Διερεύνηση της μεταβολής των επιπέδων του εκπνεόμενου ΝΟ και των ηωσινοφίλων στο αίμα ασθενών που υποβάλλονται σε θυρεοειδεκτομή με δύο διαφορετικές μεθόδους διατήρησης της αναισθησίας

Abstract

Nitric oxide (NO) is a free radical in gas state, which plays an important role in a variety of processes relevant to respiratory physiology. The generation of NO follows both enzymatic and non-enzymatic pathways. NO enzymatic production is catalyzed by three distinct isoforms of NO synthase: (i) neuronal NOS-1 (nNOS), mainly expressed in central and peripheral neurons, (ii) inducible NOS-2 (iNOS), expressed by many cell types as response to cytokines and other agents, and (iii) endothelial NOS-3 (eNOS), mostly expressed by endothelial cells. Non-enzymatic pathways, which are not clearly understood, produce NO through the reduction of NO3 (nitrate) to NO2 (nitrite). An imbalance between iNOS and its constitutive isoforms (nNOS and eNOS) has been implicated in the pathophysiology of many cardiopulmonary diseases, since it can lead to excessive NO synthesis. While physiological levels of NO possess anti-inflammatory properties, when increased due to the aforementioned upregulation of iNOS, NO becomes a proinflammatory mediator. In fact, high concentrations of NO can be transformed into peroxynitrite radicals in the presence of oxygen-derived free radicals and play a significant role in the cellular damage associated with overproduction of NO. Airways of patients with bronchial hyperreactivity may respond in an exaggerated way to a variety of stimuli, while airway instrumentation in such patients may lead to life-threatening bronchospasm, adding to the burden of morbidity this population may suffer in case they undergo general anesthesia for a surgical or diagnostic procedure. Fractional exhaled NO (FeNO) has been used in the diagnosis of asthma, especially of the eosinophilic phenotype, and has also proved useful in guiding treatment of asthmatic individuals. Additionally, non-asthmatic patients experiencing bronchospasm intraoperatively or postoperatively display higher levels of exhaled NO, a fact suggesting that the upregulation of the production of NO may play a role in airway hyperreactivity. Increased levels of FeNO have also been found to correlate with sputum eosinophilia and eosinophilia in bronchoalveolar lavage fluid. Furthermore, an increase in exhaled NO concentration has been used as an early marker of lung inflammation and injury in models of sepsis or acute lung injury induced by toxins . Therefore, exhaled NO can be considered an efficient method for the prediction of airway hyperresponsiveness perioperatively, even in patients without known respiratory disease . Additionally, it may be considered as an invaluable non-invasive biomarker reflecting early airway injury and inflammation. Propofol, an intravenous anesthetic agent, can modify NO production by inhibiting the inducible production of NO in lipopolysaccharide-stimulated macrophages [15,16].It has also been shown to exert protective effects in acute lung injury in experimental models. There is also evidence that some intravenous anesthetics can influence chemotaxis of eosinophils in vitro. Similarly, volatile anesthetics have been shown to attenuate the expression of inflammatory mediators and to alleviate bronchial hyperresponsiveness. Sevoflurane-borne protection could also be mediated via the suppression of the iNOS/NO pathway, as decreased levels of NO metabolites have been demonstrated in plasma or lung perfusate of sevoflurane-pretreated rat models. The variation of exhaled NO and eosinophils in surgical patients undergoing anesthesia has not been studied before. We hypothesized that there is a different effect of intravenous and inhalational techniques on the potential for airway hyperresponsiveness perioperatively, as this can be assessed by the measurement of exhaled NO and eosinophil blood count.If this is the case, it could also affect the selection of anesthetic maintenance techniques for patients with known hyperreactive airways. Therefore, the aim of the present study was to investigate the differential impact of two general anesthesia maintenance techniques on the exhaled NO and eosinophil blood count of patients without respiratory disease or airway hyperreactivity.

