Cigaretrøg næse- og fuldblodsudfordring hos patienter med kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL)

Introduktion Kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL) er en almindelig luftvejssygdom, der forårsager udbredt sygelighed og dødelighed. Global Burden of Disease Study vurderer, at KOL i øjeblikket er den sjette mest almindelige dødsårsag på verdensplan. Årtiers cigaretrygning er langt den væsentligste medvirkende faktor, og dette forårsager en række luftvejslidelser; herunder kronisk bronkitis, obstruktiv bronchiolitis, emfysem og lungekarsygdomme. Medicinsk behandling af KOL er i høj grad palliativ; involverer rygestop, brug af inhalerede bronkodilatatorer og langvarig iltbehandling for respirationssvigt. For nylig er det blevet erkendt, at de rygere, der udvikler KOL, har forstærkning af inflammation sammenlignet med "raske rygere", og at der er et presserende behov for at udvikle nye udfordringsmodeller til at vurdere, hvorfor KOL udvikler sig hos nogle storrygere.

Cigaretrøg Nasal Challenge Model Næsen er en tilgængelig del af åndedrætssystemet, hvorfra det er muligt at opnå vævsekssudater og cellebørstning på en ikke-invasiv måde. En omfattende gennemgang af den omfattende kliniske forskningserfaring med disse nasale metoder er for nylig blevet offentliggjort. Der er også indsigt i, at patienter med KOL almindeligvis har betændelse i både luftveje og næsepassager, med en lignende type inflammatorisk infiltrat i nedre og øvre luftveje. Ved KOL involverer betændelsen overvejende neutrofiler og makrofager, i modsætning til stigningen i mastceller og eosinofiler, der er karakteristisk for astma.

Det har længe været erkendt, at der er et stærkt funktionelt og immunologisk forhold mellem næse og bronkier, især med hensyn til infiltrerende leukocytter og inflammatoriske mediatorer, når man sammenligner allergisk rhinitis og allergisk astma. De øvre og nedre luftveje har relateret respiratorisk epitel og lignende reaktioner på allergenpåvirkning.

Næse- og bronkial slimhinden hos rygere med KOL har vist sig at være infiltreret med CD8+ T-lymfocytter og neutrofiler. Dette svarer til tilstedeværelsen af ​​nasale symptomer under eksacerbationer af KOL, og sputum og nasale niveauer af IL-8 er korrelerede ved KOL.

For at tage prøver af næseekssudater for allergiske inflammatoriske mediatorer er de klassiske metoder til næseskylning dem, der er beskrevet af Naclerio et al., den nasale pool-metode af Greiff et al., og brugen af ​​et Foley's kateter af Grünberg og kolleger. Lavage udføres med saltvand ved volumener på mellem 1 og 10 ml. Repeterbarheden og validiteten af ​​forskellige næseskylningsmetoder er blevet sammenlignet.

Tommy Sim og kolleger har udviklet brugen af ​​filterpapirstrimler, der placeres på turbinaterne for at absorbere næsesekret. Den nasale filterpapirmetode har den fordel, at den direkte udtager næsesekret, som er mindre fortyndet og derfor kan opfange proteinsignaler, som er under detektionsgrænserne for næseskylning. Matrix- eller filterpapirmetoden er blevet brugt til at måle kemokiner og cytokiner efter NAC.

Celleprøver kan opnås fra næseslimhinden ved hjælp af små nylontandtrådsbørster, som forsigtigt roteres over epitelet, og derefter fjernes de vedhæftede celler i en balanceret saltopløsning. Det er blevet påvist, at næsebørstning kan bruges som et alternativ til næsebiopsi [24], mens næsebørstesupernatanter kan analyseres for cytokinfrigivelse [25]. En alternativ metode er at anvende næseslimhindeafskrabninger ved hjælp af en plastikcurette (Rhinoprobe, Arlington Scientific, Utah). Næsebørstning og -skrabning forårsager ubehag, men kræver ikke lokalbedøvelse. Næsebiopsi udføres generelt fra den nedre kant af den inferior turbinat af en specialist. Dette er et traumatisk indgreb, der kræver omhyggelig lokalbedøvelse, men der opnås en prøve af slimhindeepitel med basalmembran og submucosavæv.

