COPD is een chronische longziekte waarbij de luchtwegen vernauwd raken en het longweefsel beschadigd kan worden. De gevolgen zijn vaak duidelijk merkbaar: mensen worden sneller kortademig, hoesten regelmatig of hebben moeite met lichamelijke inspanning. Wat er precies in de longen gebeurt, is veel minder gemakkelijk vast te stellen. Daarvoor is onderzoek nodig naar de cellen, stoffen en biologische processen die bij de ziekte betrokken zijn.
Laboratoriumonderzoek helpt wetenschappers om die veranderingen beter te begrijpen. Door bloed, slijm, longcellen en soms longweefsel te onderzoeken, proberen ze te achterhalen hoe de schade ontstaat en waarom COPD bij sommige mensen sneller verergert dan bij anderen. Een deel van deze kennis wordt al gebruikt in de medische zorg. Andere onderzoeken bevinden zich nog in een vroeg stadium, maar kunnen op termijn bijdragen aan betere manieren om COPD op te sporen en te behandelen.
Wat is laboratoriumonderzoek naar COPD?
Bij laboratoriumonderzoek worden biologische stalen onderzocht om meer te weten te komen over de werking van het lichaam en het ontstaan van ziekten.
Bij COPD gaat het vooral om veranderingen in de luchtwegen en het longweefsel. Onderzoekers kijken naar ontstekingsreacties, beschadiging van cellen en de manier waarop de longen reageren op schadelijke stoffen.
Ook wordt onderzocht waarom de longen zich na beschadiging niet altijd goed kunnen herstellen.
Laboratoriumonderzoek kan verschillende doelen hebben. Sommige testen worden gebruikt om een bijkomende aandoening op te sporen of een behandeling beter af te stemmen. Andere worden uitsluitend uitgevoerd in het kader van wetenschappelijk onderzoek.
De belangrijkste onderzoeksgebieden zijn:
- Ontstekingsprocessen in de luchtwegen.
- De werking van longcellen en het afweersysteem.
- Beschadiging van longweefsel door tabaksrook en andere schadelijke stoffen.
- Erfelijke factoren die het risico op COPD verhogen.
- Bacteriën en virussen die luchtweginfecties veroorzaken.
- Stoffen in bloed of slijm die iets kunnen vertellen over het ziekteverloop.
- De reactie van cellen op bestaande en nieuwe geneesmiddelen.
Het doel is om de ziekte beter te begrijpen en kennis te verzamelen die uiteindelijk bruikbaar kan zijn bij de behandeling van patiënten.
Waarom is laboratoriumonderzoek belangrijk bij COPD?
COPD verloopt niet bij iedereen op dezelfde manier. Sommige mensen hebben vooral last van langdurig hoesten en slijmvorming. Bij anderen is kortademigheid het grootste probleem doordat het longweefsel ernstig beschadigd is.
Ook de snelheid waarmee de ziekte achteruitgaat, verschilt sterk.
De resultaten van een longfunctietest tonen hoe goed lucht door de longen stroomt, maar geven niet volledig aan welke biologische veranderingen verantwoordelijk zijn voor de klachten.
Twee patiënten met een vergelijkbare longfunctie kunnen bijvoorbeeld een ander ontstekingsprofiel hebben. Daardoor reageren ze mogelijk niet even goed op dezelfde behandeling.
Laboratoriumonderzoek helpt om deze verschillen te bestuderen.
Door gegevens over longfunctie en klachten te combineren met bloedwaarden en andere biologische metingen, krijgen onderzoekers een vollediger beeld van de ziekte.
Dat is belangrijk voor de ontwikkeling van behandelingen die niet alleen de symptomen verminderen, maar ook gerichter ingrijpen op de processen die de longschade veroorzaken.
Welke stalen worden onderzocht?
Bij COPD-onderzoek kunnen verschillende soorten biologisch materiaal worden gebruikt.
Welke stalen nodig zijn, hangt af van de onderzoeksvraag. Voor sommige onderzoeken volstaat een eenvoudige bloedafname. Andere vragen een staal van opgehoest slijm of gespecialiseerde procedures om cellen uit de luchtwegen te verzamelen.
Veelgebruikte materialen zijn:
- Bloed: voor het meten van ontstekingswaarden, bepaalde eiwitten en erfelijke kenmerken.
- Sputum: opgehoest slijm waarin onder meer afweercellen, bacteriën en ontstekingsstoffen kunnen worden onderzocht.
- Longcellen: voor onderzoek naar de werking en beschadiging van de luchtwegen.
- Longweefsel: om veranderingen in de structuur van de longen te bestuderen.
- Uitgeademde lucht: voor onderzoek naar stoffen die mogelijk iets vertellen over ontsteking of andere processen in de longen.
Niet ieder staal wordt bij elke patiënt afgenomen. Vooral het verzamelen van longweefsel is ingrijpender en gebeurt alleen wanneer daarvoor een passende medische of wetenschappelijke reden bestaat.
Bloedonderzoek bij COPD
Bloedonderzoek kan nuttige informatie geven over de algemene gezondheid en bepaalde kenmerken van COPD.
Een bloedtest is echter niet voldoende om de ziekte vast te stellen. De diagnose COPD steunt op de klachten, risicofactoren en een longfunctietest die een blijvende vernauwing van de luchtwegen aantoont.
Bloedonderzoek wordt vooral gebruikt om bijkomende gezondheidsproblemen op te sporen en om bepaalde behandelingen beter te kiezen.
Volledig bloedbeeld
Een volledig bloedbeeld geeft informatie over onder meer rode bloedcellen, witte bloedcellen en bloedplaatjes.
Bij mensen met COPD kunnen verschillende afwijkingen voorkomen.
Bloedarmoede kan bijvoorbeeld vermoeidheid en kortademigheid versterken. Bij bloedarmoede is er onvoldoende hemoglobine beschikbaar om zuurstof door het lichaam te vervoeren.
Bij sommige patiënten met een langdurig zuurstoftekort maakt het lichaam juist extra rode bloedcellen aan. Dit wordt secundaire erytrocytose genoemd.