Tο μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ) είναι ασυνήθιστο σηματοδοτικό μόριο, το οποί διαδραματίζει σημαντικό ρόλο σε μια ποικιλία διεργασιών, αρκετές μεταξύ των οποίων σχετίζονται με την αναπνευστική φυσιολογία. Η παραγωγή ΝΟ καταλύεται από τρεις διακριτές ισομορφές του ενζύμου συνθάσης του ΝΟ: (i) νευρωνική συνθάση NOS-1 (nNOS), που εκφράζεται κυρίως στους κεντρικούς και περιφερικούς νευρώνες, (ii) επαγόμενη συνθάση NOS-2 (iNOS), που εκφράζεται από πολλούς τύπους κυττάρων ως απόκριση σε κυτταροκίνες και άλλους παράγοντες, και (iii) ενδοθηλιακή συνθάση NOS-3 (eNOS), που εκφράζεται κυρίως από ενδοθηλιακά κύτταρα. Τα φυσιολογικά επίπεδα ΝΟ φαίνεται πως διαθέτουν αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες, όταν όμως αυτά αυξάνονται όπως σε καταστάσεις που αυξάνουν την έκφραση της επαγόμενης συνθάσης (iNOS), το ΝΟ δρά ως προφλεγμονώδης μεσολαβητής. Στην πραγματικότητα, υψηλές συγκεντρώσεις ΝΟ με την παρουσία παρουσία ελεύθερων ριζών οξυγόνου μπορούν να μετατραπούν σε υπεροξυνιτρώδεις ρίζες, διαδραματίζοντας σημαντικό ρόλο στην κυτταρική βλάβη που σχετίζεται με την αυξημένη παραγωγή ΝΟ. Ο χειρισμός του αεραγωγού όπως κατά την εισαγωγή ή την ανάνηψη από την αναισθησία σε ασθενείς με βρογχική υπεραντιδραστικότητα μπορεί να οδηγήσει σε απειλητικό για τη ζωή βρογχόσπασμο, αυξάνοντας την νοσηρότητα του πληθυσμού αυτού όταν υποβάλλεται σε γενική αναισθησία για χειρουργική ή διαγνωστική επέμβαση. Το κλασματικό εκπνεόμενο ΝΟ (FeNO) χρησιμοποιείται τόσο στη διάγνωση του άσθματος και όσο και στον έλεγχο της απόκρισης των ασθενών αυτών στην φαρμακευτική αγωγή. Επιπλέον, οι μη ασθματικοί ασθενείς που παρουσιάζουν βρογχόσπασμο διεγχειρητικά ή μετεγχειρητικά φαίνεται πως εμφανίζουν υψηλότερα επίπεδα εκπνεόμενου ΝΟ, γεγονός που πιθανά υποδηλώνει πως η αυξημένη παραγωγή ΝΟ εμπλέκεται στην υπεραντιδραστικότητα των αεραγωγών. Επιπρόσθετα αυξημένα επίπεδα FeNO συσχετίζονται με ηωσινοφιλία τόσο στα πτύελα όσο και στο βρογχοκυψελιδικό έκπλυμα. Επιπλέον, σε μοντέλα σήψης ή οξείας πνευμονικής βλάβης που προκαλούνται από την χορήγηση ενδοτοξίνης η αύξηση στη συγκέντρωση του εκπνεόμενου ΝΟ αξιολογείται ως πρώιμος δείκτης ιστικής βλάβης και φλεγμονής του πνευμονικού παρεγχύματος. Επομένως, το εκπνεόμενο ΝΟ μπορεί να θεωρηθεί μία αποτελεσματική μέθοδος για την πρόβλεψη της υπεραντιδραστικότητας των αεραγωγών περιεγχειρητικά, ακόμη και σε ασθενείς χωρίς γνωστή αναπνευστική νόσο. Επιπλέον, μπορεί να θεωρηθεί ως ένας σημαντικός μη επεμβατικός βιοδείκτης που αντανακλά πρώιμη βλάβη και φλεγμονή των αεραγωγών. Η προποφόλη, ένας ενδοφλέβιος αναισθητικός παράγοντας, μπορεί να τροποποιήσει την παραγωγή ΝΟ αναστέλλοντας την επαγόμενη συνθάση του ΝΟ σε μακροφάγα που διεγείρονται από λιποπολυσακχαρίδη. Η προποφόλη φαίνεται πως ασκεί προστατευτικά δράση έναντι της οξείας πνευμονικής βλάβης σε πειραματικά μοντέλα. Υπάρχουν επίσης στοιχεία ότι ορισμένα ενδοφλέβια αναισθητικά μπορούν να επηρεάσουν τη χημειοταξία των ηωσινόφιλων in vitro. Τα πτητικά αναισθητικά έχει αποδειχθεί πως μειώνουν την έκφραση των φλεγμονωδών μεσολαβητών και ότι ανακουφίζουν τη βρογχική υπεραντιδρστικότητα. Η προστασία που προέρχεται από το σεβοφλουράνιο θα μπορούσε επίσης να διαμεσολαβηθεί μέσω της καταστολής της οδού iNOS/NO, καθώς έχουν αποδειχθεί μειωμένα επίπεδα μεταβολιτών του ΝΟ στο πλάσμα και στο πνευμονικό παρέγχυμα σε πειραματικά μοντέλα αρουραίων που υποβλήθηκαν σε προετοιμασία με σεβοφλουράνιο. Η διακύμανση του εκπνεόμενου ΝΟ και των ηωσινόφιλων σε χειρουργικούς ασθενείς που υποβάλλονται σε αναισθησία δεν έχει μελετηθεί στο παρελθόν. Το ερευνητικό μας ερώτημα είναι κατά πόσον η χρήση δύο διαφορετικών τεχνικών διατήρησης της αναισθησίας, ενδοφλέβιας και εισπνευστικής, επιδρά στην περιεγχειρητική υπεραντιδραστικότητα των αεραγωγών, όπως αυτό μπορεί να εκτιμηθεί μέσω της μέτρησης του εκπνεόμενου ΝΟ και των ηωσινοφίλων του αίματος. Εάν πράγματι ισχύει κάτι τέτοιο, θα μπορούσε να κατευθύνει την επιλογή των συγκεκριμένω τεχνικών διατήρησης της αναισθησίας για ασθενείς με γνωστή βρογχική υπεραντιδραστικότητα. Ως εκ τούτου, ο στόχος της παρούσας μελέτης ήταν να διερευνήσει τη διαφορική επίδραση δύο τεχνικών συντήρησης γενικής αναισθησίας στο εκπνεόμενο ΝΟ και στο αίμα των ηωσινοφίλων ασθενών χωρίς αναπνευστική νόσο ή υπεραντιδραστικότητα των αεραγωγών.