Træningsinduceret bronkokonstriktion hos skolebørn

Metoder:

Patienter og undersøgelsesdesign Det vil være en to-trins undersøgelse udført blandt skoleteenagere. I det første trin vil skolebørn blive screenet for EIB under idrætsundervisningen (PE). Inn alle børn før og efter fysisk træning (PE) lektion spirometri vil blive udført. Børn med nedsat FEV1 (>=10 % fra baseline) og/eller børn med EIB-historie inden for de sidste 12 måneder (symptomer: dyspnø, hoste, hvæsen, brystsmerter under/efter træning) vil blive inviteret til klinikken for fremtidig evaluering og kvalificeret til næste trin i undersøgelsen.

I andet trin vil børn med formodet EIB og deres forældre blive inviteret til klinikken. Der er planlagt tre besøg. Behandling med langtidsvirkende beta-agonister stoppes 24 timer før hvert besøg; antihistaminbehandling stoppes 21 dage før første besøg.

Første besøg

Hos alle børn vil der blive udført standardiseret motion trade mil challenge sammen med reversibilitetstest og hudpriktest. Baseret på disse resultater vil børn blive opdelt i følgende grupper:

• børn med EIB og astma (EIB+A+)
• børn med EIB uden astma (EIB+A-)
• børn uden EIB og astma (EIB-A+)
• børn uden EIB uden astma (EIB-A-) Andet besøg Tyve børn vil blive udvalgt tilfældigt fra hver gruppe. Hos alle børn vil standardiseret træningshandel mil challenge blive udført igen sammen. Blodprøver vil blive taget før og efter provokation sammen med udåndingskondensatprøve for at påvise markører for inflammation. Også før og efter træningsbelastning vil udåndet nitrogenoxid blive målt.

Tredje besøg Bronkial provokationsudfordring med metacholin vil blive udført hos hvert barn.

