Noriho Sakamoto

Alveolar macrophage-epithelial cell interaction following exposure to atmospheric particles induces the release of mediators involved in monocyte mobilization and recruitment

BackgroundStudies from our laboratory have shown that human alveolar macrophages (AM) and bronchial epithelial cells (HBEC) exposed to ambient particles (PM10) in vitro increase their production of inflammatory mediators and that supernatants from PM10-exposed cells shorten the transit time of monocytes through the bone marrow and promote their release into the circulation.MethodsThe present study concerns co-culture of AM and HBEC exposed to PM10 (EHC-93) and the production of mediators involved in monocyte kinetics measured at both the mRNA and protein levels. The experiments were also designed to determine the role of the adhesive interaction between these cells via the intercellular adhesion molecule (ICAM)-1 in the production of these mediators.ResultsAM/HBEC co-cultures exposed to 100 μg/ml of PM10 for 2 or 24 h increased their levels of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF), M-CSF, macrophage inflammatory protein (MIP)-1β, monocyte chemotactic protein (MCP)-1, interleukin (IL)-6 and ICAM-1 mRNA, compared to exposed AM or HBEC mono-cultures, or control non-exposed co-cultures. The levels of GM-CSF, M-CSF, MIP-1β and IL-6 increased in co-cultured supernatants collected after 24 h exposure compared to control cells (p < 0.05). There was synergy between AM and HBEC in the production of GM-CSF, MIP-1β and IL-6. But neither pretreatment of HBEC with blocking antibodies against ICAM-1 nor cross-linking of ICAM-1 on HBEC blocked the PM10-induced increase in co-culture mRNA expression.ConclusionWe conclude that an ICAM-1 independent interaction between AM and HBEC, lung cells that process inhaled particles, increases the production and release of mediators that enhance bone marrow turnover of monocytes and their recruitment into tissues. We speculate that this interaction amplifies PM10-induced lung inflammation and contributes to both the pulmonary and systemic morbidity associated with exposure to air pollution.

Effect of Atorvastatin on PM10-induced Cytokine Production by Human Alveolar Macrophages and Bronchial Epithelial Cells

Exposure to ambient air pollution particles (PM10) has been associated with increased cardiovascular morbidity and mortality. Inhaled pollutants induce a pulmonary and systemic inflammatory response that is thought to exacerbate cardiovascular disease. The 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase inhibitors (statins) have been shown to have anti-inflammatory effects that could contribute to their beneficial effect in cardiovascular disease. The aim of this study is to determine the effects of statins on PM10-induced cytokine production in human bronchial epithelial cells (HBECs) and alveolar macrophages (AMs). Primary HBECs and AMs are obtained from resected human lung. Cells are pretreated with different concentrations of atorvastatin for 24 hours and then exposed to 100 μg/mL urban air pollution particles (EHC-93). Cytokine levels (interleukin-1β, interleukin-8, granulocyte-macrophage colonystimulating factor, interleukin-6, and tumor necrosis factor-α) are measured at messenger RNA and protein levels using real-time polymerase chain reaction and bead-based multiplex immunoassay, respectively. PM10 exposure increases production of these cytokines by both cell types. Atorvastatin attenuates PM10-induced messenger RNA expression and cytokine production by AMs but not by HBECs. It is concluded that statins can modulate the PM10-induced inflammatory response in the lung by reducing mediator production by AMs.

Übereinstimmung unterschiedlicher Spirometer: Eine Herausforderung in der langfristigen Beobachtung von Patienten und Patientengruppen?

