Mechanismen von N-Acetylcystein-vermittelten vaskulären Nebenwirkungen

In dieser Studie testen die Forscher die folgenden Hypothesen:

1. NAC verursacht in vivo eine dosisabhängige Vasodilatation, die mit einer Histaminfreisetzung verbunden ist.
2. Die Freisetzung anderer Mediatoren, die bekanntermaßen mit Anaphylaxie assoziiert sind, tritt während anaphylaktoider Reaktionen auf NAC nicht auf.
3. Paracetamol hat eine Schutzfunktion gegen NAC-Nebenwirkungen.

Die Untersuchung dieser Hypothesen beim Menschen ist schwierig. Während lokale Hautveränderungen von intradermalem NAC verwendet wurden, um die Dosiswirkung bei Patienten zu untersuchen, eignet sich dieser Ansatz nicht für eine detaillierte Untersuchung des zugrunde liegenden Mechanismus und kann nicht verwendet werden, um die Wirkung hoher Paracetamol-Konzentrationen zu untersuchen. Wir schlagen vor, ein alternatives gut etabliertes Modell zu verwenden, das zuvor von uns verwendet wurde, um die Mechanismen zu untersuchen, die an der Pharmakodynamik von Morphin beim Menschen beteiligt sind, indem der Blutfluss im Unterarm und die Hautreaktion nach intraarterieller Infusion gemessen werden. Das vorgeschlagene Modell ermöglicht die Verabreichung von weit geringeren Dosen als die systemisch verwendeten und minimiert somit das Risiko unerwünschter systemischer Wirkungen von NAC oder Paracetamol. Die sichere Verabreichung von intraarteriellem NAC (bis zu 300 mg/min, mehr als hier vorgesehen) wurde bereits nachgewiesen. Lokale Veränderungen können, wie zuvor beschrieben, als Ersatz für systemische Effekte verwendet werden.

Wir werden einen strukturierten 3-teiligen Ansatz für die Forschungshypothesen wählen. Die Studien 1 und 2 zielen darauf ab, eine Dosis-Wirkungs-Kurve zu erstellen und Beweise für eine Tachyphylaxe zu suchen, während sie das Niveau der Histaminfreisetzung messen. Das Vorliegen einer Tachyphylaxie kann helfen zu erklären, warum NAC im klinischen Umfeld oft sicher nach einer Reaktion wieder eingeführt werden kann. In Studie 3 beabsichtigen die Prüfärzte, eine 4-Wege-randomisierte, kontrollierte Crossover-Mechanistikstudie durchzuführen. Dabei wird die pharmakodynamische Wirkung von NAC sowohl in Gegenwart als auch in Abwesenheit von Histaminantagonisten (Antihistaminika) und niedrig- und hochdosiertem Paracetamol untersucht. Diese Studie wird auch die Untersuchung einer möglichen protektiven Rolle von Paracetamol ermöglichen.

Für alle Studien rekrutieren die Forscher gesunde männliche Freiwillige im Alter zwischen 18 und 64 Jahren. Die Probanden sind Nichtraucher ohne begleitende Medikamente. Personen mit klinisch signifikanten Komorbiditäten wie Herzinsuffizienz, Bluthochdruck, Hyperlipidämie, Diabetes mellitus, Asthma, Koagulopathie oder Blutgerinnungsstörungen werden ausgeschlossen. Zu den Ausschlusskriterien gehören auch Personen, die kürzlich an infektiösen oder entzündlichen Erkrankungen gelitten haben oder kürzlich (innerhalb der letzten 3 Monate) Blut gespendet haben.

Jede Studie wird in einem ruhigen, temperaturkontrollierten Raum durchgeführt, der auf 22-24 °C gehalten wird, wobei die Probanden auf dem Rücken liegen. Die Teilnehmer müssen vor jeder Studie mindestens 4 Stunden lang gefastet und auf Koffein und Tabak sowie 24 Stunden lang auf Alkohol verzichtet haben.

Die Probanden werden einer Kanülierung der Brachialarterie in einem Arm mit einer sterilen 27-Standard-Stahlnadel mit Drahtstärke unterzogen. Über diese Kanüle werden Studienmedikamente infundiert. Blut wird sowohl dem infundierten als auch dem Kontrollarm über 17-Gauge-Venenkanülen entnommen, die unter örtlicher Betäubung in jeden Arm eingeführt werden.

Nach einer 30-minütigen Einführungsphase wird der Unterarmblutfluss in 6-10-Minuten-Intervallen in den infundierten und nicht infundierten Armen durch venöse Okklusionsplethysmographie unter Verwendung von Quecksilber-in-Silastic-Dehnungsmessstreifen wie zuvor beschrieben gemessen.

Probanden können für mehr als eine Studie rekrutiert werden, sofern zwischen den Studien mindestens 1 Woche vergangen ist.

