EBC, metodo di indagine semplice ed economico
Il polmone costituisce un’interfaccia tra l’ambiente esterno e quello interno, è la principale via d’ingresso per le sostanze aero-disperse. Riveste un ruolo importante in molte funzioni biologiche fornendo una barriera fisica alla penetrazione di sostanze inquinanti aereo-disperse o microrganismi e intervenendo con meccanismi immunologici cellulari e molecolari alla loro rimozione e inattivazione.
Il più esposto all’ambiente
L’apparato respiratorio rappresenta il principale organo bersaglio dell’esposizione ambientale od occupazionale a sostanze tossiche aero-disperse e la risposta polmonare conseguente alla loro inalazione, riveste un ruolo chiave nella patogenesi della maggior parte delle malattie polmonari.
Le patologie dell’apparato respiratorio sono tra le principali cause di mortalità e morbilità nel mondo e la loro incidenza è in continuo aumento; l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha stimato che nel 2030 la bronco-pneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) e le infezioni delle basse vie respiratorie rappresenteranno rispettivamente la terza e la quarta causa di morte a livello mondiale ed il tumore al polmone la sesta.
L’analisi del rivestimento fluido delle vie aeree (Airway lining fluid, ALF) fino ad oggi è stato considerato un indispensabile strumento per la valutazione di varie malattie polmonari. Ottenere un campione rappresentativo di ALF non è facile. Il lavaggio bronco-alveolare (Broncho-alveolar lavage, BAL) o l’induzione dell’espettorato (Sputum induction, SI) sono i due metodi più comunemente utilizzati.
- Nel BAL soluzioni fisiologiche saline (soluzione 0,9% NaCl) o tamponi fisiologici sono instillati attraverso un catetere nella regione bronco-alveolare o in un segmento polmonare e vengono immediatamente aspirati con una siringa.
- Nel SI, una soluzione salina ipertonica vaporizzata viene somministrata nei polmoni per indurre l’espettorato.
Entrambi i metodi di campionamento presentano un certo grado di invasività, possono indurre infiammazione polmonare, rendono difficile la disponibilità di un fluido da pazienti con scarsa funzionalità polmonare o da bambini molto piccoli e non possono essere ripetuti a intervalli regolari.
L’analisi del Respiro e la procedura di raccolta
Fin dai tempi di Ippocrate l’analisi non-invasiva dei fluidi corporei quali il respiro era considerata importante per la diagnosi di malattie: l’odore dell’alito del paziente infatti veniva utilizzato come sintomo caratteristico di diverse malattie. Da quel momento l’analisi del respiro ha attirato l’attenzione scientifica nonché un notevole interesse da parte dei medici. Nel corso di decenni, i ricercatori hanno studiato la composizione chimica del respiro per capire se i cambiamenti nella composizione possano essere utilizzati per rilevare condizioni patologiche quali l’infiammazione acuta o cronica del polmone, il tumore polmonare e le malattie infettive.
Con lo sviluppo di nuovi dispositivi per il monitoraggio del respiro approvati dalla Food and Drug Administration (FDA) e di nuove metodologie di analisi, la diagnosi clinica sta avendo un notevole sviluppo anche se la maggior parte degli studi e delle innovazioni restano ancora limitati alla fase di ricerca.
Il respiro rappresenta tra i campioni biologici uno dei più semplici da reperire in quanto viene rilasciato spontaneamente e in grande quantità. Oltre ad ossigeno, anidride carbonica e altri gas inerti, il respiro contiene vapore acqueo e in tracce 100 differenti composti di origine esogena ed endogena. I composti non volatili e volatili solubili in acqua presenti nel respiro possono essere raccolti come Condensato del Respiro Esalato (EBC – Exhaled Breath Condensate) con una semplice procedura di raffreddamento applicata al respiro stesso.
In cosa consiste l’EBC
L’EBC è costituito da una fase acquosa di vapore acqueo, goccioline di aerosol contenenti molecole volatili (come ossido di azoto, monossido di carbonio e idrocarburi) e sali non volatili solubili in acqua, e da una fase liquida, l’ EBC vero e proprio, contente composti non volatili che possono variare dagli ioni inorganici (anioni, cationi), molecole organiche più grandi (urea, acidi organici, aminoacidi e i loro derivati) a peptidi, proteine, tensioattivi e macromolecole.
La raccolta dell’EBC appare un metodo promettente per studiare lo stato delle vie respiratorie perché il campione diagnostico così ottenuto può fornire informazioni complementari sia al BAL che al SI e risulta essere ancora più utile nella diagnostica clinica.
La procedura di raccolta dell’EBC è semplice, sicura, non invasiva ed economica, avviene senza alterare le mucose delle vie aeree o causare flogosi; queste caratteristiche la rendono frequentemente ripetibile e applicabile anche in soggetti asintomatici per scopi di ricerca e ai pazienti con gravi patologie, per i quali metodiche più invasive non sono attuabili.
Durante il campionamento di EBC il paziente respira normalmente in un dispositivo di campionamento provvisto di un bocchino e di un tubo di raffreddamento a condensazione. Nelle pareti di quest’ultimo il vapore acqueo si condensa e contiene disciolti i composti condensati che vengono quindi raccolti per l’analisi. Le moderne tecniche di spettrometria di massa e di cromatografia permettono la determinazione di biomolecole in concentrazioni estremamente ridotte.
L’aereosol esalato contiene proteine e loro frammenti, la cui composizione, sia qualitativa che quantitativa, dipende dalla condizione umana studiata e quindi il confronto dei profili proteomici di soggetti sani e soggetti con malattie del tratto respiratorio potrebbe portare all’identificazione di possibili bio-marcatori diagnostici e prognostici.
Gli studi sull’esalato condensato del respiro (EBC) sono relativamente recenti, e stanno acquistando sempre più importanza grazie al loro significato diagnostico e al loro potenziale.
Dott.ssa Valentina Villadoro
