Role eikosanoidů v kardiovaskulárních účincích inhalovaných nanočástic (ECOARM)

Tato studie bude zkoumat biologické účinky vdechování různých nanočástic u zdravých dobrovolníků. Porovnáme 4 různé typy nanočástic: nanočástice z dieselových výfuků (nanočástice se složitou směsí chemikálií), nanočástice sazí ('jednoduché, čisté' uhlíkové nanočástice) a dvě různé velikosti oxidu grafenu (ploché vločky uhlíku), stejně jako vdechování filtrovaného vzduchu pro srovnání. Dobrovolníci budou náhodně rozděleni do 2 skupin a každá bude vystavena 3 nanočásticím, samostatně v náhodném pořadí, s alespoň 2 týdny mezi expozicemi (Kohortová studie s dvojitě zaslepeným randomizovaným zkříženým designem).

Screeningová návštěva Bude přijato 30 zdravých dobrovolníků nekuřáků. Dobrovolník se zúčastní screeningové návštěvy v Clinical Research Facility (CRF) v Royal Infirmary of Edinburgh (RIE). Způsobilost bude potvrzena a přijat souhlas. Budou provedena základní měření funkce plic (FEV1, FVC), krevního tlaku a biochemie krve. Účastník bude požádán, aby provedl krátký zátěžový test na stacionárním kole, aby určil zátěž na kole pro hlavní studii.

Studijní návštěva Při každé návštěvě budou v CRF přijata základní opatření. Účastník bude převezen do mobilního zařízení, kde bude dýchat nastavenou hladinu nanočástic (cílová koncentrace 200 mikrogramů na metr krychlový) přes obličejovou masku po dobu 2 hodin za přerušovaného jízdy na kole. Mobilní expoziční komora umožňuje dobrovolníkům při cvičení inhalovat specifické látky znečišťující ovzduší (typické pro městské prostředí), nanočástice nebo plyny v přesné koncentraci. Nanočástice budou získány jako standardní referenční materiály nebo vlastní syntézou v National Graphene Institute na University of Manchester. Všechny suspenze nanočástic jsou dobře charakterizované, bez kontaminace a byly rozsáhle testovány v preklinických modelech.

Po expozici se účastník vrátí do CRF a přeměří se funkce plic a krevní tlak. Krev bude odebírána kanylou ve velké žíle na paži ve stanovených časech po expozici (15 min, 2 h, 4 h) pro měření eikosanoidů a dalších indikátorů hematologické odpovědi (např. zánětlivá reakce). Krev bude pomalu odebírána (10 ml/min po dobu 5 minut) zkumavkou do malého zařízení zvaného Badimon Chamber, které poskytuje míru, jak snadno se krev sráží. Reakce krevních cév v paži bude poté měřena technikou zvanou pletysmografie předloktí. Zde se manžety nafouknou kolem zápěstí a horní části paže a průtok krve se měří citlivým měřidlem kolem předloktí. Dvě různé vazodilatační léky (acetylcholin a nitroprusid sodný) budou podány infuzí do tepny v paži, aby se zjistilo, jak expozice nanočásticím změnila způsob, jakým krevní cévy paže reagují na tyto léky. Krev bude také odebrána po každém léku, aby se změřily látky, které se uvolňují ze stěny tepen, aby se daly další údaje o zdraví tepny. Kanyla bude odstraněna a funkce plic a krevní tlak budou znovu změřeny. Před opuštěním nemocnice bude účastníkovi umožněn odpočinek, zajištěno jídlo a pití.

Biologické vzorky (krev a moč) budou použity k měření řady kardiovaskulárních parametrů na RIE a University of Edinburgh. Primárním cílem studie je měření panelu lipidových mediátorů nazývaných eikosanoidy, které provedou naši spolupracovníci z University of Highlands and Islands, kteří mají specializovaná lipidomická zařízení a zkušenosti v této oblasti.

Zkrácený protokol K provedení zkrácené verze hlavního protokolu bude přijato dalších 12 dobrovolníků. Protokol je identický s výše uvedeným s tou výjimkou, že byl odstraněn průtok krve předloktím, Badimonova studie a časový bod t=4. Tyto studie budou použity k umožnění dodatečného sledování účinku nanočástic během úvodních návštěv.