Hintergrund: Langzeit-Kohortenstudien und Lungenfunktionslabors sehen sich früher oder später damit konfrontiert, dass sie ihre Spirometer ersetzen müssen. Mangelnde Übereinstimmung zwischen den unterschiedlichen Spirometern kann die longitudinale Vergleichbarkeit der Daten beeinträchtigen, insbesondere wenn konventionelle durch portable Spirometer ersetzt werden. Ziele: Vergleich des Handgeräts EasyOne (EO) mit einem konventionellen Spirometer von SensorMedics (SM) und Untersuchung der Reproduzierbarkeit der Messungen mehrerer EO-Geräte untereinander. Methoden: Insgesamt 82 Freiwillige unterzogen sich spirometrischen Untersuchungen mit 1 SM- und 2 der 3 EO-Spirometer gemäß einem lateinischen Quadrat-Design. Für die Analyse der mit den verschiedenen Spirometern gemessenen Unterschiede in der forcierten Vitalkapazität (FVC), der forcierte exspiratorische Einsekundenkapazität (forced expiratory volume in 1 s; FEV1), dem FEV1/FVC-Quotienten und dem mittleren forcierten exspiratorischen Fluss bei 25-75% der FVC wurde ein gemischtes Effektmodell mit einem zufälligen Achsenabschnitt für jeden Probanden und dem Effekt des Geräts als Festeffekt (berichtigt um Geschlecht, Alter, Größe und Reihenfolge der Spirometer) verwendet. Bland-Altman-Plots zeigen die 95%-Grenzen der Übereinstimmung. Ergebnisse: Die Vergleiche zwischen EO und SM ergaben relativ geringe mittlere Unterschiede von <3%, jedoch systematisch niedrigere Werte für FVC und FEV1 bei allen EO-Geräten. Die 95%-Übereinstimmung überschritt bei 2 EO-Spirometern die Grenze für die FEV1 um 50 ml. Die Vergleiche der EO-Geräte untereinander ergaben mittlere Unterschiede und Grenzen der Übereinstimmung innerhalb des festgelegten Rahmens und sprachen somit für recht hohe Genauigkeit der Geräte im Vergleich. Wiederholungsmessungen mit demselben Spirometer ergaben keine statistisch signifikanten Unterschiede. Schlussfolgerungen: Die Studie deutet auf eine recht hohe Übereinstimmung zwischen portablen und konventionellen Spirometern hin. Die bei 2 EO-Geräten ermittelten Unterschiede, die bei der FEV1 geringfügig über den Grenzwerten lagen, dürften für die klinische Praxis als weitgehend irrelevant zu betrachten sein. Die systematisch niedrigeren FVC- und FEV1-Werte, die mit den EO-Geräten gemessen wurden, könnten hingegen für epidemiologische Studien signifikant sein und sprechen für eine Inspektion vor dem Austausch der Geräte.Übersetzung aus Respiration 2013;85:505-514 (DOI:10.1159/000346649)

Sofortzytologie während der endobronchialen ultraschallgeführten transbronchialen Nadelaspiration zur Diagnose des Lungenkarzinoms: Eine randomisierte Studie

Hintergrund: Die sofort und vor Ort durchgeführte zytologische Untersuchung (rapid on-site cytologic evaluation; ROSE) ist zwar im Rahmen der endobronchialen ultraschallgeführten transbronchialen Nadelaspiration (EBUS-TBNA) sehr gebräuchlich, jedoch ist ihre genaue Rolle nicht geklärt. Ziele: Das Ziel der vorliegenden Studie war die Beurteilung der Wirksamkeit von ROSE im Rahmen der EBUS-TBNA bei der Diagnose von Lungenkrebs. Methoden: 120 Patienten mit dringendem Verdacht auf Lungenkrebs, bei denen eine hiläre/mediastinale Lymphadenopathie oder ein Tumor nahe der zentralen Atemwege vorlag, wurden in die Studie eingeschlossen und auf EBUS-TBNA mit oder ohne ROSE randomisiert. Ergebnisse: Zwölf Patienten mit sichtbaren endobronchialen Läsionen wurden aus der Analyse ausgeschlossen. So wurden insgesamt 108 Patienten (55 in der ROSE-Gruppe, 53 in der Nicht-ROSE-Gruppe) ausgewertet. Weitere Maßnahmen einschließlich einer EBUS-TBNA wegen einer anderen Läsion als der Hauptzielläsion und/oder eine transbronchiale Biopsie in derselben Sitzung wurden bei 11% der Patienten in der ROSE-Gruppe und 57% der Patienten in der Nicht-ROSE-Gruppe durchgeführt (p < 0,001). Die mittlere Anzahl der Punktionen war in der ROSE-Gruppe signifikant niedriger (2,2 vs. 3,1 Punktionen; p < 0,001), die mittlere Dauer der Bronchoskopie aber bei beiden Gruppen vergleichbar (22,3 vs. 22,1 min; p = 0,95). Die Sensitivität bzw. Genauigkeit für die Diagnose von Lungenkrebs betrug in der ROSE-Gruppe 88 bzw. 89% und in der Nicht-ROSE-Gruppe 86 bzw. 89%. Es traten keine Komplikationen auf.Schlussfolgerungen: ROSE im Rahmen der EBUS-TBNA ist mit einem signifikant geringeren Bedarf an zusätzlichen bronchoskopischen Maßnahmen und Punktionsversuchen assoziiert.Übersetzung aus Respiration 2013;85:486-492 (DOI: 10.1159/000346987)

