Inflammatory asthma phenotype discrimination using an electronic nose breath analyzer

ABSTRACT

Background and Objective: Patients with persistent asthma have different inflammatory phenotypes. The electronic nose is a new technology capable of distinguishing volatile organic compound (VOC) breath-prints in exhaled breath. The aim of the study was to investigate the capacity of electronic nose breath-print analysis to discriminate between different inflammatory asthma phenotypes eosinophilic, neutrophilic, paucigranulocytic) determined by induced sputum in patients with persistent asthma. Methods: Fifty-two patients with persistent asthma were consecutively included in a cross-sectional proof-of-concept study. Inflammatory asthma phenotypes (eosinophilic, neutrophilic and paucigranulocytic) were recognized by inflammatory cell counts in induced sputum. VOC breath-prints were analyzed using the electronic nose Cyranose 320 and assessed by discriminant analysis on principal component reduction, resulting in cross-validated accuracy values. Receiver operating characteristic (ROC) curves were calculated. Results: VOC breath-prints were different in eosinophilic asthmatics compared with both neutrophilic asthmatics (accuracy 73%; P=.008; area under ROC, 0.92) and paucigranulocytic asthmatics (accuracy 74%; P=.004; area under ROC, 0.79). Likewise, neutrophilic and paucigranulocytic breath-prints were also different (accuracy 89%; P=.001; area under ROC, 0.88). Conclusion: An electronic nose can discriminate inflammatory phenotypes in patients with persistent asthma in a regular clinical setting. ClinicalTrials.gov identifier NCT02026336 (AU)

RESUMEN

Antecedentes Pacientes con asma persistente tienen diferentes fenotipos inflamatorios bronquiales. La nariz electrónica es una nueva tecnología capaz de distinguir compuestos orgánicos volátiles (VOCs), huellas olfatorias del aire exhalado. El objetivo de este estudio fue investigar la capacidad que tiene la nariz electrónica de discriminar las huellas olfatorias en los diferentes fenotipos bronquiales de asma determinados por el esputo inducido (eosinofílicos, neutrofílicos, paucigranulocíticos) en pacientes con asma persistente. Método: Cincuenta y dos pacientes con asma persistente fueron incluidos en un estudio transversal. Los fenotipos inflamatorios asmáticos fueron determinados a través de recuento de células inflamatorias del esputo inducido. Los VOCs fueron analizados a través de una nariz electrónica Cyranose 320TM y evaluados por un análisis de discriminación de componentes principales, resultando en valores de precisión con validación cruzada. Se calcularon las características operativas del receptor (ROC). Resultados: Los VOCs de los asmáticos eosinofílicos fueron diferentes a los neutrofílicos (precisión 73%; p= 0.008; área bajo ROC 0.92) y de los pacientes paucigranulocíticos (precisión 74%; p= 0.004; área bajo ROC 0.79). Del mismo modo, las huellas olfatorias entre los neutrofílicos y paucigranulocíticos eran diferentes (precisión 89%; p= 0.001; área bajo ROC 0.88). Conclusión: La nariz electrónica puede discriminar los fenotipos inflamatorios bronquiales en los pacientes con asma persistente en un entorno clínico regular. ClinicalTrials.gov NCT02026336 (AU)