RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Meccanismi patogenetici e manifestazioni cliniche della broncopneumopatia cronica ostruttiva

Università di riferimento

Università degli Studi di FIRENZE - AREA CRITICA MEDICO-CHIRURGICA - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Massimo Pistolesi

Descrizione

Allo scopo di differenziare i fenotipi BPCO con prevalente danno a carico delle vie aeree (bronchite cronica) da quelli con predominante distruzione parenchimale (enfisema), valuteremo un ampio numero (non meno di 400) di pazienti ambulatoriali con BPCO (FEV1/VC % del predetto < 88 nei maschi e < 89 nelle femmine) con risposta parziale alla broncodilatazione (variazione di FEV1 < 12% o < 200 ml rispetto al controllo). In pazienti consecutivi saranno eseguiti la valutazione clinica, funzionale e radiologica del torace al fine di sviluppare un’ampia serie di descrittori della malattia basata su un ampio spettro di presentazioni cliniche, funzionali e radiografiche. L’analisi delle variabili non parametriche sarà resa possibile dalla compilazione di schede raccolta-dati standardizzate per i dati anamnestici, clinici e radiografici (Milne ENC, Pistolesi M. Reading the Chest Radiograph. A Physiologic Approach. St. Louis, Mosby, 1993). Sulla base di questi dati gli pneumologi classificheranno i pazienti, in base alla loro opinione e livello di esperienza, come prevalentemente affetti da bronchite cronica ed enfisema. I medesimi dati raccolti e standardizzati verranno analizzati per mezzo di cluster analisi di per valutare se la loro combinazione statistica consenta di identificare un gruppo di variabili utili per differenziare i due fenotipi di pazienti con BPCO. La concordanza tra la classificazione soggettiva e quella oggettiva consentirà di stabilire se la prima è idonea per l’impiego in ambito clinico e per accertare se pneumologi con diversi livelli di esperienza sono in grado di classificare correttamente i pazienti BPCO sulla base della valutazione clinica e semplici test diagnostici. Allo scopo di individuare le variabili maggiormente adatte alla differenziazione clinica dei pazienti con prevalente alterazione delle vie aeree conduttive da quelli con prevalente alterazione delle vie aeree periferiche si utilizzeranno programmi statistici basati sul trattamento dei dati mediante analisi dei cluster e successiva medellizzazione degli stessi con regressione logistica. Questo tipo di analisi statistica permetterà in prima istanza di trattare le variabili derivate dalla popolazione dei pazienti senza alcun modello prestabilito (data driver analysis) allo scopo di valutare se esistono dei raggruppamenti di variabili che tendono a caratterizzare o meno due o più gruppi di pazienti con caratteristiche simili. E’ prevedibile che i risultati dell’analisi ottenuti nella popolazione dalla quale si sono derivati i coefficienti di discriminazione dei gruppi saranno in genere migliori di quelli che si potranno ottenere valutando un nuovo gruppo di pazienti. Pertanto l’impiego dell’analisi statistica per la classificazione di nuovi pazienti dovrà essere ulteriormente valutata in uno studio prospettico. A questo scopo, per verificare se il processo di classificazione dei pazienti sulla base dei reperti clinici, funzionali e radiografici possa essere esteso alla popolazione generale di pazienti BPCO, i coefficienti di discriminazione ottenuti verranno utilizzati per classificare in modo prospettico una diversa e meno numerosa popolazione di pazienti BPCO nella quale saranno eseguiti test oggettivi allo scopo di stabilire possibili differenze fra i due fenotipi. E’ infatti possibile che pazienti con predominante bronchite cronica differiscano da quelli con predominante enfisema sulla base della risposta ventilatoria alla CO2, del “drive” respiratorio, del profilo ventilatorio, della misura dell’eNO, della conta differenziale della cellularità dell’escreato, della percezione della dispnea durante esercizio e della “compliance” polmonare. La misura della densità polmonare e della morfometria bronchiale eseguite per mezzo di HRCT, sotto controllo spirometrico a massima inspirazione ed espirazione, potrebbero consentire di differenziare oggettivamente i pazienti con prevalente distruzione del parenchima polmonare da quelli con prevalente infiammazione a carico delle vie aeree.

Misura della “compliance” polmonare
La curva statica pressione-volume verrà ottenuta a paziente seduto mediante tecnica standard con palloncino esofageo. Un palloncino a parete sottile (<0.1 mm) lungo 10 cm, contenete 0.5 ml di aria verrà inserito nel terzo medio dell’esofago. Le curve pressione-volume quasi statiche saranno misurate durante occlusioni intermittenti della via espiratoria durante una espirazione lenta da TLC fino a FRC. Almeno tre manovre saranno ottenute in ciascun paziente. I valori saranno considerati accettabili se il valore di massima pressione elastica statica sarà riproducibile entro 1 cm H2O in almeno due manovre separate.