Metoder

• sygehistorie og fysisk undersøgelse
• lungefunktionstest Lungefunktionstest Lungefunktionstest vil blive udført med en Master Screen-enhed (Erich Jaeger Gmbh-Hochberg, Tyskland). Forudsagte værdier for alle lungefunktionsvariabler er baseret på en tidligere undersøgelse af raske kontroller leveret af producenten af ​​lungefunktionstestudstyret. Flow-volumen kurver vil blive udført i henhold til American Thoracic Society standarder. Den højeste af 3 vellykkede målinger vil blive taget og analyseret. Resultaterne vil blive udtrykt som procentdelen af ​​en forudsagt værdi. Alle forsøgspersonerne vil kunne udføre spirometri.
• målinger af udåndet nitrogenoxid NO-målingerne vil blive udført i henhold til anbefalingerne fra European Respiratory Society/American Thoracic Society (ERS/ATS) med en kemiluminescensanalysator (model 280i nitrogenoxidanalysator; Sievers, Boulder, CO, USA) og angivet i milliarddele . Analysatoren giver en on-line kontinuerlig måling af NO i en enkelt udånding med et detektionsområde på 0,1 til 500 ppb. Miljømæssig NO vil blive målt før og efter hver test og aldrig overstige 5 ppb. Alle forsøgspersoner studeres i siddende stilling, uden at bære næseklemme. Forsøgspersonerne ånder ud med en konstant strømningshastighed (50 ml/s) fra total lungekapacitet til restvolumen uden at holde vejret. De opretholder et konstant mundtryk (17 cm H2O) ved at overvåge en visuel visning for at eliminere kontaminering fra nasal NO. Dead space og nasal NO (som afspejles af NO-koncentrationstoppen under udånding) og NO fra de nedre luftveje (bestemt af plateauværdien efter toppen) registreres automatisk ved hjælp af producentens software. Tre fraktioneret udåndet nitrogenoxid (FeNO) målinger af plateaufasen vil blive opnået med mindre end 10 % variation. Middelværdien af ​​3 på hinanden følgende, reproducerbare optagelser vil blive bevaret til statistisk analyse.
• standardiseret træningsløbebåndsudfordring Træningsinduceret bronkokonstriktion vil blive testet ved brug af et motordrevet løbebånd (Kettler, Ense-Parsit, Tyskland) i henhold til ATS/ERS retningslinjer. Børnene vil blive instrueret i at løbe i 8 minutter med en submaksimal træningsbelastning. Træningstesten består af en 2-minutters opvarmning og 6 minutters steady-state løb på et løbebånd, der er tilbøjeligt til at producere en puls på mindst 95 % af den maksimale forudsagte for alder (beregnet som 220 - alder [år]) . Løbebåndets hældning er 5,5 % (3°). Små justeringer i arbejdsbyrden (løbebåndshastighed) vil blive foretaget, hvis det er nødvendigt, for at opnå målrettede hjertefrekvenser. Der vil blive brugt næseklemmer under testen, og pulsen vil løbende blive overvåget (elektronisk pulsscanner; Kettler). Det submaksimale løb på løbebåndet vil blive udført med samme hastighed (træningsbelastning) ved begge test lejligheder (ved randomisering og efter 4 ugers behandling) for hvert barn. Omgivelsestemperaturen i det airconditionerede laboratorium vil blive holdt stabil ved 22°C, og luftfugtigheden vil være stabil mellem 40% og 50% på hver dag af undersøgelsen. Forskelle på 1°C i temperatur og 5 mg H2 OxL-1 luftfugtighed på testdagene på hver patient accepteres. 14 FEV1 vil blive målt før løb, umiddelbart efter, og 3, 6, 10, 15, 20 og 30 minutter efter løb. Det maksimale procentvise fald i FEV1 efter træningstest vil blive beregnet ved at bruge følgende formel: [(før-øvelse FEV1 - laveste post-øvelse FEV1) /før-øvelse FEV1] x 100. FEV1-værdierne vil blive plottet mod tid for hver behandling. Arealet under kurven (AUC) for FEV1-værdierne fra træning over 30-minutters perioden vil blive beregnet ved at bruge en trapezformet regel. EIB vil blive defineret som et ≥ 15 % fald i FEV1 fra baseline inden for de første 5 minutter efter træning.
• udåndingskondensat EBC-prøver vil blive indsamlet gennem EcoScreen-II-enhed (Viasys Healthcare GmbH, Berlin, Tyskland). Prøver af udåndet vejrtrækningskondensat (EBC) vil blive opnået fra børn under tidevandsånding, mens de bærer en næseklemme, som beskrevet tidligere [6]. De to-vejs ikke-genåndende ventiler og slanger til kondensatoren vil blive tjent som en spytfælde. Efter opsamling (i løbet af 10 minutter) vil EBC hurtigt blive frosset i små plastikrør ved -80°C ved hjælp af tøris og vil blive opbevaret ved -80°C indtil analyse.

Materialet vil være udåndingskondensatet fra børn diagnosticeret med astma. Analysen vil blive udført ved hjælp af Quantibody Human Inflammation Array 3 (RayBiotech, Norcross, GA, USA) i henhold til producentens instruktioner. Dette multiplex ELISA array kit tillader kvantitativ måling af 40 humane cytokiner. Hvert standardglasglas består af 16 brønde, hver med et identisk cytokinantistofarray. Alle antistoffer og positive kontroller vil blive udskrevet i firdobbelt i hver brønd.

I det første trin bindes indfangningsantistoffet til objektglasets glasoverflade. Derefter tilsættes 100 µl af hver patientprøve og de aray-specifikke cytokinstandarder med kendt koncentration til hver brønd. Efter inkubation i 2 timer ved stuetemperatur vaskes arrayet 5 gange med 150 µl vaskebuffer I og to gange med 150 µl vaskebuffer II, 5 minutter pr. vask. Derefter inkuberes arrayet i 2 timer med 1,4 ml af det biotin-konjugerede antistof ved stuetemperatur. Derefter gentages vaskeprotokollen før tilsætning af 80 µl Cy3-ækvivalent farvestof-konjugeret streptavidin til hver brønd i 1 time. Efter vask af arrayet detekteres og kvantificeres fluorescenssignalet med Axon GenePix 4000B-scanneren og GenePix Pro 6.0-softwaren (Molecular Devices). Resultaterne vil blive analyseret ved hjælp af Q - Analyzer Software (RayBiotech, Norcross, GA, USA).