Nasal allergen challenge (NAC) er af bevist fordel til at teste ny antiinflammatorisk behandling for allergisk rhinitis og astma.

NAC har fordele i forhold til inhaleret allergenudfordring, da det er lettere at rekruttere forsøgspersoner, det er mindre invasivt, og gentagne vævsprøver er let at få. Små antal patienter kan gives selv enkeltdoser af terapi, og de antiinflammatoriske og kliniske virkninger på NAC-responser bemærkes. Ved at bruge disse udfordringsmetoder i fase II af lægemiddeludvikling til astma og allergisk rhinitis er det muligt at give en tidlig og pålidelig "Go/No Go"-beslutning, før man går i gang med storstilede, langsigtede og dyre fase III-studier.

Vi håber at udvikle en analog udfordringsmodel for KOL ved at vurdere virkningerne af nasal udfordring med cigaretrøg.

En stor udfordring er at udvikle fase IIa kliniske farmakologiske designs, der kan bruges til at vurdere antiinflammatoriske lægemidler, der udvikles til KOL. Næseepitel- og inflammatoriske reaktioner på ozoneksponering er blevet undersøgt meget [31-39]. KOL er faktisk karakteriseret ved kronisk inflammation med en ubalance i oxidant/antioxidant niveauer, og systemisk inflammation kan udløse lokalt træningsinduceret oxidativt stress.

Treårige kliniske forsøg med tusindvis af patienter har fundet ud af, at inhalerede kortikosteroider ikke påvirker det accelererede tab af lungefunktion ved KOL. Desuden er igangværende fase III-forsøg med orale phosphodiesterase type 4 (PDE4)-hæmmere heller ikke overbevisende, på trods af at de indledende mindre undersøgelser ser lovende ud. Der er klart et tvingende behov for at udvikle ikke-invasive biomarkører og kliniske udfordringsmodeller til brug i fase II kliniske farmakologiske undersøgelser for at muliggøre pålidelig vurdering af virkningerne af antiinflammatorisk behandling ved KOL.

Brug af nasale udfordringsmodeller koblet til følsomme biomarkører og kliniske endepunkter kunne måske bruges til at etablere klinisk effektivitet af nye lægemidler til KOL i små undersøgelser. Nye terapier har potentialet til selektivt at hæmme forskellige celletyper og særlige mediatorer involveret i forskellige inflammatoriske sygdomme. Vi mener, at nasal allergenudfordring har fordele i forhold til inhaleret udfordring: sikkerhed, gentagen ikke-invasiv prøvetagning.

I fremtiden vil dette sikre, at nasal udfordring vil spille en voksende rolle i klinisk farmakologisk vurdering af anti-inflammatorisk behandling. En stor indsats er i gang med at udvikle modeller for nasale udfordring til at efterligne den inflammation, der findes i KOL, og som kan bruges i klinisk farmakologisk vurdering af nye antiinflammatoriske lægemidler.

Fuldblodsudfordring in vitro med cigaretrøg Vi skal stimulere blodprøver i laboratoriet på en in vitro måde med et cigaretrøgekstrakt. Cigaretrøgekstraktet er produceret i et stinkskab, der sikrer laboratoriepersonalets sikkerhed. Cigaretrøg indeholder mange giftige forbindelser, herunder frie radikaler og oxidanter. Cigaretrøg konditioneret medium (CSCM) fremstilles ved at boble røgen fra brændende cigaretter gennem bufferet saltopløsning, og dette kan bruges til at stimulere celler in vitro. Cigaretrøgekstrakt har vist sig at være cytotoksisk for en alveolær type II celle-afledt linje, og denne effekt kan blokeres af N-acetylcystein, som er rensende for oxidanter. {Hoshino, Mio, et al. 2001 7463 /id}. Vi har udviklet metoder til at vurdere neutrofil CD11b-opregulering som reaktion på stimulering med cytokiner og kemokiner. CD11b er en celleoverfladereceptor på leukocytter, der mobiliseres fra intracellulære lagre, når celler stimuleres. Overflade CD11b kan måles ved hjælp af fluorescerende mærkede antistoffer og flowcytometri. Vi har udviklet en metode til at stimulere fuldblod med CSCM, som giver en 200% stigning i CD11b-opregulering efter inkubation i 20 minutter. Denne effekt øges yderligere, hvis plasma fjernes fra fuldblodet før stimulering, og virkningen kan delvist hæmmes af tilstedeværelsen af ​​reduceret glutathion. KOL-patienter og rygere har vist sig at have nedsat antioxidantkapacitet i deres plasma. Vi sigter mod at sammenligne neutrofile reaktioner på CSCM-stimulering i fuldblod og vasket blod, hvor plasmaet er blevet fjernet, for at sammenligne neutrofil reaktion mellem KOL-patienter og rygere og mulige antioxidantvirkninger af plasma.