Ook het aantal witte bloedcellen kan veranderen, bijvoorbeeld tijdens een infectie.
De resultaten moeten altijd samen met de medische toestand worden bekeken. Een afwijkend bloedbeeld betekent niet automatisch dat de verandering door COPD wordt veroorzaakt.
Eosinofielen
Eosinofielen zijn een bepaald type witte bloedcellen.
Bij sommige mensen met COPD is het aantal eosinofielen in het bloed verhoogd. Dit kan wijzen op een ontstekingsprofiel waarbij bepaalde ontstekingsremmende behandelingen meer voordeel bieden.
De waarde wordt vooral gebruikt bij het beoordelen van behandelingen met inhalatiecorticosteroïden.
Bij patiënten die regelmatig een COPD-opstoot doormaken, kan een hoger aantal eosinofielen samenhangen met een grotere kans dat deze medicatie nieuwe opstoten helpt voorkomen.
Een waarde van ongeveer 300 eosinofielen per microliter bloed of meer wijst vaak op een grotere kans op voordeel. Bij minder dan 100 cellen per microliter is dat voordeel doorgaans kleiner.
Dit zijn geen absolute grenzen. De arts houdt ook rekening met eerdere opstoten, bijkomende aandoeningen en mogelijke bijwerkingen.
Het aantal eosinofielen kan bovendien schommelen. Een enkele bloedwaarde geeft daarom niet altijd een volledig beeld.
C-reactief proteïne
C-reactief proteïne, meestal afgekort als CRP, is een eiwit waarvan de hoeveelheid in het bloed kan stijgen bij ontsteking.
Tijdens een ernstige COPD-opstoot kan een verhoogde CRP-waarde aanwijzingen geven over de aanwezigheid van een bijkomende infectie of ontstekingsreactie.
CRP is echter niet specifiek voor COPD.
Ook andere infecties, ontstekingsziekten en gezondheidsproblemen kunnen de waarde verhogen.
Bij een verdenking op een luchtweginfectie kan CRP helpen bij de medische beoordeling, maar de waarde alleen kan niet met zekerheid bepalen of antibiotica nodig zijn.
Daarvoor blijven de klachten, het lichamelijk onderzoek en eventuele andere testresultaten belangrijk.
Procalcitonine
Procalcitonine is een stof die bij bepaalde bacteriële infecties in verhoogde hoeveelheden in het bloed kan voorkomen.
Onderzoekers hebben bestudeerd of deze waarde kan helpen om bacteriële COPD-opstoten te onderscheiden van opstoten met een andere oorzaak.
De resultaten zijn niet altijd eenduidig.
Een lage procalcitoninewaarde sluit een bacteriële infectie niet volledig uit. Omgekeerd bewijst een hogere waarde niet dat alle klachten door bacteriën worden veroorzaakt.
Procalcitonine wordt daarom niet standaard als enige basis gebruikt voor de beslissing om antibiotica te starten.
Onderzoek naar alfa-1-antitrypsine
Een bekende erfelijke risicofactor voor COPD is een tekort aan alfa-1-antitrypsine.
Dit eiwit wordt voornamelijk in de lever aangemaakt en helpt het longweefsel beschermen tegen bepaalde enzymen die tijdens ontstekingsreacties vrijkomen.
Wanneer er te weinig werkzaam alfa-1-antitrypsine aanwezig is, kan het longweefsel gemakkelijker beschadigd raken.
Vooral het risico op longemfyseem is verhoogd.
Hoe wordt een tekort vastgesteld?
Met bloedonderzoek kan de hoeveelheid alfa-1-antitrypsine worden gemeten.
Wanneer een tekort wordt vermoed, kan aanvullend onderzoek plaatsvinden om te bepalen welke vorm van het eiwit aanwezig is.
Ook genetisch onderzoek kan nodig zijn.
Een lage waarde kan op een erfelijk tekort wijzen, maar de beoordeling vraagt aandacht. Alfa-1-antitrypsine is namelijk ook een eiwit waarvan de hoeveelheid tijdelijk kan stijgen bij een ontsteking of infectie.
Daardoor kan een tekort soms minder duidelijk zichtbaar zijn wanneer alleen naar de hoeveelheid in het bloed wordt gekeken.
Waarom is dit onderzoek belangrijk?
Een alfa-1-antitrypsinetekort kan leiden tot longschade op jongere leeftijd, ook bij mensen die weinig of nooit hebben gerookt.
Wanneer het tekort wordt vastgesteld, kan dit gevolgen hebben voor de verdere medische opvolging.
Ook familieleden kunnen baat hebben bij gericht onderzoek, omdat de aandoening erfelijk is.
Bij mensen met een bevestigde COPD-diagnose wordt daarom aanbevolen om minstens eenmaal na te gaan of er sprake is van alfa-1-antitrypsinedeficiëntie.
Onderzoek van sputum bij COPD
Sputum is slijm dat vanuit de onderste luchtwegen wordt opgehoest.
Bij COPD kan de slijmproductie toenemen doordat de luchtwegen langdurig geïrriteerd en ontstoken zijn.
In het laboratorium kan sputum worden onderzocht op bacteriën, ontstekingscellen en andere stoffen.
Deze onderzoeken worden zowel gebruikt in de medische praktijk als bij wetenschappelijk onderzoek.
Bacteriën in de luchtwegen
Bij een luchtweginfectie kan een sputumstaal worden onderzocht om na te gaan welke bacteriën aanwezig zijn.
Voorbeelden van bacteriën die bij mensen met COPD een rol kunnen spelen, zijn Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis en Streptococcus pneumoniae.
In bepaalde situaties kunnen ook andere bacteriën worden aangetroffen, zoals Pseudomonas aeruginosa.
Niet iedere gevonden bacterie is echter de oorzaak van een acute infectie.
Bij sommige mensen met chronische longaandoeningen blijven bacteriën gedurende langere tijd in de luchtwegen aanwezig zonder dat ze op dat moment een duidelijke infectie veroorzaken.
Dit wordt kolonisatie genoemd.
Het onderscheid tussen kolonisatie en een echte infectie is belangrijk om onnodig antibioticagebruik te vermijden.
