Ο ρόλος των εκπνεόμενων βιολογικών δεικτών στην καρδιακή ανεπάρκεια: συγκριτική μελέτη μεταξύ οξείας και χρόνιας καρδιακής ανεπάρκειας

Abstract

Background: Alveolar-capillary barrier dysfunction plays a pivotal pathophysiological role in heart failure (HF). Investigation of the alveolar lining fluid may give useful information about the alveolar-capillary barrier damage in patients with HF, particularly with regard to important pathophysiological processes such as inflammation and redox disturbance. Exhaled breath condensate (EBC) has emerged as a potential noninvasive tool in the study of the alveolar lining fluid. Objectives: The aim of the study was to investigate biomarkers of inflammation, oxidative stress and acid-base balance in EBC of patients with HF both in the acute and chronic setting in order to provide new insights into the study of lung injury and blood-gas barrier dysfunction in HF. Methods: EBC was collected from 28 patients presenting with acute HF both at the time of acute decompensation (acute HF) and after stabilization (chronic HF). Among them, 18 (62.1%) had HF of ischemic etiology, while the rest suffered from non-ischemic HF (dilated and hypertensive cardiomyopathy). The group of controls consisted of 30 clinically healthy individuals, without known cardiovascular or respiratory disease, equivalent in terms of age, gender and smoking habits to the patient population. EBC pH, IL-6, TNF-alpha and 8-isoprostane were measured. Results: EBC pH, interleukin-6 and TNF-alpha were significantly different between the acute phase of HF and the steady/chronic status of HF, while concentrations of the above markers did not differ significantly between stabilized HF patients and healthy controls. pH was 16% more acidic in the acute phase: 7.40±0.2 versus 7.52±0.2 (mean difference 1.2; 95% confidence interval for the difference 0.05-0.20). Interleukin-6 was 39% higher in the acute phase (mean difference 0.086 pg/ml; 95% confidence interval for the difference 0.019-0.152 pg/ml) and TNF-alpha was 35% higher at the acute phase (mean difference 0.23 pg/ml; 95% confidence interval for the difference 0.04-0.41 pg/ml). On the other hand, 8-isoprostane was highest in acute HF and lowest in controls. From a peak value of 24.2±7.9 pg/ml in acute decompensation, it fell to 17.5±7.1 pg/ml in stabilized HF patients (p=0.001), while it was 11.2±3.3 pg/ml in healthy controls (p<0.001 for the difference from chronic HF levels). Conclusions: During episodes of HF decompensation alveolar lining becomes more acidic, showing at the same time a significant increase in markers of inflammatory activity and oxidative stress. EBC may provide new insights into the role of lung injury and blood-gas barrier dysfunction in HF decompensation.