Evaluation einer neuen endobronchialen ultraschallgesteuerten Lymphknotenzange für vergrößerte mediastinale Lymphknoten

Hintergrund: Die mit endobronchialem Ultraschall gefuhrte transbronchiale Nadelaspiration (EBUS-TBNA) ist ein nutzliches Verfahren fur die zytologische Beurteilun

Einfluss eines Diabetes mellitus auf das Behandlungsergebnis und Langzeitüberleben bei multiresistenter Tuberkulose

Hintergrund: Die Auswirkungen von Diabetes mellitus (DM), einer weltweit immer weiter verbreiteten Stoffwechselerkrankung, auf den Behandlungserfolg und das Langzeitüberleben bei Patienten mit multiresistenten Formen der Tuberkulose (MDR-TBC) sind bisher erst in wenigen Studien untersucht worden. Ziele: Wir werteten in einer großen Kohorte verschiedene Behandlungsergebnisse aus, um die Auswirkungen des DM auf die Behandlung der MDR-TBC-Patienten zu beurteilen. Methoden: MDR-TBC-Patienten, die zwischen 2000 und 2002 neu diagnostiziert oder erneut behandelt und über 8-11 Jahre nachbeobachtet worden waren, wurden retrospektiv daraufhin untersucht, inwieweit die Komorbidität DM das Behandlungsergebnis und das langfristige Überleben beeinflusst. Ergebnisse: 239 (17,9%) der 1407 Patienten mit MDR-TBC litten zusätzlich auch unter einem DM. Das mittlere Alter und der mittlere Body-Mass-Index waren bei den MDR-TBC-Patienten mit DM (MDR-TBCDM(+)) höher als bei den Patienten ohne DM (MDR-TBCDM(-)). Die Patienten mit MDR-TBC und DM-Komorbidität in der Anamnese wiesen eine signifikant niedrigere Behandlungserfolgsquote auf als diejenigen ohne DM (36,0 vs. 47,2%; p = 0,002). Darüber hinaus war der DM in multivariaten Analysen ein negativer Prädiktor für den Behandlungserfolg bei der MDR-TBC (Odds Ratio 0,51; 95%-Konfidenzintervall (KI) 0,26-0,99). Auch die mittlere Überlebenszeit war bei Patienten mit MDR-TBCDM(+) kürzer als bei denen mit MDR-TBCDM(-) (102 vs. 114 Monate; p = 0,001), wobei der DM in der multivariaten Analyse ein signifikanter negativer Prädiktor für das Langzeitüberleben war (Hazard Ratio 1,59; 95%-KI 1,01-2,50). Schlussfolgerungen: Unter den MDR-TBC-Patienten war DM eine relativ häufige Komorbidität. Bei Patienten, die wegen MDR-TBC behandelt und anschließend für 8-11 Jahre nachbeobachtet wurden, wurde festgestellt, dass der DM als unabhängiger Faktor mit einem erhöhten Risiko sowohl für ausbleibenden Behandlungserfolg als auch für den Tod des Patienten assoziiert war.Übersetzung aus Respiration 2013;86:472-478 (DOI: 10.1159/000348374)

Pulmonale Hypertonie als prognostischer Indikator zum Zeitpunkt der Erstuntersuchung bei idiopathischer pulmonaler Fibrose

Hintergrund: Die Auswirkungen der pulmonalen Hypertonie (PH) auf das Uberleben wurden bei Patienten mit schwerer idiopathischer pulmonaler Fibrose (IPF), die zur

Longitudinale Veränderungen klinischer Krankheitsfolgen bei älteren Patienten mit Asthma, COPD und dem Asthma-COPD-Mischtyp