Sputumkweek
Bij een sputumkweek wordt een staal in het laboratorium onderzocht om bacteriën te laten groeien en te identificeren.
Wanneer een bacterie wordt gevonden, kan soms ook worden getest voor welke antibiotica ze gevoelig is.
Dat kan nuttig zijn bij ernstige of terugkerende infecties, vooral wanneer eerdere behandelingen onvoldoende hebben geholpen.
Niet bij iedere COPD-opstoot is een sputumkweek nodig.
Het onderzoek wordt vooral overwogen bij bepaalde risicogroepen, ernstige ziekte of een vermoeden van moeilijk behandelbare bacteriën.
Ontstekingscellen in sputum
Sputum bevat niet alleen slijm en eventuele ziekteverwekkers, maar ook cellen die betrokken zijn bij de afweer.
Bij COPD worden vaak neutrofielen aangetroffen. Dit zijn witte bloedcellen die onder meer helpen bij het bestrijden van infecties.
Onderzoekers bekijken hoeveel van deze cellen aanwezig zijn en welke ontstekingsstoffen ze produceren.
Ook eosinofielen kunnen in sputum worden gemeten.
Een dergelijk onderzoek kan helpen om verschillende ontstekingspatronen bij COPD te bestuderen.
Gespecialiseerde sputumanalyses worden echter niet standaard gebruikt bij iedere patiënt met COPD.
Onderzoek naar het microbioom van de longen
In de luchtwegen leven verschillende micro-organismen, waaronder bacteriën.
De verzameling van deze micro-organismen wordt het microbioom genoemd.
Vroeger werd vaak aangenomen dat gezonde onderste luchtwegen vrijwel volledig vrij waren van micro-organismen. Tegenwoordig is bekend dat er ook daar bacteriële gemeenschappen aanwezig kunnen zijn, al is de hoeveelheid meestal veel kleiner dan bijvoorbeeld in de darm.
Bij COPD kan de samenstelling van deze gemeenschappen veranderen.
Welke veranderingen worden onderzocht?
Wetenschappers bestuderen of bepaalde bacteriën vaker voorkomen bij mensen met ernstige COPD of terugkerende longaanvallen.
Ook wordt gekeken naar de verscheidenheid aan bacteriën in de luchtwegen.
Sommige onderzoeken hebben een verband gevonden tussen een minder gevarieerd microbioom en een verhoogd risico op herhaalde opstoten.
Dat betekent niet automatisch dat de bacteriën rechtstreeks verantwoordelijk zijn voor iedere opstoot.
De samenstelling van het microbioom kan ook veranderen door antibiotica, ontsteking en de ernst van de longziekte.
Hoe wordt het microbioom onderzocht?
Naast gewone bacteriekweken kunnen onderzoekers technieken gebruiken waarmee genetisch materiaal van micro-organismen wordt opgespoord.
Daardoor kunnen ook bacteriën worden aangetoond die moeilijk met een gewone kweek groeien.
Vervolgens wordt onderzocht welke soorten aanwezig zijn en hoe hun verhouding in de loop van de tijd verandert.
Het onderzoek kan meer inzicht geven in de rol van micro-organismen bij COPD.
Er bestaat echter nog geen gewone microbioomtest waarmee betrouwbaar kan worden voorspeld welke patiënt een nieuwe longaanval zal krijgen.
Wat gebeurt er in de longcellen bij COPD?
Een belangrijk deel van het laboratoriumonderzoek richt zich op de cellen waaruit de luchtwegen en het longweefsel bestaan.
Deze cellen worden voortdurend blootgesteld aan ingeademde stoffen, zoals stof, rook en luchtvervuiling.
Bij langdurige schadelijke blootstelling kunnen ontstekingsreacties ontstaan en kunnen cellen beschadigd raken.
Onderzoekers bestuderen hoe deze veranderingen verlopen en waarom herstel bij COPD vaak onvoldoende is.
Epitheelcellen in de luchtwegen
De binnenkant van de luchtwegen is bekleed met een laag cellen die het luchtwegepitheel wordt genoemd.
Deze cellen vormen een beschermende barrière tussen de ingeademde lucht en het onderliggende weefsel.
Sommige epitheelcellen produceren slijm. Andere hebben kleine bewegende haartjes, trilhaartjes genoemd, die helpen om slijm en ingeademde deeltjes naar buiten te vervoeren.
Bij COPD kan deze bescherming verstoord raken.
Er kunnen meer slijmproducerende cellen ontstaan, terwijl de trilhaartjes minder goed functioneren.
Daardoor worden slijm en schadelijke deeltjes minder efficiënt afgevoerd.
Beschadiging en herstel van cellen
Longcellen beschikken over verschillende manieren om beschadiging te herstellen.
Bij langdurige blootstelling aan tabaksrook en andere schadelijke stoffen kan dit herstelproces verstoord raken.
Onderzoekers proberen te begrijpen waarom sommige cellen voldoende herstellen en andere geleidelijk hun normale functie verliezen.
Daarbij wordt gekeken naar veranderingen in de werking van genen, de communicatie tussen cellen en de aanmaak van nieuwe cellen.
Dit onderzoek kan helpen verklaren waarom de longschade bij COPD meestal blijvend is.
Ontsteking en het afweersysteem
Het afweersysteem beschermt de longen tegen infecties en schadelijke stoffen.
Wanneer iemand rook of andere irriterende deeltjes inademt, reageren afweercellen om mogelijke schade te beperken.
Bij COPD blijft een deel van deze ontstekingsreactie langdurig aanwezig.
Daardoor kan het afweersysteem zelf bijdragen aan verdere beschadiging van de luchtwegen en het longweefsel.
Neutrofielen
Neutrofielen zijn witte bloedcellen die een belangrijke rol spelen bij de afweer tegen bacteriën.
Ze kunnen stoffen vrijmaken die ziekteverwekkers helpen bestrijden.
Een van die stoffen is neutrofiel elastase, een enzym dat bepaalde eiwitten kan afbreken.
Wanneer dergelijke enzymen in te grote hoeveelheden vrijkomen of onvoldoende worden afgeremd, kunnen ze ook gezond longweefsel beschadigen.
