Eicosanoiders rolle i de kardiovaskulære virkninger af inhalerede nanopartikler (ECOARM)

Denne undersøgelse vil undersøge de biologiske effekter af at inhalere forskellige nanopartikler hos raske frivillige. Vi vil sammenligne 4 forskellige typer nanopartikler: dieseludstødningsnanopartikler (en nanopartikel med en kompleks blanding af kemikalier), carbon black nanopartikler (en 'simpel, ren' carbonnanopartikel) og to forskellige størrelser af grafenoxid (flade kulstofflager), samt indånding af filtreret luft til sammenligning. Frivillige vil blive opdelt tilfældigt i 2 grupper, og hver vil blive eksponeret for 3 nanopartikler, separat i en randomiseret rækkefølge, med mindst 2 uger mellem eksponeringerne (kohortestudie med dobbeltblindt randomiseret cross over design).

Screeningbesøg 30 raske ikke-rygere frivillige vil blive rekrutteret. Den frivillige deltager i et screeningsbesøg på Clinical Research Facility (CRF) på Royal Infirmary of Edinburgh (RIE). Berettigelse vil blive bekræftet og samtykke modtaget. Der vil blive foretaget baseline målinger af lungefunktion (FEV1, FVC), blodtryk og blodbiokemi. Deltageren vil blive bedt om at udføre en kort træningstest på en stationær cykel for at bestemme cykelbelastningen for hovedundersøgelsen.

Studiebesøg Ved hvert besøg vil der blive taget baseline-foranstaltninger på CRF. Deltageren vil blive ført til et mobilt anlæg for at indånde et fastsat niveau af nanopartikler (målkoncentration på 200 mikrogram pr. kubikmeter) via en ansigtsmaske i 2 timer, mens de cykler med mellemrum. Det mobile eksponeringskammer giver frivillige mulighed for at inhalere specifikke luftforurenende stoffer (typisk for et bymiljø), nanopartikler eller gasser i præcise koncentrationer, mens de træner. Nanopartikler vil blive opnået som standard referencematerialer eller ved tilpasset syntese på National Graphene Institute ved University of Manchester. Alle suspensioner af nanopartikler er velkarakteriserede, fri for kontaminering og er blevet grundigt testet i prækliniske modeller.

Efter eksponeringen vil deltageren vende tilbage til CRF og lungefunktionen og blodtrykket genmåles. Blod vil blive udtaget gennem en kanyle i en stor vene i armen på fastsatte tidspunkter efter eksponeringen (15 min, 2 timer, 4 timer) til måling af eicosanoider og andre indikatorer for en hæmatologisk respons (f.eks. en inflammatorisk respons). Blod vil langsomt blive udtaget (10 ml/min i 5 minutter) gennem et rør ind i et lille stykke udstyr kaldet et Badimon-kammer, som giver et mål for, hvor let blodet størkner. Blodkarrenes reaktionsevne i armen vil derefter blive målt ved en teknik kaldet underarmspletysmografi. Her pustes manchetter op omkring håndleddet og toppen af ​​armen, og blodgennemstrømningen måles med en følsom måler omkring underarmen. To forskellige vasodilatoriske lægemidler (acetylcholin og natriumnitroprussid) vil blive infunderet i en arterie i armen for at se, hvordan eksponeringen af ​​nanopartikler har ændret den måde, armens blodkar reagerer på disse lægemidler. Der vil også blive taget blod efter hvert lægemiddel for at måle stoffer, der frigives fra arterievæggen for at give yderligere indikation af arteriens sundhed. Kanylen vil blive fjernet, og lungefunktion og blodtryk vil blive målt igen. Deltageren får lov til at hvile sig, forsynet med mad og drikke, inden han forlader hospitalet.

Biologiske prøver (blod og urin) vil blive brugt til at måle en række kardiovaskulære parametre på RIE og University of Edinburgh. Det primære endepunkt for undersøgelsen er måling af et panel af lipidmediatorer kaldet eicosanoider, som vil blive udført af vores samarbejdspartnere ved University of Highlands and Islands, som har specialiserede lipidomiske faciliteter og erfaring på dette område.

Forkortet protokol Yderligere 12 frivillige vil blive rekrutteret til at udføre en forkortet version af hovedprotokollen. Protokollen er identisk med ovenstående med den undtagelse, at underarmens blodgennemstrømning, Badimon-undersøgelsen og t=4-tidspunktet er blevet fjernet. Disse undersøgelser vil blive brugt til at muliggøre yderligere overvågning af virkningen af ​​nanopartikler under indledende besøg.