddande ventilation, etc)