Onderzoekers bestuderen daarom hoe neutrofielen en hun enzymen bijdragen aan de ontsteking bij COPD.
Macrofagen
Macrofagen zijn afweercellen die onder meer beschadigde cellen en ingeademde deeltjes opruimen.
Ze komen van nature in de longen voor en spelen een belangrijke rol bij het behoud van gezond longweefsel.
Bij COPD kunnen macrofagen anders functioneren.
Sommige onderzoeken wijzen erop dat deze cellen minder goed in staat zijn om bacteriën en beschadigd materiaal te verwijderen.
Tegelijk kunnen ze ontstekingsstoffen produceren die andere afweercellen aantrekken.
Door deze processen te bestuderen, proberen onderzoekers te begrijpen waarom ontsteking en beschadiging in de longen blijven voortduren.
Verschillende soorten ontsteking
Niet iedere patiënt met COPD heeft hetzelfde ontstekingspatroon.
Bij veel mensen spelen neutrofielen een belangrijke rol, terwijl bij anderen ook eosinofiele ontsteking duidelijk aanwezig is.
Deze verschillen kunnen mee verklaren waarom patiënten niet even goed reageren op dezelfde geneesmiddelen.
Het herkennen van verschillende ontstekingspatronen is daarom belangrijk voor de ontwikkeling van gerichtere behandelingen.
Oxidatieve stress en longschade
Tabaksrook en luchtvervuiling bevatten stoffen die schadelijke reacties in longcellen kunnen veroorzaken.
Bij deze reacties spelen onder meer reactieve zuurstofverbindingen een rol.
Het lichaam beschikt over natuurlijke beschermingsmechanismen die dergelijke stoffen helpen neutraliseren.
Wanneer de hoeveelheid schadelijke verbindingen groter is dan wat de cellen kunnen opvangen, ontstaat oxidatieve stress.
Dit kan eiwitten, vetten en genetisch materiaal in cellen beschadigen.
Bij COPD wordt onderzocht hoe oxidatieve stress samenhangt met ontsteking, slijmproductie en beschadiging van het longweefsel.
Ook wordt gekeken naar de manier waarop antioxidante beschermingssystemen in longcellen functioneren.
Het feit dat oxidatieve stress een rol speelt bij COPD betekent niet dat gewone antioxidantensupplementen bewezen in staat zijn om de longschade te herstellen.
Behandelingen die deze processen gericht beïnvloeden, moeten afzonderlijk op hun veiligheid en werkzaamheid worden onderzocht.
Onderzoek naar longemfyseem
Bij longemfyseem worden de wanden tussen de longblaasjes geleidelijk afgebroken.
Daardoor ontstaan grotere luchtruimten en neemt het oppervlak voor de uitwisseling van zuurstof en koolstofdioxide af.
Ook verliezen de longen een deel van hun elasticiteit.
Longemfyseem is een belangrijk onderdeel van COPD, maar niet iedere patiënt heeft evenveel schade aan de longblaasjes.
Evenwicht tussen enzymen en beschermende eiwitten
Een van de onderzochte processen is het evenwicht tussen enzymen die eiwitten afbreken en stoffen die deze enzymen afremmen.
Het lichaam heeft eiwitafbrekende enzymen nodig voor normale afweer- en herstelprocessen.
Wanneer ze echter te actief zijn of onvoldoende worden afgeremd, kunnen ze bijdragen aan beschadiging van het longweefsel.
Een bekend voorbeeld is de bescherming door alfa-1-antitrypsine tegen bepaalde eiwitafbrekende enzymen.
Bij een ernstig erfelijk tekort aan dit eiwit kan longemfyseem sneller ontstaan.
Onderzoek naar dit evenwicht heeft veel bijgedragen aan de kennis over hoe COPD het longweefsel beschadigt.
Waarom herstellen beschadigde longblaasjes niet vanzelf?
Het longweefsel beschikt over herstelmechanismen, maar die zijn beperkt wanneer de structuur van de longblaasjes ernstig beschadigd is.
Onderzoekers bestuderen welke cellen betrokken zijn bij normaal herstel en waarom deze processen bij COPD onvoldoende werken.
Daarbij wordt onder meer gekeken naar stamcellen en voorlopercellen die nieuwe longcellen kunnen vormen.
Het doel is om beter te begrijpen welke omstandigheden herstel mogelijk maken.
Er bestaat momenteel geen algemeen beschikbare behandeling waarmee ernstig beschadigde longblaasjes opnieuw volledig kunnen worden opgebouwd.
Erfelijk en genetisch onderzoek naar COPD
De gevoeligheid voor COPD verschilt van persoon tot persoon.
Niet iedereen die jarenlang rookt, ontwikkelt dezelfde mate van longschade. Ook mensen die nooit hebben gerookt, kunnen COPD krijgen.
Erfelijke factoren spelen hierbij een rol.
Het SERPINA1-gen
Een van de best bekende erfelijke oorzaken van COPD houdt verband met veranderingen in het SERPINA1-gen.
Dit gen bevat informatie voor de aanmaak van alfa-1-antitrypsine.
Bepaalde varianten kunnen ervoor zorgen dat het lichaam onvoldoende werkzaam alfa-1-antitrypsine produceert.
Daardoor kan het longweefsel gevoeliger worden voor beschadiging.
Met genetisch onderzoek kunnen deze varianten worden opgespoord.
Andere genetische factoren
Naast SERPINA1 zijn veel andere genetische varianten onderzocht die samenhangen met longfunctie en gevoeligheid voor COPD.
De invloed van de meeste afzonderlijke varianten is klein.
Vaak gaat het om een combinatie van erfelijke kenmerken en omgevingsfactoren.
Onderzoekers gebruiken daarom grote groepen deelnemers om genetische verschillen te vergelijken.
Dit soort onderzoek kan helpen om biologische processen te ontdekken die eerder minder bekend waren.
Een algemene genetische test kan op dit moment echter niet met zekerheid voorspellen wie COPD zal ontwikkelen of hoe ernstig de ziekte zal worden.
Wat zijn biomarkers bij COPD?
