Misura dell'ossiDO nitrico (NO) esalato

 

CENNI STORICI

Per molti anni l’ossido nitrico (monossido di azoto, formula chimica NO), un radicale libero dalla breve emivita, è stato essenzialmente considerato un pericoloso inquinante ambientale, presente nello smog fotochimico e nel fumo di sigaretta . Dalla fine degli anni ’70 è apparsa però chiara l’importanza dell’ossido nitrico in molte funzioni biologiche del nostro organismo; in particolare, a livello dell’apparato respiratorio NO agisce, a basse concentrazioni, come mediatore in una serie di risposte fisiologiche importanti per lo sviluppo del polmone (dilatazione del muscolo liscio, protezione verso stimoli bronco-costrittori, motilità ciliare), e come neurotrasmettitore del sistema nervoso inibitorio non adrenergico-non colinergico; ad alte concentrazioni  svolge invece un ruolo come mediatore dell’infiammazione e nei meccanismi citotossici/citostatici di difesa verso agenti patogeni e cellule tumorali.  L’utilizzo di analizzatori a chemiluminescenza ha consentito negli anni ’80 a diversi ricercatori di studiare l’ossido nitrico nell’aria esalata di animali ed umani, e questo ha portato, all’inizio degli anni ’90, a scoprire concentrazioni più elevate di NO nell’aria esalata dei pazienti asmatici, aprendo una nuova era nella Medicina Respiratoria 



BIOSINTESI E REGOLAZIONE  

Nel polmone l’ossido nitrico è prodotto da differenti tipi cellulari, fra cui cellule epiteliali, terminazioni nervose, cellule infiammatorie (macrofagi, neutrofili, mastociti) e cellule endoteliali vascolari; NO viene sintetizzato  mediante l’attività dell’enzima NO-sintetasi (NOS). Da linee cellulari umane sono state finora clonate tre diverse isoforme di NOS: la forma endoteliale (eNOS) e quella neuronale (nNOS), insieme denominate forme costitutive (cNOS), e la forma inducibile (iNOS).  L’aumento dei livelli di NO nell’aria esalata degli asmatici è attribuibile a “over-espressione” dell’enzima iNOS; studi di immunoistochimica hanno infatti dimostrato la presenza di iNOS nelle cellule epiteliali di biopsie bronchiali di soggetti asmatici ma non nei soggetti sani, nei quali sono state individuate solo le cNOS. Le iNOS sono presenti nelle cellule solo dopo attivazione da parte di endotossine e di citochine pro-infiammatorie, quali l’interleuchina 1β (IL-1β), l’interferon γ (IFN-γ) e il tumor necrosis factor α (TNF-α) (3); negli ultimi anni è stato però evidenziato il ruolo essenziale delle  citochine Th2 (IL-4, IL-13) nell’up-regolare iNOS  a livello dell’epitelio bronchiale (VEDI IMMAGINE SOTTO). 

