Vliv nízké hladiny ozónu na zdravé dobrovolníky (Lowoz)

Nízké hladiny endotoxinu i O3 byly hlášeny jako primární reakce dýchacích cest na jiné stimuly, přičemž pozoruhodným příkladem je okamžitá a pozdní fáze reakce na alergen. Podobně epidemiologické studie naznačují, že hladiny O3 pod současnými standardy kvality ovzduší pro ozon jsou stále spojeny s exacerbací onemocnění dýchacích cest. Na buněčné úrovni mohou jak endotoxin, tak oxidanty aktivovat zánětlivé buňky tak, že je zesílena reakce na následně inhalované podněty. To vedlo k myšlence, že ozón může také zvýšit reakci na endotoxin a naopak. Jak ukazují naše předběžná data, pečlivě jsme prozkoumali odpověď na nízké hladiny inhalovaného endotoxinu a zjistili jsme, že dávka 10 000 EU zvyšuje fagocytární funkci makrofágů, monocytů a PMN a modifikuje expresi receptorů buněčného povrchu (CD11b, CD14 ) a mění hladiny IL-13 ve sputu, aniž by způsobil příliv PMN do dýchacích cest. Tato studie má podobný design, ale bude hodnotit účinky ozonu při nižší úrovni expozice místo endotoxinu.

Má se za to, že monocyty a makrofágy nezprostředkovávaly odpověď na ozón, protože makrofágy získané z dýchacích cest osob vystavených ozónu měly otupené reakce na podněty, jako je opsonizovaný zymosan nebo jiné ligandy, a in vitro je rovněž způsobuje vystavení makrofágů ozónu. hyporeagující na jiné podněty, včetně endotoxinu. Existuje obecná shoda, že odpověď dýchacích cest na endotoxin je zprostředkována primárně působením na makrofágy a monocyty. Monocyty však procházejí adaptací na endotoxin s předchozí expozicí endotoxinu a chronická přítomnost endotoxinu (tj. v sepsi) také vyvolává toleranci k účinku dodatečné expozice endotoxinu. Potlačení funkce monocytů/makrofágů ozonem tedy nemusí být dostatečným důkazem, že se tyto buňky nepodílejí na zánětu dýchacích cest vyvolaném ozonem.

Také se tvrdilo, že protože ozón způsobuje, že epiteliální buňky generují mediátory, jako je IL-8, který je silným chemoatraktantem pro PMN, byla reakce na ozón primárně řízena těmito buňkami. Existují však údaje podporující úlohu makrofágů v reakci na ozón. Epiteliální buňky také produkují stresem indukované endogenní ligandy, o mnoha z nich je známo, že se generují po expozici ozónu, které by mohly interagovat s vrozenou imunitou (např. CD14, TLR4), komplementem (např. CR3) nebo jiné receptory na mononukleárních buňkách dýchacích cest. Počáteční experiment naší skupiny ukazuje, že ozónová expozice primárních epiteliálních buněčných kultur (vyvinutých z nasálních epiteliálních vzorků dobrovolníků) poskytuje supernatanty, které aktivují COX2 a indukují sekreci IL-6 z monocytů periferní krve, což ukazuje na potenciál pro O3-indukované epiteliální -odvozený monocytový ligand. Abychom se přiblížili otázce, zda nízká úroveň expozice ozónu modifikuje biologii fagocytů dýchacích cest (jak je určeno primárně expresí markerů na buněčném povrchu, funkcí fagocytů a citlivostí na endotoxiny), bude tato studie podobná té, která byla podrobně popsána pro dobrovolníky s nízkým obsahem endotoxinu úroveň expozice ozónu, aby se určilo, zda lze identifikovat primární dávku, která modifikuje biologii monocytů, ale která je podprahová pro indukci neutrofilní reakce v dýchacích cestách.

Expozice ozónu v množství 0,12 ppm po dobu 1 hodiny bez cvičení může být primární odpovědí na alergen, ale není to jinak příliš účinná dávka pro vyvolání zánětlivých změn nebo změn plicních funkcí. 0,12 ppm O3 po dobu 2 hodin s 1 hodinou přerušovaného cvičení také nezpůsobuje zánět dýchacích cest, ale vede k vytvoření salicylátového produktu u dobrovolníků, kterým byl podáván aspirin, který byl navržen jako marker expozice O3. S použitím těchto a podobných studií jako vodítka provedeme studii, ve které dobrovolníci podstoupí expozici 0,12 ppm ozónu po dobu 2 hodin s mírným přerušovaným cvičením (k dosažení ventilace 35 l/min při celkové délce cvičení 1 hodinu). Budeme vyšetřovat hladiny neutrofilů ve sputu (% PMN a PMN/mg sputa), expresi markerů na povrchu buněk (CD11b, CD14) na zánětlivých buňkách sputa a krve (monocyty, makrofágy (sputum), fagocytózu a odpověď cytokinů na stimulaci endotoxinem, 6 hodin po expozici na ozón.

Po dokončení studie u 6 dobrovolníků provedeme prozatímní analýzu, abychom určili, zda jsme identifikovali hladinu ozonu, která pravděpodobně změní funkci mononukleárních buněk bez významné neutrofilie. Pokud se zdá, že 0,12 ppm ozonu po dobu 2 hodin vyvolává primární reakci, žádnou změnu v reakci PMN a určitou modifikaci biologie monocytů, budeme s touto dávkou pokračovat. Pokud zaznamenáme nárůst PMN, zaměříme protokol tak, aby byl dobrovolníkům vystaven 0,08 ppm O3 po dobu 2 hodin s mírným cvičením. Pokud nedojde k žádné reakci na úrovni makrofágů, pak bychom dobrovolníky vyzvali 0,2 ppm po dobu 2 hodin.

Mnoho studií spojuje ozon se zvýšenou nemocností a úmrtností. Jedním z možných vysvětlení je snížená variabilita srdeční frekvence (HRV). U hospitalizovaných pacientů snížená HRV přímo korelovala se zvýšenou mortalitou za různých podmínek. Nedávné studie zde dokončené spojily částice se sníženou HRV. V této studii budeme hodnotit variabilitu srdeční frekvence každého subjektu pomocí ambulantního monitorování EKG.

Hypotézy

1. Nízká hladina ozonu aktivuje makrofágy/monocyty dýchacích cest tak, že budou lépe reagovat na zánětlivé podněty, včetně endotoxinu a opsonizovaného zymosanu.
2. Nízká hladina ozonu zvýší funkci monocytů a makrofágů dýchacích cest a krve a vyvolá určité změny v některých markerech buněčného povrchu.