Een biomarker is een meetbaar kenmerk dat informatie geeft over een biologisch proces, een ziekte of de reactie op een behandeling.
Bij COPD kan een biomarker bijvoorbeeld een stof in het bloed zijn, een bepaalde celsoort of een meetwaarde uit een longfunctietest.
Onderzoekers zoeken naar biomarkers die helpen om de ziekte eerder te herkennen of behandelingen beter af te stemmen.
Biomarkers voor het ziekteverloop
Een belangrijke onderzoeksvraag is of bepaalde stoffen kunnen voorspellen welke patiënten sneller achteruitgaan.
Daarbij wordt gekeken naar ontstekingseiwitten, stoffen die vrijkomen bij beschadiging van longweefsel en andere biologische kenmerken.
Sommige waarden hangen samen met de ernst van COPD of met een verhoogd risico op opstoten.
Toch blijken veel verbanden niet sterk of betrouwbaar genoeg om de waarden afzonderlijk bij iedere patiënt te gebruiken.
Een bruikbare biomarker moet immers niet alleen in één studie goede resultaten geven, maar ook bij andere patiëntengroepen.
Biomarkers voor de behandeling
Het aantal eosinofielen in het bloed is een voorbeeld van een biomarker die al een duidelijke plaats heeft bij de behandeling van COPD.
Deze waarde helpt om in te schatten bij welke patiënten inhalatiecorticosteroïden waarschijnlijk meer voordeel bieden.
Andere biomarkers worden nog onderzocht.
Op termijn zouden dergelijke metingen kunnen helpen om gerichter te bepalen welke behandeling bij een bepaald ontstekingsprofiel past.
De ontwikkeling van een betrouwbare test vraagt echter langdurig onderzoek.
Onderzoek naar eiwitten en de werking van genen
Moderne laboratoriumtechnieken maken het mogelijk om duizenden biologische kenmerken tegelijk te onderzoeken.
Daardoor kunnen onderzoekers veranderingen opsporen die met gewone bloedtesten niet zichtbaar worden.
Genexpressie
Iedere cel bevat genetische informatie, maar niet alle genen zijn voortdurend even actief.
Met onderzoek naar genexpressie wordt nagegaan welke genen in bepaalde cellen actief zijn.
Bij COPD kunnen onderzoekers bijvoorbeeld longcellen van mensen met en zonder COPD vergelijken.
Zo kunnen verschillen zichtbaar worden in genen die betrokken zijn bij ontsteking, slijmproductie en weefselherstel.
Een techniek die hiervoor wordt gebruikt, is RNA-sequencing.
Proteomica
Proteomica is het onderzoek van grote aantallen eiwitten tegelijk.
Eiwitten voeren veel belangrijke taken uit in cellen en weefsels.
Door eiwitten in bloed, sputum of longweefsel te meten, kunnen onderzoekers nagaan welke biologische processen bij COPD veranderen.
Sommige eiwitten kunnen mogelijk dienen als biomarker.
Andere geven aanwijzingen over processen waarop nieuwe geneesmiddelen zouden kunnen ingrijpen.
Metabolomica
Metabolomica richt zich op kleine stoffen die ontstaan tijdens de stofwisseling.
Deze stoffen kunnen informatie geven over hoe cellen energie gebruiken en reageren op ontsteking of schade.
Bij COPD wordt onderzocht of bepaalde patronen samenhangen met spierverlies, ontstekingsreacties of een ernstiger ziekteverloop.
Deze technieken leveren veel gegevens op, maar niet iedere gevonden afwijking heeft een duidelijke medische betekenis.
De resultaten moeten daarom zorgvuldig worden gecontroleerd en bevestigd.
Onderzoek van afzonderlijke longcellen
Longweefsel bestaat uit veel verschillende soorten cellen.
Wanneer een volledig weefselstaal wordt onderzocht, kunnen verschillen tussen afzonderlijke celtypen verborgen blijven.
Met moderne technieken kunnen onderzoekers de activiteit van duizenden individuele cellen of celkernen bestuderen.
Zo wordt duidelijker welke cellen veranderen bij COPD en welke processen vooral bij bepaalde patiëntengroepen voorkomen.
Wat leren onderzoekers uit deze technieken?
Onderzoek op celniveau heeft laten zien dat bepaalde afweercellen, epitheelcellen en andere longcellen bij COPD een afwijkende activiteit kunnen vertonen.
Ook zijn veranderingen gevonden in cellen die betrokken zijn bij herstel van het longweefsel.
Bij sommige patiënten zijn ontstekingsprocessen sterker aanwezig, terwijl bij anderen veranderingen in de structuur van het weefsel meer opvallen.
Door deze verschillen te onderzoeken, ontstaat een nauwkeuriger beeld van de biologische kenmerken van COPD.
Dit onderzoek is nog grotendeels wetenschappelijk van aard. De technieken zijn niet bedoeld als gewone test voor iedere patiënt.
Longcellen kweken in het laboratorium
Onderzoekers kunnen bepaalde menselijke longcellen in het laboratorium laten groeien.
Dat maakt het mogelijk om te bestuderen hoe de cellen reageren op tabaksrook, luchtvervuiling, infecties en geneesmiddelen.
Het voordeel is dat een specifiek proces onder gecontroleerde omstandigheden kan worden onderzocht.
Celkweken
Bij een celkweek worden levende cellen in een geschikte voedingsomgeving gehouden.
Onderzoekers kunnen bijvoorbeeld epitheelcellen blootstellen aan bepaalde stoffen en daarna meten hoe de cellen reageren.
Er kan worden gekeken naar ontsteking, slijmproductie, beschadiging en herstel.
Ook kan worden onderzocht of een geneesmiddel een bepaald proces beïnvloedt.
De resultaten uit celkweken zijn waardevol, maar geven niet altijd een volledig beeld van wat in het menselijk lichaam gebeurt.
Longorganoïden
Een organoïde is een kleine, driedimensionale structuur die uit cellen wordt gekweekt en bepaalde kenmerken van een orgaan nabootst.
Bij longonderzoek worden organoïden gebruikt om eigenschappen van de luchtwegen en longblaasjes te bestuderen.
