Μη επεμβατικές μέθοδοι εκτίμησης της φλεγμονής στη Χρόνια Αποφρακτική Πνευμονοπάθεια (ΧΑΠ)

Γ. Χειλάς, Π. Μπακάκος

Γενικά
Η ΧΑΠ αποτελεί σημαντικό πρόβλημα υγείας παγκοσμίως και αναμένεται να είναι η τρίτη συχνότερη αιτία θανάτου στον κόσμο το 2020. Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας οι πάσχοντες ανέρχονται σήμερα στα 450-500.000.000 και στη νόσο αυτή οφείλονται πάνω από 3.000.000 θάνατοι ετησίως.

Αν και έχουν επιτευχθεί μεγάλες πρόοδοι στην κατανόηση και αντιμετώπιση του βρογχικού άσθματος, δεν ισχύει το ίδιο και για την ΧΑΠ. Μόλις τα τελευταία χρόνια έχει αυξηθεί το ενδιαφέρον για την αποσαφήνιση των μηχανισμών που εμπλέκονται στην παθογένεια της νόσου.

Σύμφωνα με τον τελευταίο ορισμό της από την GOLD (Global Initiative on Obstructive Lung Disease), η ΧΑΠ είναι μια νόσος που χαρακτηρίζεται από περιορισμό της ροής του αέρα που δεν είναι πλήρως αναστρέψιμος. Ο περιορισμός αυτός της ροής του αέρα είναι προοδευτικός και σχετίζεται με μια ανώμαλη φλεγμονώδη απάντηση των πνευμόνων σε σωματίδια και αέρια.

Είναι ξεκάθαρο από τον παραπάνω ορισμό, ότι η ΧΑΠ είναι μια χρόνια φλεγμονώδης νόσος. Γι’ αυτό το λόγο και η πρόσφατη έρευνα έχει επικεντρωθεί στη φύση της φλεγμονής αυτής και τους υποκείμενους μηχανισμούς της.

Η ΧΑΠ περιλαμβάνει (α) τη χρόνια αποφρακτική βρογχίτιδα με ίνωση και απόφραξη των μικρών αεραγωγών και (β) το εμφύσημα με διάταση των αερωχώρων και καταστροφή του πνευμονικού παρεγχύματος, απώλεια της ελαστικότητας και σύγκλειση των μικρών αεραγωγών. Η λειτουργική συνέπεια αυτών των διαταραχών είναι ο περιορισμός της ροής στους αεραγωγούς. Πρόκειται για το συνδυασμένο αποτέλεσμα της απώλειας της ελαστικότητας λόγω εμφυσήματος και της αύξησης των αντιστάσεων των αεραγωγών λόγω των διαταραχών στους μικρούς αεραγωγούς. Η ΧΑΠ χαρακτηρίζεται από επιτάχυνση της φυσιολογικής έκπτωσης της αναπνευστικής λειτουργίας που παρατηρείται στους υγιείς ενήλικες με την πάροδο της ηλικίας. Το κάπνισμα είναι η κύρια αιτία της ΧΑΠ.
Πρόκειται για μια πολυπαραγοντική νόσο με σημαντικές συστηματικές εκδηλώσεις. Σύμφωνα με μία πρόσφατη πολυεθνική μελέτη το 35% των ασθενών με ΧΑΠ πεθαίνουν από την ίδια τη νόσο, το 27% από καρδιαγγειακή νόσο, το 21% από καρκίνο ενώ το 17% καταλήγει από άλλα αίτια.

