Φλεγμονή στην σοβαρή παρόξυνση χρόνιας αποφρακτικής πνευμονοπάθειας: συσχέτιση με φαινοτυπικά χαρακτηριστικά και επίδραση του μηχανικού αερισμού

Abstract

Aim: Resistive breathing, due to airflow limitation, is observed during the natural course of Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD), especially during acute exacerbations of COPD (AECOPD) and induces an inflammatory response, characterized by elevated cytokine plasma levels. Τhe aim of this study is to test the hypothesis that elevated cytokine plasma levels in patients with severe AECOPD most probably originate from respiratory muscles (especially the contracting diaphragm) and/or the mechanically stressed "inflammatory" lung. We also hypothesized that plasma cytokine levels would be decreased after respiratory muscles relaxing, due to mechanical ventilation. Methods: Thirty patients with severe AECOPD that led to endotracheal intubation and mechanical ventilation were studied. Blood samples were collected during three phases of observation: Just before intubation, 20 minutes and 6 hours after intubation and application of mechanical ventilation. Seven patients with COPD in steady state, which were intubated and mechanically ventilated for elective surgery procedures were used as the control group. Blood samples were collected during two phases of observation: Just before and 20 minutes after intubation. Luminex 100 IS technique (Luminex Corporation, Austin, TX, USA) was used to access the plasma levels of the cytokines: IL-1α, IL-1β, IL-5, IL-6, IL-8, IL-10, Interferon-γ (IFN-γ), Tumor Necrosis Factor-α (TNF-α), Epidermic Growth Factor (EGF), Eotaxin, Monocyte Chemotactic Protein-1 (MCP-1), and Regulated And Normal T cell Expressed and Secreted (RANTES). Measurements were done with the Human Cytokine/Chemokine Milliplex MAP Kit (MPXHCYTO-60K, Millipore Corporation, Billerica, MA, USA). Results Patients IL-6 plasma levels 6 hours after intubation were found statistically significantly lower compared to IL-6 levels before and 20 minutes after intubation (p=0.043 and p=0.048 respectively). IL-10 plasma levels 6 hours after intubation were found statistically significantly lower compared to IL-10 levels 20 minutes after intubation (p=0.05). Eotaxin plasma levels 20 minutes and 6 hours after intubation were found statistically significantly lower compared to Eotaxin plasma levels before intubation (p=0.012 and p=0.019 respectively). EGF plasma levels 20 minutes and 6 hours after intubation were found statistically significantly lower compared to EGF levels before intubation (p=0.009 and p=0.012 respectively). IL-5, IL-8, TNF-α, INF-γ, MCP-1 and RANTES plasma levels didn't change statistically significantly over time. Controls: Plasma levels of all measured cytokines did not change significantly over time in the control group.IL-1α and IL-1β plasma levels were found below the lower detectable limit in both groups (patients with AECOPD and controls). Conclusions: Application of mechanical ventilation in patients with AECOPD that results in endotracheal intubation, leads to decreased plasma levels for circulating IL-6, IL-10, Eotaxin and EGF. These findings suggest that the origin of these cytokines could be the respiratory muscles and especially the contracting diaphragm and/or the mechanically stressed "inflammatory" lung.