Η δυσλειτουργία του κυψελιδοτριχοειδικού φραγμού παίζει κεντρικό παθοφυσιολογικό ρόλο στην καρδιακή ανεπάρκεια (ΚΑ). Η μελέτη του υγρού που επικαλύπτει το κυψελιδικό επιθήλιο μπορεί να δώσει χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με τη βλάβη που υφίσταται ο φραγμός αίματος-αερίου σε ασθενείς με ΚΑ, ιδίως όσον αφορά σε σημαντικές παθοφυσιολογικές διεργασίες όπως η φλεγμονή και η διαταραχή της οξειδοαναγωγικής ισορροπίας. Το συμπύκνωμα του εκπνεόμενου αέρα (exhaled breath condensate, EBC) αναδεικνύεται ως πιθανό ερευνητικό εργαλείο στη μη επεμβατική μελέτη του υγρού που επικαλύπτει το κυψελιδικό επιθήλιο. Στόχος της μελέτης: Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν ο προσδιορισμός βιοχημικών δεικτών φλεγμονής, οξειδωτικού stress και οξεοβασικής ισορροπίας στο EBC ασθενών με ΚΑ τόσο στη φάση της απορρύθμισης όσο και στη φάση της σταθεροποίησης καθώς και η σύγκριση αυτών των πληροφοριών με υγιείς μάρτυρες, έτσι ώστε να αναδειχθεί ο πιθανός ρόλος των εκπνεόμενων βιοχημικών δεικτών στη μελέτη της βλάβης του πνεύμονα και της δυσλειτουργίας του φραγμού αίματος-αερίου σε ασθενείς με ΚΑ. Υλικό και Μέθοδοι: Πραγματοποιήθηκε συλλογή του EBC από 28 ασθενείς με KA τόσο στην οξεία φάση (εντός 72 ωρών από την εισαγωγή τους) όσο και στη χρόνια φάση (30-45 ημέρες μετά την έξοδό τους από το νοσοκομείο). 18 ασθενείς (62.1%) έπασχαν από ισχαιμική καρδιοπάθεια, ενώ οι υπόλοιποι έπασχαν από μη ισχαιμική διατατική μυοκαρδιοπάθεια και υπερτασική καρδιοπάθεια. Οι ασθενείς με ΚΑ συγκρίθηκαν με μια ομάδα ελέγχου αποτελούμενη από 30 κλινικώς υγιή άτομα χωρίς ιστορικό καρδιαγγειακών και αναπνευστικών νοσημάτων, τα οποία ήταν ισοδύναμα ως προς την ηλικία, το φύλο και τις συνήθειες καπνίσματος με τον πληθυσμό των ασθενών. Προσδιορίσθηκαν στο ΕΒC το pH και οι συγκεντρώσεις της IL-6, του TNF-α και του 8-ισοπροστανίου. Αποτελέσματα: Οι συγκεντρώσεις του pH, της IL-6 και του TNF-α στο EBC διέφεραν σε στατιστικά σημαντικό βαθμό ανάμεσα στην οξεία και τη χρόνια φάση της ΚΑ. Το pH ήταν κατά 16% πιο όξινο στην οξεία φάση σε σύγκριση με τη χρόνια φάση: 7.40±0.2 έναντι 7.52±0.2 (μέση διαφορά 1.2, 95% διάστημα εμπιστοσύνης για τη διαφορά 0.05-0.20). Η συγκέντρωση της IL-6 ήταν κατά 39% υψηλότερη στην οξεία φάση σε σύγκριση με τη χρόνια φάση (μέση διαφορά 0.086 pg/ml; 95% διάστημα εμπιστοσύνης για τη διαφορά 0.019-0.152 pg/ml). Τα επίπεδα του TNF-α ήταν κατά 35% υψηλότερα στην οξεία φάση σε σύγκριση με τη χρόνια φάση (μέση διαφορά 0.23 pg/ml, 95% διάστημα εμπιστοσύνης για τη διαφορά 0.04-0.41pg/ml). Αντίθετα, οι συγκεκριμένες παράμετροι δεν διέφεραν σε στατιστικά σημαντικό βαθμό ανάμεσα στους πάσχοντες από χρόνια ΚΑ και τους υγιείς μάρτυρες. Από την άλλη πλευρά, τα επίπεδα του 8-ισοπροστανίου από τη συγκέντρωση των 24.2±7.9 pg/ml στη φάση της οξείας απορρύθμισης έπεσαν στη συγκέντρωση των 17.5±7.1 pg/ml στη φάση της αντιρρόπησης (p=0.001), ενώ η συγκέντρωσή του ήταν 11.2±3.3 pg/ml στους υγιείς μάρτυρες (p<0,001 για τη διαφορά από τα επίπεδα της χρόνιας ΚΑ). Συμπεράσματα: Στην οξεία φάση της ΚΑ το pH του EBC είναι πιο όξινο και οι συγκεντρώσεις των δεικτών φλεγμονής και οξειδωτικού stress στο EBC είναι υψηλότερες σε σύγκριση με τη χρόνια φάση αντανακλώντας, τον πιθανό ρόλο της φλεγμονώδους και οξειδωτικής βλάβης των πνευμόνων στην απορρύθμιση της ΚΑ. Οι εκπνεόμενοι βιοχημικοί δείκτες ίσως αποτελούν ένα ερευνητικό εργαλείο στη μελέτη της οξείας βλάβης των πνευμόνων και της δυσλειτουργίας του φραγμού αίματος-αερίου σε ασθενείς με ΚΑ.