Η ανάγκη για αξιολόγηση της φλεγμονής των αεραγωγών με μη επεμβατικές μεθόδους είναι επιτακτική, καθώς οι χρόνιες φλεγμονώδεις νόσοι των αεραγωγών όπως η ΧΑΠ, χαρακτηρίζονται από μεγάλη ετερογένεια κλινικών εκδηλώσεων κατά την πορεία τους. Η διαχείριση των ασθενών με ΧΑΠ βασίζεται σήμερα κυρίως στην κλινική αξιολόγηση και στις λειτουργικές δοκιμασίες της αναπνοής. Παράλληλα, υπάρχει μία διαρκώς αυξανόμενη τάση στην αξιολόγηση του φλεγμονώδους προτύπου της νόσου, μέσω διαβιβαστών που μετρώνται με μη επεμβατικές μεθόδους. Η μέτρηση δεικτών σε βιολογικά υγρά και εκπνεόμενο αέρα αποτέλεσαν αντικείμενο συνεχούς μελέτης τα προηγούμενα χρόνια και κάποιοι απ’ αυτούς έφτασαν έως την εισαγωγή τους στην κλινική πράξη, ενώ άλλοι παρέμειναν ερευνητικά εργαλεία.

1. Προκλητά πτύελα (Induced Sputum)
Ο σκοπός της πρόκλησης πτυέλων, είναι η συλλογή ενός επαρκούς δείγματος εκκρίσεων από τους κατώτερους αεραγωγούς σε ασθενείς που δεν παράγουν αυτόματα πτύελα. Τα πτύελα που συλλέγονται με τη διαδικασία της πρόκλησης, θεωρητικά προέρχονται από περιφερικότερους αεραγωγούς και επομένως μπορεί η διαγνωστική τους αξία να είναι μεγαλύτερη.

Τα προκλητά πτύελα παρέχουν πληροφορίες για το κυτταρικό αλλά και το μοριακό στοιχείο της φλεγμονής.

Η εισπνοή υπέρτονων ή υπότονων διαλυμάτων με τη διαδικασία της νεφελοποίησης μπορεί να προκαλέσει την παραγωγή πτυέλων τα οποία συλλέγονται και αναλύονται. Οι μηχανισμοί με τους οποίους γίνεται αυτή η πρόκληση δεν είναι γνωστοί, αλλά είναι πιθανό ότι εμπλέκονται άμεσοι και έμμεσοι μηχανισμοί.

Πιστεύεται πως η αυξημένη ωσμωτικότητα του υγρού που επικάθεται στους αεραγωγούς αυξάνει την αγγειακή διαπερατότητα στο βρογχικό βλεννογόνο και προκαλεί την παραγωγή εκκρίσεων από τους υποβλεννογόνιους αδένες.

Παρότι η πρόκληση πτυέλων χρησιμοποιείται εκτεταμένα από τις αρχές της δεκατίας του ’90, λίγες μελέτες έχουν εξετάσει την επιρροή των διαφόρων τεχνικών παραγόντων στην ακρίβεια και επαναληψιμότητα της εξέτασης. Όπως και σε άλλες τεχνικές, η έλλειψη του «χρυσού κανόνα» κάνει δύσκολη την επικύρωση της επίδρασης των διαφόρων τεχνικών παραγόντων στην επάρκεια και ακρίβεια της πρόκλησης πτυέλων.
Η πρόκληση πραγματοποιείται με την εισπνοή υπέρτονου διαλύματος (συνήθως 3-4 % NaCl, έως 7 % NaCl) μέσω νεφελοποιητή υπερήχων με παροχή περίπου ~1ml/min και διάρκεια 15-20 min.

1. α. Φλεγμονώδεις δείκτες στο υπερκείμενο των προκλητών πτυέλων

Οι συγκεντρώσεις των TNF-a, IL-8, και IL-6 έχουν ανευρεθεί αυξημένες στα προκλητά πτύελα ασθενών με ΧΑΠ σε σχέση με υγιείς καπνιστές και σε σχέση με ασθενείς με λιγότερο σοβαρή ΧΑΠ. Η IL-8 και ο TNF-a έχουν συσχετιστεί με τη σοβαρότητα της νόσου και οι συγκεντρώσεις τους αυξάνονται περαιτέρω κατά τη διάρκεια των παροξύνσεων.
Η λεπτίνη ανευρίσκεται στα προκλητά πτύελα ασθενών με ΧΑΠ και συσχετίζεται με άλλους φλεγμονώδεις δείκτες όπως ο TNF-a και η CRP. H MMP-8, η MMP-9, η MMP-12, η ουδετεροφιλική ελαστάση και άλλες πρωτεάσες έχουν ανευρεθεί επίσης σε αυξημένες συγκεντρώσεις.