• metacholin bronchial provokation challenge Metacholin bronchial test af provokationen vil blive udført ved hjælp af dosimeter teknikken aerosol provokation system (APS) Pro (Erich Jaeger Gmbh-Hochberg, Tyskland) med kontrolleret tidevandsånding. Efter pulveriseringsfysiologisk fortyndingsmiddel vil methacholin blive leveret i fire kumulative doser: 0,015 mg, 0,045 mg, 0,18 mg, 0,72 mg. Metacholinbaseret provokationstest (MBPT) fortsættes med 2-minutters intervaller mellem inhalationerne, indtil der opnås et fald i forceret ekspiratorisk volumen i 1s (FEV1) på ≥20 %. Provocerende dosis (PD20) beregnes ved lineær interpolation på en log-dosis-respons-kurve (13).
• i blodprøve (5 ml prøve): tryptase, lipoxin A4 serumniveauer
• også i denne undersøgelse vil der blive taget blodprøver før og efter provokation sammen med udåndingskondensatprøve for at påvise markører for inflammation (såsom interleukin (IL)-1a, IL-2, IL-5, IL-6, IL -8, IL-9, IL-12p70, IL-13, IL-17, IL-22, monocyt kemoattraktant protein en (MCP1), toll-lignende receptor 2 (TLR2), makrofag inflammatorisk protein en alfa (MIP1a), blodplader afledt vækstfaktor (PDGFBB), vævsinhibitor af metalloproteinase 2 (TIMP2), tumornekrosefaktor alfa (TNFalpha), C-reaktivt protein (CRP), transformerende vækstfaktor beta-one (TGF-b1), tymisk stromal lymfopoietin (TSLP) - ELISA og cysteinylleukotriener, leukotrien B4 (LTB4), prostaglandin E2 - højtryksvæskekromatografi ((PGE2-HPLC))/massespektrometri).

Betyder:

Praktisk vurdering/Resultaterne af den foreslåede undersøgelse vil give os mulighed for at vurdere prævalensen og definere den inflammatoriske baggrund for anstrengelsesinduceret bronkokonstriktion (EIB) hos skolebørn. Skolefravær, sygelighed og komorbiditet, der påvirker fysisk aktivitet, vil blive verificeret, og udiagnosticerede patienter vil blive behandlet. Betydningen af ​​miljømæssige (tobaksrygning, træningstype, temperatur og luftfugtighed i træningslokalet) og individuelle (alder, køn, atopi, fedme, tilbagevendende luftvejsinfektioner, tilstedeværelse af kroniske sygdomme) vil blive verificeret.

Nye resultater/hovedresultater af undersøgelsen vil gøre det muligt at definere EIB's primære forebyggelsesmetoder uden at undgå træning og nye anbefalinger til EIB-behandling hos børn:

1. EIB-screening i virkeligt levende miljø (under træningstime i skolen) verificeret ved standardiseret træningstest i klinikken
2. Definition af EIB's individuelle og miljømæssige risikofaktorer hos skolebørn
3. Kinetik af inflammatoriske markører (i udåndet åndekondensat og serum) under træningstest
4. Kompleks evaluering af klinisk og inflammatorisk profil af patienter med EIB med/uden astma.

Fund på området/At definere markører for inflammation i EIB og mulige forskelle mellem astmatiske og ikke-astmatiske børn med/uden EIB.

Effekter/Målet med projektet er at definere prævalensen og den inflammatoriske baggrund for anstrengelsesudløst bronkokonstriktion (EIB) hos skolebørn og bestemme individuelle og miljømæssige risikofaktorer for EIB. De opnåede resultater vil give objektive mål på biologiske processer, der fører til bronkokonstriktion under træning, som kan opleves naturligt i løbet af skolelivet. Resultaterne kunne anvendes i behandlingen af ​​EIB-patienter med eller uden astma. Resultaterne af planlagt forskning vil blive publiceret i tidsskrifter med national og international gennemslagskraft og præsenteret under symposier og konferencer.