L’esame dell’aria espirata mediante “naso elettronico” nella differenziazione tra asma e broncopneumopatia cronica ostruttiva
La diagnosi di broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) e quella di asma bronchiale (AB) si fondano sulla presenza di una sintomatologia caratteristica e su alcune misure della funzione polmonare. Però non è infrequente osservare caratteri clinici e funzionali simili in entrambe le malattie, che possono rendere difficile la diagnosi differenziale, con riflessi sul giudizio prognostico e sui criteri terapeutici.
L’infiammazione cronica delle vie aeree della BPCO e dell’AB presenta differenti profili cellulari e molecolari che consentono la differenziazione delle due condizioni. L’identificazione di questi biomarcatori è possibile non solo nel siero e nel liquido di lavaggio broncoalveolare, ma anche, non invasivamente, nell’aria espirata mediante tecniche di gas-cromatografia e spettrometria di massa. Recentemente è stata introdotta una nuova tecnica non invasiva che consente di misurare il contenuto dell’aria espirata dal naso (cosiddetto “naso elettronico”), in particolare la presenza di composti organici volatili (COV), come alcani e derivati del benzolo; l’apparecchiatura adoperata consiste in un sistema di sensori che identificano le caratteristiche specifiche stereochimiche dei COV.



Questa tecnica è stata applicata nella diagnosi differenziale tra BPCO e AB nei pazienti che presentano una sovrapposizione di sintomi tra le due malattie (Fens N, Zwinderman AH, van der Schee MP, et al. Exhaled breath profiling enables discrimination of chronic obstructive pulmonary disease and asthma. Am J Respir Crit Care Med 2009; 180: 1076).
Gli autori hanno esaminato con la tecnica del “naso elettronico” 30 pazienti con BPCO, 20 pazienti con AB. 20 soggetti normali di controllo non fumatori e 20 soggetti normali di controllo fumatori.
È stato osservato che l’esame dell’“impronta espiratoria” mediante questa tecnica può adeguatamente distinguere pazienti con BPCO da pazienti con AB e, inoltre, consente di discriminarli da fumatori asintomatici e da non fumatori di controllo; i risultati ottenuti ad un primo esame sono stati confermati in esami successivi.
Gli autori ricordano che l’“impronta espiratoria” dipende dai metodi di raccolta e prelievo dell’aria espirata e che per garantire la validità dei risultati sono state adottate procedure di filtraggio di COV, essiccamento dell’aria e di prelievo, atte a minimizzare eventuali influenze sul contenuto in COV da parte della velocità del flusso espiratorio. Rilevano, inoltre, che, nonostante i sensori dei singoli “nasi elettronici” non siano identici, tuttavia i risultati sono stati corrispondenti, così da consentire lo scambio tra le apparecchiature e ottenere uniformità di risposte, facilitando la diffusione di questa tecnica.
Nell’interpretazione di questi risultati, viene sottolineato che BPCO e AB sono malattie infiammatorie delle vie aeree con distinti profili infiammatori; è verosimile, quindi, che questi processi infiammatori producano metaboliti in parte differenti, con conseguenti differenti biomarcatori nell’aria espirata; questi ultimi sono catturati nell’“impronta espiratoria” dimostrata dal “naso elettronico”, rendendo possibile la differenziazione tra le due malattie. Tuttavia gli autori sottolineano che il “naso elettronico” non può identificare i singoli COV; per ottenere ciò sono necessarie analisi specifiche mediante gas-cromatografia, spettrometria di massa e spettroscopia con risonanza magnetica nucleare oppure nuove tecniche di “naso elettronico” che consentano di individuare i singoli componenti dei COV.
Gli autori aggiungono che le differenze nel contenuto in metaboliti nell’aria espirata osservato tra BPCO e AB sono correlate alle differenze nel processo infiammatorio delle due malattie. Infatti, l’infiammazione delle vie aeree caratteristica dell’AB è prevalentemente costituita da cellule T CD4-positive attivate, mastcellule ed eosinofili e da aumento di citochine Th2, come IL-4, IL-5 e IL 13. Per contro, nella BPCO sono aumentati neutrofili, macrofagi e cellule T CD8-positive, con incremento di mediatori infiammatori come IL-1, IL-8, leucotriene B4 e interferone gamma (IFN- γ). Le differenze nel profilo del contenuto in COV nell’aria espirata possono in parte essere di origine sistemica, oltre che polmonare e ciò sarebbe confermato dal fatto che AB e BPCO presentano anche diverse manifestazioni sistemiche, oltre che polmonari.
Gli autori hanno osservato una parziale sovrapposizione di risultati tra “impronta espiratoria” dei pazienti con BPCO e soggetti di controllo sani fumatori. Viene ricordato che il fumo di tabacco di per se stesso induce una risposta infiammatoria delle vie ­aeree, con accumulo di cellule infiammatorie, come neutrofili e macrofagi e che lo stress ossidativo può contribuire al profilo dell’“impronta espiratoria”. Pertanto il profilo dei COV dei fumatori può essere simile a quello dei pazienti con BPCO e la sua valutazione mediante “naso elettronico” potrebbe essere utile, anche nei fumatori asintomatici, per identificare i soggetti che potranno andare incontro a BPCO. Saranno necessari ulteriori studi mediante gas-cromatografia e spettrometria di massa per esaminare i singoli componenti dell’aria espirata.
Nel concludere, gli autori si domandano quali implicazioni cliniche potranno avere i risultati ottenuti e rispondono: 1) BPCO e AB sono malattie differenti, ma con caratteristiche che possono parzialmente sovrapporsi; in queste evenienze l’esame dell’aria espirata mediante “naso elettronico” potrebbe essere un’alternativa a tecniche più complesse; 2) con la tecnica del “naso elettronico” potrebbero essere identificati sotto-fenotipi di BPCO e di AB e valutare la loro rilevanza clinica e 3) con questa tecnica potrebbe essere valutato il rischio di sviluppare una BPCO in soggetti fumatori asintomatici.
Nel commentare questi risultati, Machado (Machado RF. Identifying chronic obstructive pulmonary disease and asthma by exhaled breath analysis. Does the (e)nose know? Am J Respir Crit Care Med 2009; 180: 1038) ritiene che lo studio del profilo dell’aria espirata possa essere utile nel determinare la risposta al trattamento e nella stratificazione del rischio nell’AB e nella BPCO. Pensa tuttavia che tale tecnica non sia necessaria per la differenziazione tra le due malattie, perché questa, nella maggioranza dei casi, può essere fatta con una corretta valutazione clinica congiuntamente alle tradizionali prove di funzione polmonare.