Biomarkers endoscopici nella Broncopneumopatia Cronica Ostruttiva: correlazione con clinica, funzione e imaging

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Federigo Manca
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Università degli Studi di Firenze Scuola di Scienze della Salute Umana IV Corso Master Universitario di II livello in Pneumologia Interventistica Biomarkers endoscopici nella Broncopneumopatia

1 Università degli Studi di Firenze Scuola di Scienze della Salute Umana IV Corso Master Universitario di II livello in Pneumologia Interventistica Biomarkers endoscopici nella Broncopneumopatia Cronica Ostruttiva: correlazione con clinica, funzione e imaging Relatore Prof. Massimo Pistolesi Correlatore Prof. Lorenzo Corbetta Candidato Dott. ssa Francesca Bigazzi Anno Accademico 2012/2013

Broncopneumopatia Cronica Ostruttiva: correlazione con clinica, funzione e imaging Relatore Prof.

2 BPCO: Biomarkers di flogosi Background Malattia vie aeree conduttive Flogosi delle vie aeree Fibrosi parietale, ipersecrezione Aumentata resistenza delle vie aeree Distruzione parenchimale Perdita degli attacchi bronco-alveolari Riduzione del ritorno elastico I due meccanismi fisiopatologici rappresentano la diversa risposta infiammatoria ad una stessa noxa patogena Entrambi i meccanismi concorrono nel determinare la gravità generale della malattia mentre il loro diverso contributo determina il fenotipo clinico predominante di bronchite cronica o enfisema Numerosi biomarkers di infiammazione bronchiale sono stati indagati nella BPCO con risultati discordanti, verosimilmente anche per la mancata stratificazione dei pazienti in accordo al fenotipo e alla gravità di malattia

meccanismi concorrono nel determinare la gravità generale della malattia mentre il loro diverso contributo determina il fenotipo clinico predominante di bronchite cronica o enfisema Numerosi

valutazione TC quantitativa o con modello classificativo clinico derivato

3 BPCO: Biomarkers di flogosi Background Il fenotipo predominante e la gravità di malattia possono essere determinati accuratamente con valutazione TC quantitativa o con modello classificativo clinico derivato dalla TC che include le caratteristiche dello sputo e alcuni parametri funzionali respiratori

4 BPCO: Biomarkers di flogosi Scopo dello studio Studiare mediante procedure endoscopiche (BB e BAL) e metodiche non invasive (FeNO) il pattern flogistico bronchiale di 20 pazienti ambulatoriali affetti da BPCO classificati secondo il fenotipo predominante e la gravità di malattia mediante valutazione TC quantitativa o mediante modelllo clinico-funzionale TC predittivo Valutare la relazione fra flogosi bronchiale (biomarkers endoscopici citologici, istologici e umorali e FeNO) e sistemica (biomarkers sierici)

predominante e la gravità di malattia mediante valutazione TC quantitativa o mediante modelllo clinico-funzionale TC predittivo

BPCO: Biomarkers Popolazione dello studio 40 Pazienti affetti da BPCO in cui è previsto esame broncoscopico nel percorso diagnostico per nodulo periferico Criteri di inclusione Criteri di esclusione

5 BPCO: Biomarkers Popolazione dello studio 40 Pazienti affetti da BPCO in cui è previsto esame broncoscopico nel percorso diagnostico per nodulo periferico Criteri di inclusione Criteri di esclusione Diagnosi clinico-strumentale di BPCO (stadio I-IV GOLD) Nodulo polmonare periferico Età anni Esposizione tabagica 10 p/y Capacità di eseguire il test del cammino Riacutizzazione di BPCO nel mese precedente l esame Asma Bronchiectasie diffuse, fibrosi cistica, interstiziopatie polmonari Scompenso cardiaco Chemio/Radioterapia Neoplasia polmonare estesa Lobectomia/pneumonectomia Consenso di partecipazione allo studio Gravidanza nota/ sospetta Oggetti metallici a sede toracica

di eseguire il test del cammino Riacutizzazione di BPCO nel mese precedente l esame Asma Bronchiectasie diffuse, fibrosi cistica, interstiziopatie polmonari Scompenso