Oversigt over planlagt forskning

To karakteriserede matchede grupper af rygere med KOL og "raske" rygere, der ikke har lungesygdom, vil blive tilmeldt denne undersøgelse. Hver gruppe vil bestå af 8 fag. Hvert forsøgsperson skal aflægge 2 besøg på NHLI Clinical Studies Unit som følger:

Besøg 1: Screening Under screeningen vil kandidater til undersøgelsen blive fuldt informeret om undersøgelsens art og mulige bivirkninger. Kandidater skal læse samtykkeerklæringen og underskrive dokumentet, efter at efterforskeren har besvaret alle spørgsmål til kandidatens tilfredshed. Yderligere procedurer kan først påbegyndes, efter at samtykkeerklæringen er underskrevet. To originale kopier af informeret samtykkeformular vil blive underskrevet af forsøgspersonen. En original underskrevet samtykkeerklæring vil blive opbevaret af investigator, og den anden original vil blive givet til kandidaten for at tage med hjem.

Kandidater vil blive evalueret med henblik på optagelse i undersøgelsen i henhold til de angivne inklusions- og eksklusionskriterier. Følgende procedurer vil blive udført for at fastslå hver kandidats generelle helbred og kvalifikationer for tilmelding til undersøgelsen:

• Indhent underskrevet, skriftlig informeret samtykke
• Registrer medicinhistorie over de seneste 30 dage Registrer medicinsk historie, herunder rygestatus
• Udfør en fysisk undersøgelse af hjerte, lunge og næse
• Graviditetstest for kvindelige forsøgspersoner i den fødedygtige alder
• Udfør spirometri og test reversibilitet
• Gennemgå inklusions- og eksklusionskriterier

Investigatoren vil evaluere resultaterne af alle undersøgelser, herunder kliniske laboratorietests, og vil bestemme hver kandidats egnethed til undersøgelsen. Når emnet er egnet til undersøgelsen, vil der blive taget en blodprøve (10 ml) til cigaretrøg med fuldblod.

Besøg 2: Udfordring med næserøg. Hvert forsøgsperson vil få lov til at ryge mindst 5 cigaretter mellem kl. 9.00 og 21.00 dagen før møde på afdelingen og de foregående 7 dage. På studiedagen vil hver patient blive bedt om at ryge en enkelt cigaret, men udånder gennem næsen.

Efter denne cigaretudfordring vil vi udføre følgende procedurer over en periode på 8 timer (før(x2), 1t, 2t, 3t, 4t,6t og 8t):

1. Næseskylning består i at vaske næsen med 5 ml (en teskefuld) varm saltopløsning. Denne opløsning føres forsigtigt fra en sprøjte gennem en hul "oliven" ind i enden af ​​venstre næsebor. Væsken kommer ikke ind i bihulerne og passerer ikke ned i næseryggen. Der udføres i alt 2 skylninger på hvert tidspunkt.
2. Næsefilterpapir består af 7 mm x 30 mm papirstrimler, der forsigtigt placeres inden i enden af ​​højre næsebor. De efterlades der i op til 2 minutter, indtil de er fugtige med næsesekret.
3. En kanyle vil blive indsat for at gøre det muligt at tage blod på ovennævnte tidspunkter til serumanalyse af cytokiner og kemokiner.
4. Graviditetstest kun for kvindelige forsøgspersoner i den fødedygtige alder.

Som en del af undersøgelsen vil forsøgspersonerne blive informeret om de skadelige virkninger af cigaretrygning og informeret om behovet for at stoppe med at ryge. Forsøgspersoner vil blive tilbudt rygekurser for at hjælpe dem med at holde op med at ryge. Det forventes, at studiedagen vil blive fastsat som afslutningsdato for fag.