H εργώδης αναπνοή παρατηρείται κατά τη φυσική πορεία της Χρόνιας Αποφρακτικής Πνευμονοπάθειας (ΧΑΠ) και ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια των παροξύνσεων της νόσου και επάγει μια φλεγμονώδη απάντηση που χαρακτηρίζεται από αυξημένα επίπεδα κυτταροκινών στο πλάσμα. Στόχος της μελέτης είναι να ελέγξει: την υπόθεση ότι η αύξηση των επιπέδων των κυτταροκινών στο πλάσμα ασθενών με σοβαρή παρόξυνση ΧΑΠ πιθανώς προέρχεται από τους αναπνευστικούς μύες (ιδιαίτερα από το έντονα συσπώμενο διάφραγμα) ή/και από τον εκτιθέμενο σε μηχανικό στρες πνεύμονα και συνεπώς τα επίπεδα αυτά στο πλάσμα πιθανώς μειώνονται λόγω της κατάργησης των έντονων συσπάσεων των αναπνευστικών μυών (εφαρμογή μηχανικού αερισμού). Μεθοδολογία: Χρησιμοποιήθηκαν 30 ασθενείς με σοβαρή παρόξυνση ΧΑΠ που οδηγήθηκαν σε ενδοτραχειακή διασωλήνωση/εφαρμογή μηχανικού αερισμού. Ελήφθησαν δείγματα αίματος σε τρεις φάσεις παρατήρησης: Αμέσως πριν τη διασωλήνωση, 20 λεπτά και 6 ώρες μετά τη διασωλήνωση. Εφτά ασθενείς με ΧΑΠ σε σταθερή κατάσταση που οδηγήθηκαν σε διασωλήνωση/εφαρμογή μηχανικού αερισμού λόγω προγραμματισμένης χειρουργικής επέμβασης, αποτέλεσαν την ομάδα ελέγχου. Ελήφθησαν δείγματα αίματος σε δύο φάσεις παρατήρησης: Αμέσως πριν και 20 λεπτά μετά τη διασωλήνωση. Με τη τεχνική Luminex 100 IS πραγματοποιήθηκε ο ποσοτικός προσδιορισμός των κυτταροκινών: IL-1α, IL-1β IL-5, IL-6, IL-8, IL-10, IFN-γ, TNF-α, Εοταξίνη, MCP-1, RANTES και EGF. Χρησιμοποιήθηκε το Human Cytokine/Chemokine Milliplex MAP Kit (MPXHCYTO-60K) της εταιρίας Millipore. Αποτελέσματα: Ασθενείς. Τα επίπεδα της IL-6 στο πλάσμα 6 ώρες μετά τη διασωλήνωση ανευρέθηκαν στατιστικά σημαντικά χαμηλότερα σε σχέση με τα επίπεδα της πριν και 20 λεπτά μετά τη διασωλήνωση (p = 0.043, p = 0.048 αντίστοιχα). Τα επίπεδα της IL-10 στο πλάσμα 6 ώρες μετά τη διασωλήνωση ανευρέθηκαν στατιστικά σημαντικά χαμηλότερα σε σχέση με τα επίπεδα της 20 λεπτά μετά τη διασωλήνωση (p = 0.05). Τα επίπεδα της Εοταξίνης στο πλάσμα 20 λεπτά και 6 ώρες μετά τη διασωλήνωση ανευρέθηκαν στατιστικά σημαντικά χαμηλότερα σε σχέση με τα επίπεδα της πριν τη διασωλήνωση (p = 0.012, p = 0.019 αντίστοιχα). Τα επίπεδα του EGF στο πλάσμα 20 λεπτά και 6 ώρες μετά τη διασωλήνωση ανευρέθηκαν στατιστικά σημαντικά χαμηλότερα σε σχέση με τα επίπεδα του πριν τη διασωλήνωση (p = 0.009, p = 0.012 αντίστοιχα). Τα επίπεδα των IL-5, IL-8, TNF-α, INF-γ, MCP-1 and RANTES δεν μεταβλήθηκαν στατιστικώς σημαντικά με το χρόνο. Ομάδα ελέγχου: Τα επίπεδα όλων των κυτταροκινών που μετρήθηκαν δεν μεταβλήθηκαν στατιστικώς σημαντικά με το χρόνο. Τα επίπεδα των IL-1α και IL-1β ανευρέθηκαν κάτω από τα κατώτερα όρια ανίχνευσης (ασθενείς με παρόξυνση ΧΑΠ και ομάδα ελέγχου). Συμπεράσματα: Η εφαρμογή του μηχανικού αερισμού σε ασθενείς με ΧΑΠ και σοβαρή παρόξυνση, οδηγεί σε μείωση των επιπέδων στο πλάσμα των IL-6, IL-10, Εοταξίνης και EGF. Αυτά τα ευρήματα υποδεικνύουν πως πηγή προέλευσης αυτών των κυτταροκινών, μπορεί να είναι οι αναπνευστικοί μύες και ιδιαίτερα το έντονα συσπώμενο διάφραγμα ή/και ο εκτιθέμενος σε μηχανικό στρες και «φλεγμαίνων» πνεύμονας.