6 BPCO: Biomarkers Valutazione clinico-funzionale In tutti i pazienti selezionati saranno raccolti su scheda informatizzata i seguenti dati clinici e funzionali: Tosse: assente, occasionale, cronica Escreato: assente/occasionale, cronico non purulento, cronico purulento Dispnea: mmrc score (0-4) Qualità della vita: questionario CAT (0-40) Volumi polmonari dinamici: FEV1, FEV1/FVC, FEV1/VC (ostruzione) Volumi polmonari statici: TLC, FRC, RV (iperinsufflazione) Capacità diffusione: DLCO (distruzione parenchimale) Misura della concentrazione dell NO nell esalato a flussi multipli per la valutazione non invasiva della flogosi bronchiale a livello sia delle vie aeree distali che prossimali I pazienti che hanno indicazione ad ulteriore valutazione tomografica prima della broncoscopia, saranno sottoposti ad esame TC in inspirio ed espirio secondo protocollo dedicato

(ostruzione) Volumi polmonari statici: TLC, FRC, RV (iperinsufflazione) Capacità diffusione: DLCO (distruzione parenchimale) Misura della concentrazione dell NO nell esalato a flussi multipli per la

7 BPCO: valutazione TC quantitativa Materiali e Metodi %LAA-950 HU Distruzione parenchimale AWTPi-10 Ispessimento delle vie aeree

8 %LAA-950 HU TC: %LAA-950 e AWT-Pi10 CT2 Materiali e Metodi Analisi delle Componenti Principali AWTPi-10 CT1

9 CT2 gravità TC: %LAA-950 e AWT-Pi10 Materiali e Metodi Analisi delle Componenti Principali CT1 è proporzionale alla differenza tra le variabili originarie e identifica un fenotipo TC predominante di coinvolgimento delle vie aeree o di distruzione parenchimale CT2 è proporzionale alla somma delle variabili originarie e riflette la gravità complessiva della BPCO Minore Maggiore Malattia vie aeree. fenotipo CT1 Distruzione parenchima

coinvolgimento delle vie aeree o di distruzione parenchimale CT2 è proporzionale alla somma delle variabili

10 BPCO: modello clinico TC predittivo Materiali e Metodi Modelli predittivi di CT1 e CT2 derivati dall analisi multivariata di variabili cliniche e funzionali respiratorie n=100 Predittori Coefficienti R Errori predizione media - moda CT1 fenotipo CT2 gravità DLCO% Escreato purulento TLC% FEV1/VC Escreato purulento FRC % % - 2.3% % - 2.1% Camiciottoli G. e coll. Eur Respir J 2013;42:

media - moda CT1 fenotipo CT2 gravità DLCO% Escreato purulento TLC% FEV1/VC Escreato purulento FRC % -0.018-0.

predittivo Misura del FeNO a flussi multipli (50 e 150 ml/sec) per valutazione flogosi vie aeree distali e vie aeree centrali 10 pazienti con predominante enfisema 10 pazienti con predominante