Hintergrund: Der progressive Verlauf obstruktiver Atemwegserkrankungen (OAD) - Asthma, chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (COPD) sowie Überlappung von Asthma und COPD - bei älteren Erwachsenen ist bisher nicht gut erforscht. Ziel: Untersuchung der Prognose der OAD und Identifizierung potenzieller Determinanten für longitudinale Veränderungen im klinischen Verlauf. Methoden: Wir rekrutierten konsekutiv 99 ältere Erwachsene (>55 Jahre) mit OAD, die sich bei der Aufnahme und nach 4 Jahren einer mehrdimensionalen Untersuchung unterzogen. Folgende Parameter wurden getestet: Spirometrie, 6-min-Gehtest (6-min walk distance; 6MWD), Gesundheitsstatus (Saint Georges Respiratory Questionnaire; SGRQ), Komorbidität sowie Serum- und Sputum-Biomarker. Gesamtmortalität und atemwegsbedingte stationäre Behandlungen im Nachbeobachtungszeitraum wurden erfasst. Die klinischen Verlaufsparameter wurden zu Studienbeginn und -ende verglichen; ein Vergleich der Veränderungen der klinischen Verlaufsparameter in den Gruppen mit Asthma, COPD sowie überlappendem Asthma und COPD wurde durchgeführt. Assoziationen zwischen klinischen Parametern, Biomarkern und Prognose wurden untersucht. Ergebnisse: Nach einer medianen Nachbeobachtungszeit von 4,2 Jahren lagen Verlaufsdaten für 75 Patienten (75,8%) vor. 16 (16,2%) waren verstorben. Der BODE-Index prognostizierte die Gesamtmortalität bei älteren Menschen mit OAD. Während Spirometrie, 6MWD und SGRQ sich im Laufe der 4 Jahre signifikant verschlechterten, bestand signifikante Heterogenität bei den longitudinalen Veränderungen dieser klinischen Verlaufsparameter. Die Probanden mit COPD zeigten eine signifikante Abnahme der FEV1 (p = 0,003) sowie beim SGRQ (p = 0,030) und 6MWD (um 75,5 ± 93,4 m; p = 0,024). In der Gruppe mit überlappendem Asthma und COPD veränderte sich die 6-min-Gehstrecke weniger stark. Eine Reversibilität der Atemflussobstruktion war mit einer geringeren Abnahme der 6-min-Gehstrecke assoziiert. Schlussfolgerung: Die COPD-Patienten hatten eine schlechtere Prognose als die Patienten mit Asthma oder überlappendem Asthma und COPD. Der BODE-Index ist ein aussagekräftiger prognostischer Indikator bei älteren Erwachsenen mit OAD. Sowohl die Diagnose der Atemwegserkrankung als auch der BODE-Index verdienen besondere Aufmerksamkeit in der klinischen Praxis.Übersetzung aus Respiration 2014;87:63-74 (DOI: 10.1159/000352053)

Auswirkungen eines Systems zur automatischen Trigger- und Zyklussteuerung auf Patientenkomfort und Synchronie von Patient und Beatmungsgerät im Rahmen der druckunterstützten Spontanatmung

