Genetische Anfälligkeit für ozoninduzierte Atemwegsentzündungen beim Menschen (GARBOZ)

Tag der Sputumbewertung: Probanden, die nach dem medizinischen Screening den erforderlichen Gesundheitszustand aufweisen, erhalten eine mündliche und schriftliche Beschreibung aller experimentellen Verfahren und möglichen Risiken, die mit ihrer Teilnahme verbunden sind. Alle Probanden müssen eine schriftliche Einverständniserklärung zur Teilnahme an der Studie abgeben. Die Fähigkeit der Probanden, angemessene induzierte Sputumproben zu produzieren, wird ebenfalls bestimmt. Daher werden die Probanden gebeten, nach der Inhalation von hypertoner Kochsalzlösung (3, 4 und 5 %) Sputum zu produzieren. Die Probanden sollten in der Lage sein, mindestens 50 mg Sputum (ausgewählter Pfropfen) pro Probe zu produzieren. Jede Sputumprobe muss eine Gesamtzellzahl von mindestens 100.000 Zellen, eine differenzielle Zellzahl mit weniger als 40 % Plattenepithelzellen und eine Zelllebensfähigkeit von mindestens 50 % aufweisen, wodurch die Schwankungen bei der Zellerholung und Plattenepithelkontamination minimiert werden. Probanden, die effektive Sputumproduzenten sind, werden dann für eine Schulungssitzung eingeplant. Patienten können dennoch von der Studie ausgeschlossen werden, wenn sie keine angemessenen Lungenfunktionstests durchführen können.

Schulungssitzung: Die Schulungssitzung findet mindestens 2 Tage vor der Exposition statt

• Lungenfunktionstests, einschließlich Spirometrie und Plethysmographie (Body-Box-Messungen).
• Einführung in die Ozonexpositionskammer.
• Einweisung in die Verwendung des Laufbandes, einschließlich einer Atemminutenmessung, um das für die Studie erforderliche Belastungsniveau zu erreichen.
• Stickoxidmessung – misst die Menge an Stickoxid (NO) in der ausgeatmeten Luft. Eine erhöhte NO-Konzentration in der ausgeatmeten Luft kann bei gesunden Personen mit akuter Entzündung während Infektionen der oberen Atemwege und in Verbindung mit Symptomen bei Patienten mit allergischer Rhinitis gefunden werden. Daher kann die Messung der NO-Konzentration in der ausgeatmeten Luft als indirekte Beurteilung einer Atemwegsentzündung nützlich sein. Die Lungenproduktion von NO wird durch Sammeln einer Probe von ausgeatmetem Gas gemessen. Die nasale Produktion von NO wird direkt gemessen, indem eine Probenahmeleitung eines NO-Analysators mit einem Nasenloch verbunden wird, wobei das andere Nasenloch zur Umgebungsluft hin offen ist. Während der nasalen Messung atmet die Testperson durch einen Einwegschlauch aus Pappe mit einem Widerstand aus, um den Gaumen zu schließen und eine Kontamination der nasalen Probe zu verhindern. Der gesamte Vorgang sollte in weniger als 15 Minuten abgeschlossen sein.

Expositions- und Testprotokoll: Bei der Ankunft im Labor wird der klinische Gesundheitszustand der Probanden von medizinischem Personal festgestellt, einschließlich Herzfrequenz, Blutdruck, Bewertung der Atemwegssymptome (Atemgeräusche) und des allgemeinen Gesundheitszustands. Alle weiblichen Probanden müssen eine Menstruationszyklus-Anamnese vorlegen, und für Schwangerschaftstests wird eine Urinprobe benötigt. Jeder Schwangerschaftstest gilt für 7 Tage als gültig. Der Test wird verschoben, wenn ein Proband zuvor festgelegte Grenzwerte überschreitet.

Die 0,4 ppm Ozonexposition wird in einer Ozonexpositionskammer durchgeführt. Jeder Proband wird 2 Stunden lang Ozon ausgesetzt. Während der Exposition führen die Probanden vier 15-minütige Anfälle moderater körperlicher Betätigung (Minutenventilation oder VE = 30–40 l/min) auf einem Laufband durch, die jeweils durch 15-minütige Ruhepausen im Sitzen getrennt sind. Vor und nach der Exposition werden Lungenfunktion und Atemgeräusche auf Anzeichen einer Bronchialverengung untersucht. Eine Venenpunktion (wie oben erwähnt) erfolgt vor der Exposition. Während jeder Trainingsperiode werden Messungen der kardiorespiratorischen Leistung durchgeführt.

Etwa 4-6 Stunden nach der Ozonexposition erfolgt eine Venenpunktion. Die Probanden führen die oben beschriebenen Sputum-Induktionsverfahren mit zerstäubter inhalierter hypertoner Kochsalzlösung (3, 4 und 5 %) durch. Das Subjekt wird unter ärztlicher Aufsicht bleiben, bis die Lungenfunktion (Spirometrie) vor dem Verlassen des Labors auf innerhalb von 5 % der Ausgangswerte vor der Exposition zurückgekehrt ist. Ungefähr 24 Stunden nach der Ozonexposition werden die Probanden zusätzlich zu einer venösen Blutprobe zur Lungenfunktionsprüfung und Sputuminduktion ins Labor zurückkehren.

Zu jedem Zeitpunkt (vor und nach der Exposition sowie 24 Stunden nach der Exposition) wird Blut aus der Vene im Unterarm in klinische Laborröhrchen entnommen. Während einer dieser Blutentnahmen werden die zusätzlichen 5 ml für die Genotypisierung entnommen. Das Plasma wird von 4 ml getrennt und bei 70 °C für die zukünftige Analyse von interessierenden Mediatoren wie Zytokinen sowie anderen systemischen Wirkungen von Ozon eingefroren. Das verbleibende Blut wird durch Vollbluttests auf Marker für Entzündungs- und Immunaktivierung (CD11b, CD14, CD64, CD16, HLA-DR, CD45, CD3, CD80, CD86) und Funktion (Phagozytose und oxidativer Ausbruch) durch zweifarbigen Fluss untersucht Zytometrie. RNA wird aus Sputum-Entzündungszellen für die Microarray-Analyse extrahiert.

Im Laufe der Teilnahme müssen alle Fächer darauf verzichten; Einnahme von Vitamin C und E, Aspirin oder anderen entzündungshemmenden Medikamenten, Exposition gegenüber Zigarettenrauch oder anderen Reizstoffen. Darüber hinaus werden die Probanden gebeten, 2 Stunden vor der Sputuminduktion nichts oral zu sich zu nehmen. Sie werden gebeten, am Schulungstag und am Tag nach der Exposition für 2 Stunden im NPO des Forschungslabors zu erscheinen und am Expositionstag zu einer Zeit zu Mittag zu essen, die die 2-Stunden-NPO-Anforderung ermöglicht.