Ze kunnen bijvoorbeeld helpen om te onderzoeken hoe longcellen groeien, slijm produceren of reageren op beschadiging.
Sommige organoïden worden gemaakt uit cellen van patiënten.
Daardoor kunnen onderzoekers verschillen bestuderen tussen gezonde cellen en cellen die afkomstig zijn van mensen met COPD.
Longorganoïden bootsen echter niet alle eigenschappen van een volledige menselijke long na.
Ze missen bijvoorbeeld vaak een volledig werkend afweersysteem en de complexe samenwerking tussen alle soorten longweefsel.
Daarom moeten resultaten uit deze modellen met andere onderzoeken worden vergeleken.
Lung-on-a-chip
Bij een lung-on-a-chip worden longcellen gekweekt in een klein systeem met kanaaltjes waarin bepaalde omstandigheden van de long worden nagebootst.
Onderzoekers kunnen bijvoorbeeld de invloed van luchtstromen, vloeistoffen en mechanische bewegingen bestuderen.
De techniek maakt het mogelijk om bepaalde processen onder goed gecontroleerde omstandigheden te volgen.
Ook kan worden onderzocht hoe cellen reageren op ingeademde stoffen of nieuwe geneesmiddelen.
Deze systemen zijn veelbelovend, maar bevinden zich nog grotendeels in de onderzoeksfase.
Ze kunnen de volledige werking van een menselijke long niet vervangen.
Onderzoek van uitgeademde lucht
Naast bloed en slijm wordt ook uitgeademde lucht onderzocht.
De adem bevat verschillende gasvormige stoffen, waarvan sommige ontstaan tijdens normale stofwisselingsprocessen.
Bij ontsteking of beschadiging van cellen kan de samenstelling van bepaalde stoffen veranderen.
Onderzoekers proberen na te gaan of zulke veranderingen informatie geven over COPD.
Stikstofmonoxide in de uitademing
Een voorbeeld van een ademtest is de meting van uitgeademd stikstofmonoxide, meestal FeNO genoemd.
Deze waarde kan informatie geven over bepaalde vormen van luchtwegontsteking en wordt vooral gebruikt bij de beoordeling van astma.
Bij COPD is de betekenis minder duidelijk.
De resultaten kunnen beïnvloed worden door roken, andere aandoeningen en verschillen in ontstekingsprocessen.
FeNO is daarom geen standaardtest om COPD vast te stellen.
Vluchtige organische stoffen
Uitgeademde lucht bevat ook kleine hoeveelheden vluchtige organische stoffen.
Met gevoelige laboratoriumapparatuur kunnen onderzoekers patronen in deze stoffen bestuderen.
Sommige studies onderzoeken of ze bruikbaar zijn om COPD van andere longaandoeningen te onderscheiden.
Ook wordt gekeken naar mogelijke veranderingen tijdens een longaanval.
De resultaten zijn interessant, maar er is nog onvoldoende bewijs om zulke testen algemeen te gebruiken voor de diagnose of opvolging van COPD.
Bronchoscopie en onderzoek van luchtwegcellen
Bij bepaalde onderzoeken worden cellen rechtstreeks uit de luchtwegen verzameld.
Dat kan gebeuren tijdens een bronchoscopie.
Hierbij brengt een arts een dunne, buigzame kijkbuis via de neus of mond in de luchtwegen.
Met de kijkbuis kunnen de luchtwegen worden bekeken en kunnen indien nodig stalen worden afgenomen.
Bronchoalveolaire lavage
Bij een bronchoalveolaire lavage wordt via de bronchoscoop een kleine hoeveelheid steriele zoutoplossing in een deel van de long gebracht.
De vloeistof wordt vervolgens zoveel mogelijk terug opgezogen.
Het teruggewonnen materiaal bevat onder meer cellen en stoffen uit de luchtwegen en longblaasjes.
In het laboratorium kunnen deze stalen worden onderzocht op ontstekingscellen, micro-organismen en bepaalde eiwitten.
De techniek wordt gebruikt bij verschillende medische aandoeningen en kan ook in wetenschappelijk longonderzoek worden toegepast.
Een bronchoscopie is ingrijpender dan een gewone bloedafname of sputumonderzoek. Ze wordt daarom niet routinematig uitgevoerd om COPD vast te stellen.
Kan laboratoriumonderzoek COPD vroeger opsporen?
Een belangrijk doel van toekomstig onderzoek is het herkennen van longschade voordat ernstige klachten ontstaan.
Bij sommige mensen beginnen veranderingen in de kleine luchtwegen al jaren voordat een duidelijke blijvende luchtwegvernauwing wordt vastgesteld.
Onderzoekers proberen daarom biomarkers te vinden die vroegtijdige beschadiging kunnen aantonen.
Ook wordt onderzocht of combinaties van bloedwaarden, genetische kenmerken en beeldvorming kunnen helpen om mensen met een verhoogd risico te herkennen.
Tot nu toe bestaat er geen eenvoudige laboratoriumtest die COPD betrouwbaar kan vaststellen voordat afwijkingen bij de gebruikelijke diagnostiek zichtbaar worden.
Voor de diagnose blijft spirometrie, samen met de medische voorgeschiedenis en klachten, essentieel.
Een gewone bloedtest kan deze beoordeling niet vervangen.
Hoe kunnen laboratoriumresultaten nieuwe behandelingen opleveren?
Laboratoriumonderzoek vormt vaak de eerste stap bij de ontwikkeling van een geneesmiddel.
Wanneer onderzoekers ontdekken dat een bepaald eiwit of ontstekingsproces bijdraagt aan longschade, kunnen ze nagaan of dit proces met een geneesmiddel beïnvloed kan worden.
Dat gebeurt meestal eerst in celkweken of andere onderzoeksmodellen.
Wanneer de resultaten voldoende veelbelovend zijn, volgt verder onderzoek naar veiligheid en werkzaamheid.
Pas daarna kan een behandeling onder geschikte voorwaarden bij mensen worden onderzocht.
