Effekten af ​​lavt niveau af ozoneksponering på raske frivillige (Lowoz)

Lave niveauer af både endotoksin og O3 er blevet rapporteret til at prime luftvejsreaktioner for andre stimuli, med et bemærkelsesværdigt eksempel er den umiddelbare og sene fase respons på allergen. Ligeledes viser epidemiologiske undersøgelser, at niveauer af O3 under de nuværende luftkvalitetsstandarder for ozon stadig er forbundet med forværring af luftvejssygdomme. På cellulært niveau kan både endotoksin og oxidanter prime inflammatoriske celler, således at respons på efterfølgende inhalerede stimuli forbedres. Dette har ført til ideen om, at ozon også kan forbedre responsen på endotoksin og omvendt. Som vist i vores foreløbige data har vi omhyggeligt undersøgt responsen på lave niveauer af inhaleret endotoksin og har fundet ud af, at en dosis på 10.000 EU forbedrer den fagocytiske funktion af makrofager, monocytter og PMN'er og modificerer ekspressionen af ​​celleoverfladereceptorer (CD11b, CD14) ), og ændrer IL-13-niveauer i sputum uden at forårsage PMN-tilstrømning til luftvejene. Denne undersøgelse ligner design, men vil evaluere virkningerne af ozon ved et lavere eksponeringsniveau i stedet for endotoksin.

Det er blevet antaget, at monocytter og makrofager ikke medierede respons på ozon, fordi makrofager, der blev genvundet fra luftvejene hos personer, der blev udsat for ozon, havde afstumpede reaktioner på stimuli såsom opsoniseret zymosan eller andre ligander, og in vitro, eksponering af makrofager for ozon gør dem ligeledes. hypo-reagerende på andre stimuli, herunder endotoksin. Der er generel enighed om, at luftvejsreaktionen på endotoksin primært medieres af virkninger på makrofager og monocytter. Monocytter undergår imidlertid tilpasning til endotoksin med tidligere udsættelse for endotoksin, og den kroniske tilstedeværelse af endotoksin (dvs. i sepsis) inducerer også tolerance over for virkningen af ​​yderligere eksponering for endotoksin. Undertrykkelse af monocyt/makrofager-funktion af ozon er således muligvis ikke tilstrækkeligt bevis på, at disse celler ikke deltager i ozon-induceret luftvejsbetændelse.

Det er også blevet hævdet, at fordi ozon får epitelceller til at generere mediatorer som IL-8, som er en potent kemoattraktant for PMN'er, blev responsen på ozon primært orkestreret gennem disse celler. Der er dog data, der understøtter en rolle for makrofager som reaktion på ozon. Epitelceller producerer også stress-inducerede endogene ligander, hvoraf mange vides at blive genereret efter eksponering for ozon, som kunne interagere med medfødt immun (f.eks. CD14, TLR4), komplement (f.eks. CR3) eller andre receptorer på mononukleære luftvejsceller. Et indledende eksperiment fra vores gruppe viser, at ozonpåvirkning af primære epitelcellekulturer (udviklet fra nasale epitelprøver fra frivillige) giver supernatanter, som aktiverer COX2 og inducerer IL-6-sekretion fra perifere blodmonocytter, hvilket indikerer potentialet for et O3-induceret epitel. -afledt monocytligand. For at nærme sig spørgsmålet om, hvorvidt et lavt niveau af udsættelse for ozon ændrer luftvejsfagocytbiologi (som bestemt primært af celleoverflademarkørekspression, fagocytfunktion og endotoksin-responsivitet), vil denne undersøgelse ligne den, der er beskrevet detaljeret for endotoksin, kun frivillige bliver bedt om at gennemgå lav niveau ozoneksponering for at bestemme, om der kan identificeres en primingdosis, der ændrer monocytbiologien, men som er undertærskel for at inducere en neutrofil reaktion i luftvejene.

Eksponering for ozon så lavt som 0,12 ppm i 1 time uden træning kan være den primære reaktion på allergen, men er ellers ikke en særlig effektiv dosis til induktion af inflammatoriske eller lungefunktionsændringer. 0,12 ppm O3 i 2 timer med 1 times intermitterende træning giver heller ikke luftvejsbetændelse, men resulterer i generering af et salicylatprodukt hos frivillige doseret med aspirin, som er blevet foreslået som en markør for O3-eksponering. Ved at bruge disse og lignende undersøgelser som vejledning, vil vi udføre en undersøgelse, hvor frivillige vil gennemgå 0,12 ppm ozoneksponering i 2 timer med moderat, intermitterende træning (for at give 35L/min ventilation i en samlet træningsvarighed på 1 time). Vi vil undersøge sputumneutrofilniveauer (% PMN'er og PMN/mg sputum), celleoverflademarkørekspression (CD11b, CD14) på ​​sputum og blodinflammatoriske celler (monocytter, makrofager (sputum), fagocytose og cytokinrespons på endotoksinstimulering, 6 timer efter eksponering til ozon.

Vi vil udføre en foreløbig analyse, efter at vi har gennemført undersøgelse i 6 frivillige for at afgøre, om vi har identificeret et niveau af ozon, der sandsynligvis vil ændre mononukleær cellefunktion uden signifikant neutrofili. Hvis 0,12 ppm ozon i 2 timer ser ud til at inducere et priming-respons, ingen ændring i PMN-responset og en vis modifikation af monocytbiologien, vil vi fortsætte med den dosis. Hvis vi ser en stigning i PMN'er, vil vi omfokusere protokollen for at udfordre frivillige med 0,08 ppm O3 i 2 timer med moderat træning. Hvis der ikke er respons på makrofagniveau, så ville vi udfordre frivillige med 0,2 ppm i 2 timer.

Flere undersøgelser har forbundet ozon med øget sygelighed og dødelighed. En mulig forklaring er nedsat hjertefrekvensvariabilitet (HRV). Hos indlagte patienter har nedsat HRV været direkte korreleret med øget dødelighed under flere tilstande. Nylige undersøgelser afsluttet her har knyttet partikler til nedsat HRV. I denne undersøgelse vil vi evaluere hvert individs hjertefrekvensvariabilitet ved hjælp af ambulatorisk EKG-monitorering.

Hypoteser

1. Lavt ozonniveau vil prime luftvejsmakrofager/monocytter, således at de vil være mere lydhøre over for inflammatoriske stimuli, herunder endotoksin og opsoniseret zymosan.
2. Lavt ozonniveau vil forbedre luftvejs- og blodmonocyt- og makrofagfunktionen og inducere nogle ændringer i nogle celleoverflademarkører.