1. β. Κυτταρικοί πληθυσμοί προκλητών πτυέλων
Παρατηρείται ένα διαφορετικό πρότυπο των φλεγμονωδών κυττάρων στους ασθενείς με ΧΑΠ σε σχέση με τους υγιείς που εκφράζεται με αύξηση των ουδετεροφίλων και μερικές φορές και των ηωσινοφίλων. Οι υποπληθυσμοί των CD8+ T λεμφοκυττάρων είναι επίσης αυξημένοι στα προκλητά πτύελα ασθενών με ΧΑΠ.

Η αύξηση της εκατοστιαίας αναλογίας των ουδετεροφίλων έχει συσχετισθεί με το ποσοστό μείωσης του FEV1, υποδεικνύοντας πως η ουδετεροφιλική φλεγμονή των αεραγωγών είναι λειτουργικά σημαντική.
Πολλές μελέτες έχουν ασχοληθεί με την επίδραση των εισπνεόμενων ή από του στόματος κορτικοστεροειδών στον αριθμό των ουδετεροφίλων και οι περισσότερες απ’ αυτές δεν έχουν καταδείξει καμία διαφορά. Έχει αναφερθεί μείωση του αριθμού των ουδετεροφίλων με την από του στόματος χορήγηση θεοφυλλίνης.

Το 40% περίπου των ασθενών με ΧΑΠ παρουσιάζουν ηωσινοφιλία στα προκλητά πτύελα σε ποσοστό τουλάχιστον 3%. Υπάρχουν αυξημένες ενδείξεις πως αυτή η παρουσία των ηωσινοφίλων υποδεικνύει ανταπόκριση στα εισπνεόμενα ή από του στόματος χορηγούμενα κορτικοστεροειδή.

2. Eκπνεόμενο μονοξείδιο του αζώτου (Exhaled NO)
Το μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ) είναι ο περισσότερο μελετημένος δείκτης του εκπνεόμενου αέρα. Το NO παράγεται από την L-αργινίνη με την δραστηριότητα συγκεκριμένων ισοενζύμων τόσο στο ανώτερο όσο και στο κατώτερο αναπνευστικό σύστημα. Η τεχνική μέτρησής του είναι απλή (ο ασθενής εκπνέει βίαια σε ένα ειδικό φορητό μηχάνημα) και έχει επαναληψιμότητα.

Υπάρχουν μελέτες που υποστηρίζουν πως το ΝΟ είναι αυξημένο σε ασθενείς με σταθερή ΧΑΠ, άλλες που αναφέρουν αύξηση μόνο κατά τη διάρκεια των παροξύνσεων και άλλες που δεν αναφέρουν αύξηση του ΝΟ. Η αύξηση κατά τη διάρκεια των παροξύνσεων πιθανώς συσχετίζεται με το οξειδωτικό stress και με την αυξημένη ηωσινοφιλική φλεγμονή. Στη ΧΑΠ, το κυψελιδικό ΝΟ είναι αυξημένο κι έτσι η πηγή της αύξησης του εκνεόμενου ΝΟ βρίσκεται πιθανώς στην περιφέρεια του πνεύμονα και όχι στους βασικούς βρόγχους. Επίσης, το ποσοστό των κυψελιδικών μακροφάγων είναι αυξημένο στη ΧΑΠ, γεγονός που πιθανώς παίζει ρόλο στα αυξημένα επίπεδα του κυψελιδικού ΝΟ.

3. Συμπύκνωμα εκπνεόμενου αέρα (Exhaled Breath Condensate, EBC)
Το συμπύκνωμα του εκπνεόμενου αέρα (EBC), παράγεται όταν ο εκπνεόμενος αέρας ψυχθεί σε σημαντικά χαμηλές θερμοκρασίες. Η συλλογή είναι μη επεμβατική, καθώς ο ασθενής απλώς αναπνέει μέσω ειδικού επιστομίου.