SIGNIFICATO  

Da molti anni è noto che l’asma è una patologia infiammatoria cronica; purtroppo la valutazione funzionale respiratoria (spirometria), l’anamnesi e l’esame clinico non consentono di avere precise informazioni su questo aspetto essenziale della malattia! In particolare, l'asma allergico e un importante "fenotipo" non allergico di asma ad insorgenza in età adulta sono caratterizzati da una infiammazione TH2/eosinofila delle vie aeree: FeNO rappresenta un importante biomarcatore di tale infiammazione. Le informazioni fornite dalla misurazione dell’ossido nitrico (NO) nell’aria espirata sono da ritenere, per la immediata disponibilità dei risultati, complementari a quelle raccolte con la valutazione clinica e con la misura della funzione respiratoria e si sono dimostrate particolarmente utili nella pratica clinica per coadiuvare la spirometria nel formulare la diagnosi di asma bronchiale e nell'identificare la tosse come equivalente asmatico o come espressione di bronchite eosinofila. La misurazione dell’ossido nitrico appare però assai importante nel monitoraggio dell'asma e  essenziale per decidere una terapia “anti infiammatoria” e per monitorarne l’efficacia in successivi controlli. Infatti,  la presenza di elevati valori di FeNO indica una assai probabile risposta positiva ad una terapia con cortisonici (inalatori e/o sistemici), mentre valori nella norma suggeriscono l’opportunità di non intraprendere o aumentare una terapia potenzialmente “a rischio” per effetti collaterali. Offrendo, quindi, la possibilità di personalizzare il dosaggio degli steroidi inalatori nel trattamento dell’asma, la misurazione dell’NO consente di modulare la terapia a seconda della severità dell’infiammazione con effetti positivi per il paziente, comprendenti una significativa riduzione delle esacerbazioni. Inoltre, poiché la concentrazione di NO nell’aria espirata dei soggetti asmatici diminuisce significativamente con il trattamento antiinfiammatorio, il suo impiego clinico costituisce un mezzo semplice e non invasivo per valutare nel tempo l’aderenza alla terapia e la sua efficacia. L’utilizzo di questa metodica non invasiva è stato “caldamente” raccomandato dalle linee-guida NICE per l’asma (aprile 2014) e valori elevati di FeNO sono considerati un fattore di rischio per riacutizzazioni asmatiche in pazienti adulti allergici (GINA 2018). 


MODALITA' DI ESECUZIONE

Inizialmente gli strumenti utilizzati per la misurazione si basavano sul fenomeno della chemiluminescenza ma recentemente sono stati introdotti strumenti, portatili e dai costi decisamente ridotti, contenenti un sensore elettro-chimico che, a contatto con l’NO contenuto nell’aria espirata, rileva variazioni di corrente o di potenziale proporzionali alla concentrazione dell’NO nel campione biologico (elettro-analisi) . La misurazione della frazione del monossido di azoto nell’aria espirata (fraction of exhaled nitric oxide, FeNO), è una metodica non-invasiva, standardizzata e validata da numerose linee guida,tra cui quelle  dell’American Thoracic Society (ATS) e della European Respiratory Society (ERS) . Le concentrazioni di NO nell’aria espirata, espresse in parti per bilione (ppb), sono sovrapponibili a quelle misurate in endoscopia a livello bronchiale, il che conferma l’origine del gas a livello delle vie aeree inferiori. I valori di FeNO sono flusso-dipendenti, in quanto la diffusione dell’NO nel lume bronchiale dipende dal tempo di transito dell’aria espirata nelle vie aeree. Per tale motivo ERS e ATS raccomandano di eseguire almeno 3 misurazioni riproducibili (variabilità di circa il 5%) ad un flusso espiratorio costante di 50 ml/sec , che in genere è mantenuto agevolmente dal paziente. La durata del test è di 10 secondi, tempo necessario al raggiungimento del plateau delle concentrazioni di FeNO nell’aria espirata. Quando si misurano le concentrazioni nell’aria espirata di NO proveniente dalle vie aeree inferiori, è importante escludere il contributo dell’ossido nitrico prodotto nelle cavità nasali, in quanto le concentrazioni di NO nasale sono molto più alte di quelle raggiunte nell’aria espirata bronchiale. Per ridurre al minimo la “contaminazione” nasale, l’espirazione è eseguita a flusso-costante contro una resistenza espiratoria (6). L’esame è molto semplice, non invasivo ed eseguibile fin dai 4-5 anni (richiede una “tranquilla” espirazione per 6-10 secondi); i risultati sono disponibili in tempo reale.




OSSIDO NITRICO ALVEOLARE

Negli ultimi anni la tecnologia ha consentito di poter differenziare, nel valore finale di NO esalato (eNO), la quota “bronchiale” (J’awNO) da quella “alveolare/periferica”(CalvNO); risulta quindi possibile, con 3-4 semplici espirazioni di pochi secondi, valutare l’infiammazione delle piccole vie aeree, più subdola, e decisamente meno responsiva agli spray “tradizionali”. Non sorprendentemente, negli ultimi anni è stata più volte evidenziata una correlazione tra elevati valori di NO alveolare ed uno scarso controllo dell’asma/frequenti riacutizzazioni.


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