Gerichte ontstekingsremmende behandelingen
Een belangrijk onderzoeksgebied is het ontwikkelen van geneesmiddelen die bepaalde ontstekingsprocessen gerichter beïnvloeden.
Bij sommige patiënten met COPD spelen eosinofiele ontstekingsreacties een grotere rol.
Dat heeft bijgedragen aan de ontwikkeling en beoordeling van biologische geneesmiddelen voor zorgvuldig geselecteerde patiëntengroepen.
Andere vormen van ontsteking zijn moeilijker gericht te behandelen.
Onderzoekers zoeken daarom verder naar stoffen en processen die mogelijk een geschikt aangrijpingspunt vormen.
Bescherming van longweefsel
Ook wordt onderzocht of geneesmiddelen bepaalde vormen van celbeschadiging kunnen verminderen.
Daarbij gaat het bijvoorbeeld om ontstekingsprocessen, oxidatieve stress en de afbraak van eiwitten in het longweefsel.
Een behandeling die in het laboratorium schade aan cellen beperkt, werkt niet noodzakelijk op dezelfde manier bij mensen.
Daarom is zorgvuldig vervolgonderzoek nodig voordat een dergelijk resultaat kan leiden tot een nieuwe medische behandeling.
Herstel van beschadigde longen
Een belangrijk doel op langere termijn is begrijpen of bepaalde herstelprocessen in het longweefsel kunnen worden verbeterd.
Onderzoekers bestuderen daarvoor onder meer voorlopercellen, stamcellen en de signalen die cellen gebruiken om beschadigd weefsel te herstellen.
Vooral bij longemfyseem is dit belangrijk, omdat beschadigde longblaasjes zich niet eenvoudig opnieuw vormen.
Er bestaat nog geen algemeen beschikbare cel- of stamcelbehandeling die bij COPD bewezen in staat is om ernstig beschadigd longweefsel te herstellen.
Het onderzoek helpt wel om beter te begrijpen welke biologische stappen voor herstel noodzakelijk zouden zijn.
Hoe worden laboratoriumresultaten betrouwbaar gemaakt?
Laboratoriumonderzoek vraagt nauwkeurige werkwijzen.
Een gevonden verschil tussen patiënten kan verschillende oorzaken hebben. Niet iedere afwijking houdt rechtstreeks verband met COPD.
Daarom proberen onderzoekers omstandigheden te controleren die de resultaten kunnen beïnvloeden.
De kwaliteit van het staal
De manier waarop een staal wordt afgenomen, bewaard en verwerkt, kan invloed hebben op de meting.
Bij bloedonderzoek kunnen bijvoorbeeld temperatuur en bewaartijd van belang zijn.
Bij sputumonderzoek moet worden nagegaan of het staal voldoende materiaal uit de onderste luchtwegen bevat en niet voornamelijk uit speeksel bestaat.
Ook de gebruikte meetmethode kan een verschil maken.
Daarom zijn vaste procedures nodig om resultaten zo goed mogelijk vergelijkbaar te maken.
Vergelijking met controlegroepen
Onderzoekers vergelijken regelmatig stalen van mensen met COPD met stalen van mensen zonder COPD.
Soms worden ook afzonderlijke groepen onderzocht, bijvoorbeeld rokers zonder vastgestelde longziekte en mensen die nooit hebben gerookt.
Dat helpt om veranderingen te onderscheiden die samenhangen met COPD van veranderingen die voornamelijk door tabaksrook of leeftijd ontstaan.
Een geschikte controlegroep is daarom belangrijk voor een betrouwbare interpretatie.
Resultaten bevestigen
Een afwijkende bloedwaarde of een bijzonder celpatroon kan een interessante ontdekking zijn.
Toch is één onderzoeksresultaat meestal onvoldoende om een nieuwe biomarker of behandeling te aanvaarden.
De bevinding moet bij voorkeur worden bevestigd in andere laboratoria en bij verschillende patiëntengroepen.
Ook moet duidelijk worden of de meting daadwerkelijk iets toevoegt aan de bestaande medische zorg.
Een test die ingewikkeld en duur is, maar nauwelijks extra informatie geeft, heeft weinig praktische waarde.
Laboratoriumonderzoek naar COPD in België
In België wordt onderzoek naar chronische longaandoeningen uitgevoerd binnen universitaire ziekenhuizen, universiteiten en gespecialiseerde onderzoeksinstellingen.
Daarbij werken wetenschappers uit verschillende vakgebieden samen, onder meer uit de pneumologie, biologie, genetica, microbiologie en farmaceutische wetenschappen.
Sommige projecten gebruiken bloed- of sputumstalen die speciaal voor wetenschappelijk onderzoek worden verzameld.
Andere onderzoeken werken met bestaande biologische stalen of gegevens die volgens de geldende voorwaarden voor onderzoek beschikbaar zijn.
Samenwerking tussen laboratoria en ziekenhuizen
Laboratoriumonderzoek krijgt vaak meer betekenis wanneer biologische resultaten kunnen worden vergeleken met medische gegevens.
Onderzoekers kunnen bijvoorbeeld de samenstelling van sputum vergelijken met het aantal COPD-opstoten dat een patiënt doormaakt.
Ook kunnen bloedwaarden worden onderzocht in relatie tot de longfunctie of de reactie op bepaalde geneesmiddelen.
Dergelijke samenwerking helpt om te beoordelen of een laboratoriumbevinding ook belangrijk is voor de gezondheid van patiënten.
Gebruik van menselijke stalen
Voor onderzoek met menselijk biologisch materiaal gelden in België regels voor ethische beoordeling en gegevensbescherming.
Afhankelijk van het soort onderzoek en de herkomst van de stalen kunnen toestemming en beoordeling door een bevoegd ethisch comité nodig zijn.
Ook moet zorgvuldig worden omgegaan met medische en genetische gegevens.
In onderzoeksprojecten worden persoonsgegevens vaak vervangen door een code, zodat medewerkers die de stalen onderzoeken de identiteit van deelnemers niet rechtstreeks kennen.
Deze werkwijze helpt om de privacy te beschermen en maakt het mogelijk om onderzoeksgegevens op een gecontroleerde manier te verwerken.