Misura dell’ossido nitrico nell’espirato
L’ossido nitrico nell’aria espirata sarà misurato mediante un analizzatore di chemoluminescenza. Ai pazienti sarà richiesto di eseguire lentamente una manovra di capacità vitale espiratoria in un tubo connesso all’analizzatore di NO. Le misure verranno effettuate dopo almeno 15 minuti di riposo; saranno eseguite tre misure consecutive ad intervalli di 2 minuti ed il valore più elevato registrato sarà poi utilizzato per l’analisi.

Risposta ventilatoria allo stimolo ipercapnico e profilo ventilatorio
Il flusso aereo e la PCO2 di fine espirazione saranno misurati alla bocca per mezzo di un boccaglio connesso ad un pneumotacografo Fleisch riscaldato a 37°C ed ad un capnografo. Il volume corrente (VT) sarà ottenuto per integrazione elettronica del segnale di flusso. Per ogni atto respiratorio, saranno misurati la durata del tempo inspiratorio (TI) ed espiratorio, la durata del ciclo respiratorio completo (TT), la frequenza respiratoria (f=60/TT), il flusso inspiratorio medio (VT/TI), il “duty cycle” (TI/TT) e la ventilazione minuto espiratoria (VE). la risposta ventilatoria allo stimolo ipercapnico sarà misurata secondo la tecnica descritta da Reid.


Esercizio fisico incrementale e valutazione della dispnea
L’esercizio fisico, sintomo-limitato, sarà eseguito al cicloergometro con carico di lavoro incrementale (incrementi di 10 watts ogni minuto). I pazienti saranno incoraggiati a mantenere l’esercizio il più a lungo possibile. La frequenza di pedalata sarà mantenuta tra i 50 e 60 giri al minuto. Per ogni atto respiratorio saranno misurati il consumo di O2 e la produzione di CO2. Saranno inoltre continuamente monitorati l’attività elettrica del cuore mediante ECG e la saturazione di ossiemoglobina tramite pulsossimetro; la pressione arteriosa e la frequenza cardiaca saranno registrate a riposo, durante ciascuno dei due minuti di esercizio e durante il periodo di recupero. Il volume polmonare di fine espirazione sarà misurato facendo eseguire al paziente una manovra di capacità inspiratoria. La gravità della dispnea e della fatica alle gambe sarà valutata durante l’esercizio mediante la scala di Borg modificata. Ai soggetti sarà chiesto di segnare la sensazione di difficoltà respiratoria e di sforzo alle gambe indicando un punteggio sulla scala di Borg da 0 (nessuna) a 10 (massima), tenendo conto che 0 significa nessuna sensazione e 10 la massima sensazione mai provata.

Valutazione mediante tomografia computerizzata ad alta risoluzione sotto controllo spirometrico
La tomografia computerizzata ad alta risoluzione (HRCT) sotto controllo spirometrico sarà eseguita secondo la tecnica di Kalender e collaboratori (Radiology 1990;175: 265-268.). Ai pazienti sarà richiesto di eseguire manovre riproducibili di capacità vitale lenta (VC) mentre respirano attraverso uno spirometro a turbina connesso con l’apparecchiature tomografica. Successivamente, il flusso aereo attraverso lo spirometro verrà interrotto al 90% ed al 10% della VC per mezzo di un otturatore che avvierà le scansioni in modo da acquisire le immagini a livello della carena e 5 cm sopra e sotto di essa. I parametri di scansione saranno 1 mm di collimazione, 140 Kpv, 146 mA, tempo di scansione di 1 secondo; un algoritmo ad alta risoluzione sarà usato per ricostruire le immagini: ampiezza della finestra pari a 1500 Unità Hounsfield (UH), livello di finestra –500 UH. Un software di discriminazione semiautomatico di densità (Pulmo CT Software, Siemens, Erlangen, Germany) consentirà la creazione di istogrammi di frequenza HU per entrambi i polmoni a ciascuno dei tre livelli selezionati (Moroni e coll. J Comput Assist Tomogr 2003; 27: 375-379). In ogni paziente saranno valutati i seguenti parametri densitometrici: densità media polmonare al 90% (mean CTinsp) ed al 10% (mean CTexp) della VC, percentuale di area polmonare con valori di attenuazione inferiore a –950 UH (RA950) per le scansioni inspiratorie ed inferiori a –910 UH per le scansioni espiratorie (RA910). In ciascuno sezione tomografica sarà eseguita una valutazione morfometrica di tutti i bronchi di forma rotonda con diametro di almeno 2 mm utilizzando un calibro elettronico (King e coll. Am J Respir Crit Care Med 1999;159:992-1004.) Per questo tipo di analisi saranno misurati i seguenti parametri: rapporto spessore/diametro (T/D ratio = [(diametro esterno-diametro interno)/2]/ diametro esterno); percentuale di area di parete (WA%=[area totale dei bronchi-area endoluminale]x 100). (Niimi e coll. Am J Respir Crit Care Med 2000; 162: 1518-1523; Little et al. Thorax 2002; 57: 247-253; Nakano e coll. Am J Respir Crit Care Med 2000; 162: 1102-1108).