11 BPCO: Biomarkers Studio multidisciplinare S.O.D. Fisiopatologia Respiratoria AOUC 40 pazienti con BPCO candidati a FBS per nodulo polmonare Determinazione fenotipo e gravità di malattia con valutazione quantitativa TC o con modello clinico TC predittivo Misura del FeNO a flussi multipli (50 e 150 ml/sec) per valutazione flogosi vie aeree distali e vie aeree centrali 10 pazienti con predominante enfisema 10 pazienti con predominante bronchite cronica Prelievo venoso per dosaggio biomarkers sistemici (IL , TNFalfa e beta, TGF,VEGF, MIP 1alfa e MIP1beta,IFNgamma, MMP ) S.O.D di Broncologia diagnostico-interventistica AOUC 20 pazienti FBS con biopsie bronchiali multiple (4-6 BB sede speroni intersegmentali lobo inferiore) e BAL (sede controlaterale alla lesione) S.O.D Istologia Patologica Esame istologico biopsie - struttura di parete (metodica morfologica) - componente cellulare (metodica immunoistochimica) I.S.P.O Esame citologio su BAL - conta cellulare totale - conta cellulare differenziale - tipizzazione linfocitaria S.O.D Immunologia e Terapie cellulari AOUC Dosaggio mediatori su BAL (IL13, IL1Ra, IL2, IL8, A1AT, HSA, EGF-R,TIMP1, MPP, MMP9, MPO, ECP, calprotectina, proteine totali )

12 Originalità dello studio Studio dei biomarkers di flogosi bronchiale e sistemica con metodiche immunologiche estremamente sensibili e innovative Classificazione accurata dei pazienti affetti da BPCO secondo fenotipo e gravità di malattia sia mediante software innovativo per la valutazione quantitativa TC sia mediante modello predittivo clinico lntegrazione tra metodologie d indagine nettamente diverse tra loro sia per le necessarie competenze interpretative (cliniche, radiologiche, biologiche) che per le tecnologie impiegate

innovativo per la valutazione quantitativa TC sia mediante modello predittivo clinico lntegrazione tra metodologie d indagine

13 Limiti dello studio Popolazione di studio Numero limitato di pazienti - invasività procedure endoscopiche - esclusione dei pazienti con gravi comorbilità - costo elevato delle metodiche di analisi immunologiche Variabilità delle misure dei biomarcatori di flogosi Procedure endoscopiche: - scarso recupero del BAL in pazienti con enfisema, in particolare gravi - la sede di prelievo bioptico a livello prossimale può non riflettere la flogosi distale Tecnica di analisi: - influenza della diluizione per il supernatante del BAL - variabilità della conta cellulare con necessità di biopsie bronchiali multiple - possibile influenza della terapia inalatoria, soprattutto nella sua componente steroidea (es. sulla misura del FeNo, sulla struttura della parete bronchiale)

prelievo bioptico a livello prossimale può non riflettere la flogosi distale Tecnica di analisi: - influenza della diluizione per il supernatante del BAL - variabilità della conta cellulare

14 Risultati attesi Determinare distinti profili flogistici, mediante la ricerca endoscopica di biomarcatori istologici, citologici e umorali, nei diversi fenotipi e nei diversi stadi di gravità della BPCO determinati con la TC del torace o con modello clinico TC predittivo Identificare biomarkers sistemici indicatori di flogosi bronchiale che siano predittori delle diverse manifestazioni della malattia, evitando il ricorso a metodiche invasive Migliorare la conoscenza sui meccanismi patogenetici sottostanti la storia naturale della malattia e favorire la personalizzazione delle strategie preventive e terapeutiche per ogni paziente affetto da BPCO

flogosi bronchiale che siano predittori delle diverse manifestazioni della malattia, evitando il ricorso a metodiche invasive Migliorare la conoscenza sui

15 IV Corso Master di II livello in Pneumologia Interventistica Ringraziamenti Prof. Lorenzo Corbetta Docenti, Colleghi e Staff del IV Corso Master di Pneumologia Interventistica Gruppo di ricerca: Prof. Massimo Pistolesi, Prof.ssa Camilla Comin, Dott.ssa Gianna Camiciottoli, Dott.ssa Nirvana Stanflin, Dott. Alessio Garcea, Dott. Matteo Vannini, Dott.Ing Stefano Diciotti, Dott. Ing Matteo Paoletti

Gruppo di ricerca: Prof. Massimo Pistolesi, Prof.ssa Camilla Comin, Dott.

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