Η μέτρηση του pH του συμπυκνώματος του εκπνεόμενου αέρα (EBC pH) είναι απλή και χαρακτηρίζεται από επαναληψιμότητα. Οι αθενείς με ΧΑΠ έχουν χαμηλότερο EBC pH σε σχέση με τους υγιείς. Τα διαφορετικά επίπεδα του EBC pH σε ασθενείς με ΧΑΠ οφείλονται κυρίως στις αλλαγές του pH των αεραγωγών, γεγονός που δεν παρατηρείται σε υγιείς μη καπνιστές. Πολλές μελέτες, καταδεικνύουν συσχέτιση των επιπέδων του EBC pH και των ουδετεροφίλων στα προκλητά πτύελα.

Το Η2Ο2, ένας μη ειδικός βιολογικός δείκτης της νόσου, ανευρίσκεται σταθερά σε υψηλότερα επίπεδα σε σχέση με τους υγιείς. Τα επίπεδα του Η2Ο2 συσχετίζονται με την εκατοστιαία αναλογία των ουδετεροφίλων στα προκλητά πτύελα και μειώνονται με τη χορήγηση εισπνεόμενων κορτικοστεροειδών.

Οι ισοπροστάνες αντιπροσωπεύουν in vivo δείκτες του οξειδωτικού stress. H ισοπροστάνη-8 είναι ο πιο καλά μελετημένος δείκτης και πολλές μελέτες αναφέρουν αυξημένα επίπεδά της στη ΧΑΠ με αντικρουόμενα αποτελέσματα σχετικά με τη διάκριση των διαφόρων σταδίων της νόσου.

Τα επίπεδα πολλών κυτταροκινών όπως IL-1β, IL-6, IL-8, IL-10, TNF- a και IL-12p70 ανευρίσκονται αυξημένα κατά τη διάρκεια παραξύνσεων της νόσου, αλλά η μέθοδος μέτρησής τους στον εκπνεόμενο αέρα απαιτεί περαιτέρω επικύρωση ως προς την κατεύθυνση της επαναληψιμότητας και της ευαισθησίας.
Τέλος, τα επίπεδα των LTB4 έχουν ανευρεθεί αυξημένα σε ασθενείς με ΧΑΠ σε σχέση με υγιείς καπνιστές.
Στον παρακάτω πίνακα συνοψίζονται τα μείζονα ευρήματα από την αξιολόγηση της φλεγμονής στη ΧΑΠ με τις μη επεμβατικές μεθόδους που περιγράφηκαν.

Προκλητά πτύελα Εκπνεόμενο ΝΟ EBC
↑ IL-8 ↑ ή στα ίδια επίπεδα σε σταθερή ΧΑΠ ↓ pH
↑ TNF-a ↑ σε παροξύνσεις ↑ Η2Ο2
↑ IL-6 ↑ κυψελιδικό ΝΟ ↑ 8-ισοπροστάνη
↑ Μεταλλοπρωτεϊνάσες ↑ αλδεΰδες
↑ Ουδετεροφιλική
ελαστάση ↑ κυτταροκίνες
↑ Ουδετερόφιλα ↑ LTB4
↑ Ηωσινόφιλα