Hintergrund: Das digitale System Auto-Trak™ ist eine Technologie zur automatischen Anpassung der Auslöse- und Zyklusmechanismen bei der druckunterstützten Spontanatmung (pressure support ventilation; PSV). Ziel: Vergleich des Auto-Trak-Systems mit konventionellen Settings im Hinblick auf Synchronisierung von Patient und Beatmungsgerät sowie Patientenkomfort. Methoden: Zwölf gesunde Probanden wendeten PSV an, indem sie durch den Mund durch einen Endotrachealtubus atmeten. Für das konventionelle Setting wurde eine Druckunterstützung von 8 cm H2O mit Atemzyklussteuerung (25% inspiratorischer Spitzenfluss) und einer Sensitivität von 1 cm H2O eingestellt. Im Auto-Trak waren automatisches Triggering und Zyklusablauf eingestellt. Beeinträchtigung des Patientenkomforts, Atmungsarbeit und Asynchronitätsindex (AI) wurden ermittelt. In einer ergänzenden Vergleichsstudie wurden die in- und exspiratorischen Zeitverzögerungen in beiden Settings an drei mechanischen Modellen quantifiziert: «normal», obstruktiv (COPD) und restriktiv (ARDS). Hierzu wurde der Simulator ASL 5000 verwendet. Ergebnisse: In der hier beschriebenen Freiwilligenstudie wiesen die beiden Settings keine statistischen Unterschiede im Hinblick auf AI und Einschränkung des Patientenkomforts auf. In der Vergleichsuntersuchung war der Einsatz des Auto-Trak-Systems mit einer längeren Auslöseverzögerung im COPD-Modell sowie einem früheren exspiratorischen Zyklus im ARDS-Modell assoziiert, ohne dass es jedoch zu Asynchronitätsereignissen kam. Schlussfolgerungen: Die Nutzung des Auto-Trak-Systems für die PSV führte im Hinblick auf die Synchronisierung von Patient und Beatmungsgerät sowie den Patientenkomfort zu ähnlichen Ergebnisse wie die herkömmlichen Einstellungen in einer simulierten Situation einer invasiven maschinellen Beatmung.Übersetzung aus Respiration 2013;86:497-503 (DOI: 10.1159/000353256)

Wasserpfeifenrauchen und dessen Verbindung mit dem Zigaretten- und Cannabiskonsum bei jungen Erwachsenen in der Schweiz

Hintergrund: Das Wasserpfeifenrauchen ist eine traditionelle Form des Tabakkonsums, die sich derzeit in ganz Europa epidemieartig verbreitet. Es gibt nur wenige Daten zum Wasserpfeifenrauchen und dessen Zusammenhang mit anderen Suchtverhaltensweisen bei jungen Erwachsenen in westlichen Ländern. Ziele: Unser Ziel war es, die soziodemographischen Merkmale der Wasserpfeifennutzer in der Schweiz und deren Zigaretten- und Cannabiskonsumgewohnheiten zu beschreiben. Methoden: Junge Erwachsene im Alter von 16 bis 30 Jahren wurden mit einem standardisierten Fragebogen mit 16 Items zu Tabakkonsum befragt und auf ausgeatmetes Kohlenmonoxid untersucht. Als gegenwärtiger Konsum galt mindestens einmaliges Wasserpfeifenrauchen innerhalb der letzten 4 Wochen, als regelmäßiger Konsum wurde Wasserpfeifenrauchen mindestens einmal wöchentlich über die letzten 52 Wochen definiert. Ergebnisse: Von 353 Freiwilligen erfüllten insgesamt 204 Probanden (Durchschnittsalter 21 ± 3,5 Jahre; 113 männlich) die Einschlusskriterien der Studie. Insgesamt 78% (n = 160), 30,0% (n = 55) bzw. 3,9% (n = 8) gaben an, schon mindestens einmal Wasserpfeife geraucht zu haben oder gegenwärtig bzw. regelmäßig Wasserpfeife zu rauchen. Männer rauchten häufiger als Frauen - Männer 2,8/Jahr (Interquartilbereich 1,1-8×) gegenüber Frauen 2×/Jahr (Interquartilbereich 0-4×; p = 0,022). Der Hauptrisikofaktor dafür, mindestens einmal Wasserpfeife zu rauchen, war das Zigarettenrauchen (Odds Ratio 6,22; 95%-Konfidenzintervall 2,33-16,62), gefolgt von Cannabiskonsum (Odds Ratio 1,44; 95%-Konfidenzintervall 1,29-1,62). Der Anteil der Probanden, die mindestens einmal Wasserpfeife geraucht hatten, war bei gegenwärtigen Cannabiskonsumenten erhöht (100 vs. 0%, p < 0,0001) und mit höheren Kohlenmonoxid-Werten in der Ausatemluft verknüpft (6,0 ± 9,0 vs. 2,1 ± 4,6 ppm; p < 0,001). Schlussfolgerung: Wasserpfeifenrauchen ist bei jungen Erwachsenen in der Schweiz verbreitet und in hohem Maße mit Zigaretten- und Cannabiskonsum assoziiert.Übersetzung aus Respiration 2013;86:210-215 (DOI: 10.1159/000342894)