Discussione

Abbiamo ipotizzato che la stimolazione meccanica con VCPT alteri il metabolismo degli NOx, che stimola la clearance mucociliare. Per testare questa ipotesi, abbiamo misurato il tempo di transito della saccarina nasale e le concentrazioni di NOx della condensa del respiro espirato in soggetti adulti sani e adulti con fibrosi cistica stabile prima e dopo VCPT. In questo modello, usiamo NSTT come surrogato della clearance mucociliare.,

A nostra conoscenza, questo è il primo studio ad associare i cambiamenti nella clearance mucociliare delle vie aeree con i cambiamenti negli NOx esalati nei soggetti umani. I nostri risultati indicano che VCPT applicato a soggetti CF normali e stabili ha aumentato significativamente la clearance mucociliare nasale. Un singolo trattamento con VCPT ha aumentato la clearance nasale in 18 soggetti su 20 (90%) testati. Nel complesso, abbiamo scoperto che un trattamento vest ha aumentato la clearance nasale di circa il 35% in soggetti CF normali e stabili., Sebbene i nostri gruppi di studio fossero piccoli, l’effetto della percussione sulla clearance nasale era piuttosto sorprendente con cambiamenti sia biologicamente rilevanti che statisticamente significativi nell’NSTT.

Abbiamo originariamente progettato il nostro studio per affrontare il meccanismo di clearance migliorata da VCPT. Abbiamo scelto di esplorare il ruolo di NO che potrebbe avere nella clearance migliorata sulla base di studi in vitro di ciglia che risalgono al 1993 dimostrando che gli aumenti di CBF da stimoli multipli non richiedono produzione . Molti ricercatori hanno corroborato questi risultati in diversi sistemi., In questo contesto, abbiamo originariamente ipotizzato che la clearance potenziata da VCPT aumenterebbe le concentrazioni di NOx esalati. I nostri risultati sono controintuitivi e esattamente l’opposto delle nostre aspettative riguardo all’effetto della stimolazione meccanica tramite VCPT sugli NOx esalati. In ogni caso, il VCPT è associato a una drastica riduzione delle concentrazioni di NOx. Ipotizziamo che l’agitazione meccanica con il dispositivo VCPT aumenti la clearance del muco stimolando il rilascio di calcio dalle cellule epiteliali delle vie aeree, con conseguente attivazione della calmodulina di eNOS con conseguente produzione di NO nella cellula epiteliale delle vie aeree., Se NESSUNA produzione aumenta con la stimolazione meccanica, allora dobbiamo conciliare la nostra osservazione che EBC NOx è diminuito dopo VCPT. Una spiegazione alternativa per la differenza tra i nostri risultati in questo studio e quelli pubblicati con misurazioni di NOx eseguite in cellule ciliate in vitro è che il nostro studio si è concentrato sui metaboliti di NO che sono stati espirati nell’EBC mentre gli studi in vitro hanno misurato la concentrazione di NOx presente nei media., È probabile che l ‘” off-gassing ” di NO sia alla base degli NOx nell’EBC , mentre gli studi in vitro si concentrano sui metaboliti disciolti e non volatili di NO presenti nei media.

La diminuzione degli NOx esalati può essere dovuta ad un maggiore utilizzo di NO all’interno della cellula epiteliale ciliata. In questo scenario, il legame potenziato di NO alla guanilil ciclasi fornirebbe il segnale per cGMP elevato, l’attivazione di PKG e il battito stimolato delle ciglia., È anche possibile che l’aumento del flusso di muco da più vie aeree distali crei una maggiore barriera all’assenza di diffusione dall’epitelio delle vie aeree durante la terapia a percussione rispetto a quella presente nello stato di riposo. In alternativa, la stimolazione meccanica attraverso la percussione può alterare il metabolismo di NO attraverso un meccanismo sconosciuto.

La letteratura ha chiaramente stabilito che lo stress meccanico da solo può stimolare il battito delle ciglia sia nei modelli in vitro che in vivo., Il meccanismo di tale stimolazione meccanica può comportare un aumento del calcio citoplasmatico derivante dall’afflusso di calcio extracellulare o dal rilascio interno di calcio mediato da inositolo-1′,4′,5-trifosfato . La via del calcio è probabilmente indipendente dalla stimolazione NO-cGMP-PKG del battito delle ciglia in un modello ovino, ma altri hanno mostrato un componente cGMP-dipendente dal battito delle ciglia stimolato dal calcio nelle vie aeree del coniglio . Usando cellule ciliate nasali umane, Alberty et al., dimostrato che la stimolazione meccanica delle ciglia potrebbe avvenire in presenza di un inibitore NO, suggerendo che gli aumenti indotti meccanici di CBF erano indipendenti dalla produzione endogena di NO . Estrapolando da queste osservazioni, la stimolazione meccanica del trasporto mucociliare in risposta a VCPT nel nostro studio potrebbe essere indipendente da NO. Tuttavia, la significativa diminuzione dei livelli di EBC NOx in risposta alla stimolazione meccanica in entrambi i gruppi di studio suggerisce un distinto impatto meccanico sul metabolismo di NO e sul rilascio dal polmone.,

Una domanda ovvia che sorge dai nostri risultati è la seguente: in che modo la percussione toracica altera la clearance nasale? L’apparato a percussione del giubbotto viene applicato al torace con l’intento di oscillare le vie aeree inferiori. Abbiamo osservato, tuttavia, che la testa e il collo oscillavano chiaramente in sincronia con il torace durante il VCPT. Inoltre, un aumento della secrezione nasale si verifica in genere durante il trattamento a percussione coerente con un aumento della clearance nasale (risultati non pubblicati)., Da queste osservazioni si deduce che la cavità nasale, oltre alle vie aeree inferiori, viene agitata vigorosamente durante il VCPT e provoca una clearance mucociliare nasale stimolata.

Un’altra domanda importante è la seguente: la clearance nasale è correlata alla clearance delle vie aeree polmonari? Poiché il VCPT è in genere diretto a pazienti con disturbi della clearance delle vie aeree polmonari come le bronchiectasie, possiamo solo estrapolare con cautela i nostri risultati con la clearance nasale alla clearance polmonare. Non abbiamo misurato direttamente la clearance polmonare a causa del costo e dell’esposizione ai radionuclidi coinvolti in tali studi., L’NSTT è, tuttavia, una misura funzionale diretta della clearance mucociliare delle vie aeree superiori. Poiché il giubbotto è pensato per migliorare la clearance delle vie aeree polmonari, è altamente probabile che sia la clearance nasale che polmonare siano stimolate dal VCPT.

Notiamo anche che l’EBC NOx tendeva ad essere più alto nei soggetti CF rispetto ai soggetti di controllo (Figura 5), che differisce dagli studi precedenti ., Mentre riconosciamo che la differenza di NOx tra soggetti normali e CF non era statisticamente diversa, la migliore spiegazione di questa disparità è che lo studio precedente misurava solo NO esalato direttamente, che non include i prodotti di degradazione dell’ossido nitrico. Al contrario, la condensa espirata contiene i composti di conversione stabili di NO, nitriti e nitrati. I nostri risultati che misurano le concentrazioni di NOx nell’EBC contrastano con altri studi che misuravano solo il radicale libero esalato NO.