Ενδεικτική Βιβλιογραφία

1. Lopez AD, Murray CC. The global burden of disease, 1990-2020. Nat Med 1998; 4: 1241-1243.
2. Pauwells RA, Buist AS, Calverley PM, et al. Global strategy for the diagnosis, management and prevention of chronic obstructive pulmonary disease. NHLBI/WHO Global Initiative for Chronic Obstructive Pulmonary Disease (GOLD) Workshop summary. AM J Respir Crit Care Med 2001; 163: 1256-1276.
3. Rabe KF. Treating COPD–the TORCH trial, P values, and the Dodo. N
Engl J Med. 2007 Feb 22;356(8):851-4.
4. Pizzichini, E.; Pizzichini, M.M.; Leigh, R.; Djukanovic, R.; Sterk,
P.J. Safety of sputum induction. Eur. Respir. J., 2002; 20: 9-18.
5. Efthimiadis, A.; Spanevello, A.; Hamid, Q.; Kelly, M.M.; Linden,
M.; Louis, R.; Pizzichini, M.M.; Pizzichini, E.; Ronchi, C.; Van
Overvel, F.; Djukanovic, R. Methods of sputum processing for cell
counts, immunocytochemistry and in situ hybridisation. Eur.
Respir. J., 2002; 20: 19-23.
6. Pin, I.; Gibson, P.G.; Kolendowicz, R.; Girgis-Gabardo, A.;
Denburg, J.A.; Hargreave, F.E.; Dolovich, J. Use of induced sputum
cell counts to investigate airway inflammation in asthma. Thorax,
1992; 47: 25-29.
7. Djukanovic, R.; Sterk, P.J.; Fahy, J.V.; Hargreave, FE. European
Respiratory Society Task Force. Standardised methodology of sputum
induction and processing. Eur. Respir. J., 2002; 20: 1-55.
8. Ferreira, I.M.; Hazari, M.S.; Gutierrez, C.; Zamel, N.; Chapman,
K.R. Exhaled nitric oxide and hydrogen peroxide in patients with
chronic obstructive pulmonary disease: effects of inhaled beclomethasone.
Am. J. Respir. Crit. Care Med., 2001; 164: 1012-1015.
9. Papi, A.; Romagnoli, M.; Baraldo, S.; Braccioni, F.; Guzzinati, I.;
Saetta, M.; Ciaccia, A.; Fabbri, L. Partial reversibility of airflow
limitation and increased exhaled NO and sputum eosinophilia in
chronic obstructive pulmonary disease. Am. J. Respir. Crit. Care
Med., 2000; 162: 1773-1777.
10.Liu, J.; Sandrini, A.; Thurston, M.C.; Yates, D.H.; Thomas, P.S.
Nitric oxide and exhaled nitrite/nitrates in Chronic Obstructive
Pulmonary Disease patients. Respiration, 2007; 74: 617-623.
11. Gessner, C.; Scheibe, R.; Wötzel, M.; Hammerschmidt, S.; Kuhn,
H.; Engelmann, L.; Hoheisel, G.; Gillissen, A.; Sack, U.; Wirtz, H.
Exhaled breath condensate cytokine patterns in chronic obstructive
pulmonary disease. Respir. Med., 2005; 99: 1229-40.
12. Borrill, Z.L.; Starkey, R.C.; Singh, S.D. Variability of exhaled
breath condensate leukotriene B4 and 8-isoprostane in COPD patients.
Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis., 2007; 2: 71-6.
13. Loukides, S.; Bouros, D.; Papatheodorou, G.; Panagou, P.;
Siafakas, N.M. The relationships among hydrogen peroxide in expired
breath condensate, airway inflammation, and asthma severity.
Chest., 2002; 121: 338-46.
14. Biernacki, W.A.; Kharitonov, S.A.; Barnes, P.J. Increased leukotriene
B4 and 8-isoprostane in exhaled breath condensate of patients
with exacerbations of COPD. Thorax, 2003; 58: 294-98
15. Hillas G, Loukides S, Kostikas K, Bakakos P. Biomarkers Obtained by
Non-Invasive Methods in Patients with COPD: Where do we Stand, what
do we Expect? Curr Med Chem. 2009; 16(22): 2824-38.
16. Brightling CE. Clinical applications of induced sputum. Chest. 2006; 129:
1344-48.
17. Ricciardolo FL, Sterk PJ, Gaston B, Folkerts G. Nitric oxide in health and
disease of the respiratory system. Physiol Rev. 2004; 84: 731-765.
18. Jackson AS, Sandrini A, Campbell C, Chow S, Thomas P.S, Yates DH.
Comparison of biomarkers in exhaled breath condensate and
bronchoalveolar lavage. Am J Respir Crit Care Med. 2007; 175: 222-27.

Σχολιάστε