Wat betekenen laboratoriumresultaten voor mensen met COPD?
Niet elk laboratoriumonderzoek heeft onmiddellijk gevolgen voor de behandeling.
Sommige testen worden al regelmatig gebruikt, zoals het meten van eosinofielen of het onderzoeken van een mogelijk alfa-1-antitrypsinetekort.
Andere onderzoeken richten zich op processen die nog onvoldoende bekend zijn.
Voor patiënten is vooral het onderscheid belangrijk tussen testen die al een duidelijke plaats hebben in de medische zorg en technieken die nog worden onderzocht.
Onderzoeken die vandaag al nuttig kunnen zijn
Afhankelijk van de medische situatie kunnen onder meer de volgende testen worden gebruikt:
- Een volledig bloedbeeld om bijvoorbeeld bloedarmoede op te sporen.
- Een meting van eosinofielen om bepaalde behandelkeuzes te ondersteunen.
- Onderzoek naar alfa-1-antitrypsinedeficiëntie.
- Een bloedgasmeting bij ernstige ademhalingsproblemen.
- CRP en andere bloedwaarden bij een vermoeden van infectie of ontsteking.
- Een sputumkweek bij bepaalde ernstige of terugkerende luchtweginfecties.
Deze testen beantwoorden elk een andere vraag.
Geen ervan kan op zichzelf bepalen hoe ernstig COPD is of welke behandeling voor iedere patiënt het beste werkt.
Onderzoeken die nog in ontwikkeling zijn
Veel nieuwe technieken worden voorlopig vooral gebruikt binnen wetenschappelijk onderzoek.
Dat geldt bijvoorbeeld voor uitgebreide eiwitanalyses, onderzoek van afzonderlijke longcellen en bepaalde ademtesten.
De resultaten kunnen waardevolle inzichten opleveren, maar zijn nog niet altijd voldoende betrouwbaar of praktisch voor algemeen medisch gebruik.
Een nieuwe test wordt pas echt nuttig wanneer duidelijk is welke beslissing ermee kan worden verbeterd.
Veelgestelde vragen over laboratoriumonderzoek bij COPD
Kan COPD met een bloedtest worden vastgesteld?
Nee. Er bestaat geen gewone bloedtest waarmee COPD met zekerheid kan worden vastgesteld. Voor de diagnose is een longfunctietest nodig die een blijvende vernauwing van de luchtwegen aantoont, samen met een passende medische voorgeschiedenis.
Waarom worden eosinofielen gemeten bij COPD?
Het aantal eosinofielen in het bloed kan helpen om te beoordelen welke patiënten waarschijnlijk meer voordeel hebben van inhalatiecorticosteroïden. Vooral bij mensen met herhaalde COPD-opstoten kan deze informatie nuttig zijn.
Is een verhoogde CRP-waarde een teken van COPD?
Nee. CRP is een algemene ontstekingswaarde en kan om verschillende redenen verhoogd zijn. De test kan helpen bij de beoordeling van een mogelijke infectie, maar toont niet aan dat iemand COPD heeft.
Waarom wordt slijm onderzocht?
Een sputumonderzoek kan helpen om bepaalde bacteriën of ontstekingscellen op te sporen. Vooral bij ernstige of herhaalde luchtweginfecties kan een sputumkweek nuttig zijn om de verdere behandeling te beoordelen.
Is genetisch onderzoek bij COPD nodig?
Niet iedereen heeft uitgebreid genetisch onderzoek nodig. Een onderzoek naar alfa-1-antitrypsinedeficiëntie is wel belangrijk omdat dit een bekende erfelijke oorzaak van longschade is. Andere genetische testen worden vooral gebruikt in specifieke medische situaties of wetenschappelijk onderzoek.
Kan onderzoek van longcellen aantonen hoe snel COPD zal verergeren?
Nog niet met voldoende zekerheid voor algemeen gebruik. Onderzoek van longcellen levert steeds meer kennis op over de ziekte, maar er bestaat geen eenvoudige celtest die betrouwbaar het toekomstige verloop bij iedere patiënt kan voorspellen.
Kunnen laboratoriumonderzoeken aantonen of een behandeling werkt?
Sommige bloedwaarden kunnen helpen om de keuze voor bepaalde geneesmiddelen te ondersteunen. Het resultaat van een COPD-behandeling wordt echter ook beoordeeld aan de hand van klachten, longaanvallen, lichamelijk functioneren en andere medische metingen.
Wordt longweefsel standaard onderzocht bij COPD?
Nee. Voor de gewone diagnose van COPD is het afnemen van longweefsel doorgaans niet nodig. Weefselonderzoek gebeurt vooral wanneer er een andere medische reden bestaat of binnen specifiek wetenschappelijk onderzoek.
De toekomst van laboratoriumonderzoek naar COPD
Laboratoriumonderzoek heeft veel bijgedragen aan de huidige kennis over COPD. Het heeft geholpen om de rol van ontstekingscellen, schadelijke enzymen, erfelijke factoren en beschadiging van longweefsel beter te begrijpen.
Tegelijk blijven belangrijke vragen bestaan. Waarom herstelt beschadigd longweefsel zo moeilijk? Waarom krijgt de ene patiënt regelmatig ernstige longaanvallen terwijl een andere jarenlang stabiel blijft? En welke biologische verschillen bepalen of iemand goed reageert op een bepaalde behandeling?
Nieuwe technieken maken het mogelijk om steeds nauwkeuriger naar afzonderlijke cellen, eiwitten en genetische processen te kijken. Daardoor kunnen onderzoekers veranderingen ontdekken die met vroegere methoden nauwelijks zichtbaar waren.
De grootste uitdaging is om die kennis te vertalen naar betrouwbare testen en behandelingen die ook in de dagelijkse zorg bruikbaar zijn.
Laboratoriumonderzoek naar COPD gaat uiteindelijk over het begrijpen van de processen achter de ziekte. Door ontsteking, celbeschadiging en herstel beter te onderzoeken, ontstaan nieuwe mogelijkheden om behandelingen gerichter te ontwikkelen en de gezondheid van mensen met COPD op langere termijn te verbeteren.