Studie 1: Dosis-Wirkungs-Studie Ausreichend Freiwillige werden rekrutiert, um 8 Studien abzuschließen, die eine schrittweise ansteigende Dosisinfusion von intraarteriellem NAC (6 Dosen) verwenden, um eine Dosis-Wirkungs-Kurve für die arterielle Vasodilatation im Unterarm zu bestimmen. Nach einer Auswaschphase von 30 Minuten, um eine Rückkehr zum Normalzustand sicherzustellen, wird dies wiederholt, um festzustellen, ob die Reaktion über die Zeit konsistent ist. Studie 1 wird eine in Studie 2 zu verwendende Dosis identifizieren, die eine maximale lokale Vasodilatation des Unterarms ohne systemische Wirkungen (Anstieg des kontralateralen Unterarmblutflusses, des Blutdrucks, der Herzfrequenz, der Gesichtsrötung) bewirkt.

Unsere Hypothese ist, dass, während ein Histaminanstieg als Reaktion auf NAC beobachtet werden kann, keine Veränderung bei den anderen Mediatoren, die üblicherweise mit anaphylaktischen Reaktionen in Verbindung gebracht werden, nachgewiesen werden kann. Blutproben werden zu Studienbeginn, am Ende der Studie und in 10-Minuten-Intervallen während der inkrementellen Dosisinfusion von NAC entnommen, um jede der 6 verabreichten Dosen (insgesamt 14 Gelegenheiten) einzuschließen. Um die Effizienz bei der Adressierung unserer Hypothese zu maximieren, beabsichtigen wir, Histamin und NAC zu jedem Zeitpunkt zu messen. Außerdem wird bei jeder Gelegenheit ausreichend Blut zur Messung anderer potenzieller Entzündungsmediatoren, einschließlich Tryptase, vWF, tPA, IL-6, PGD2 und PGI2, entnommen.

Studie 2: Akute Verträglichkeitsstudie Die akute Verträglichkeit wird in Studie 2 untersucht. Acht Studien werden unter Verwendung einer konstanten Infusion von NAC über 60 Minuten mit einer in Studie 1 identifizierten Dosis abgeschlossen. Die Vasodilatation des Unterarms und das Niveau der Histaminfreisetzung werden alle 10 Minuten gemessen. Diese Studie könnte helfen zu erklären, warum NAC im klinischen Umfeld nach einer Reaktion oft sicher und ohne Komplikationen wieder eingeführt werden kann.

Blutproben werden zu Studienbeginn, am Ende der Studie und in 10-Minuten-Intervallen während der Infusion von NAC (insgesamt 8 Gelegenheiten) entnommen. Histamin und NAC werden zu jedem Zeitpunkt gemessen und Blut für eine spätere Messung anderer potenzieller Mediatoren aufbewahrt, falls dies nach den Ergebnissen von Studie 1 angemessen ist.

Studie 3: Mechanistische Studie

Studie 3 ist eine 4-fach randomisierte, kontrollierte Crossover-Studie zur Untersuchung potenzieller Mediatoren. Es werden genügend Probanden rekrutiert, um 8 Studien abzuschließen, wobei jeder Freiwillige 4 Mal daran teilnimmt. Bei jedem Besuch erhalten die Probanden eine Infusion mit steigender Dosis von NAC, wie in Studie 1 beschrieben. Darüber hinaus erhalten sie auch eines von:

1. Co-Infusion von normaler Kochsalzlösung (Kontrolle)
2. Co-Infusion von Histaminantagonisten (H1- und H2-Antagonist)
3. Gleichzeitige Infusion von niedrig dosiertem Paracetamol, um eine lokale Konzentration von < 50 mg/l zu erreichen
4. Co-Infusion von Paracetamol in höherer Dosis, um eine lokale Konzentration von ~200 mg/l zu erreichen

Blutproben werden zu Studienbeginn, am Ende der Studie und in 10-Minuten-Intervallen während der inkrementellen Dosisinfusion von NAC entnommen, um jede der 6 verabreichten Dosen (insgesamt 8 Gelegenheiten) einzuschließen. Histamin-, NAC- und Paracetamol-Assays werden zu allen Zeitpunkten gemessen. Blut wird auch für eine spätere Analyse der anderen Mediatoren aufbewahrt, falls dies entsprechend den Ergebnissen von Studie 1 angebracht ist.

Medikamente Wir haben zuvor intraarterielles NAC ohne Komplikationen verabreicht. Unter der Annahme eines Unterarm-Blutflusses von 50 ml/min würde erwartet, dass eine Infusion von 25 mg/min eine lokale Konzentration von ~500 mg/l erreicht, ähnlich den Spitzenkonzentrationen, die während des standardmäßigen 20-stündigen intravenösen NAC-Protokolls erreicht werden, das im Krankenhaus verwendet wird Wächter. Wir beabsichtigen, eine Reihe von 6 inkrementellen Dosen in 10-Minuten-Intervallen zu verwenden, um diese Konzentration einzuschließen: 1 mg/min, 5 mg/min, 10 mg/min, 50 mg/min, 100 mg/min und 200 mg/min. Die Gesamtinfusionsrate wird auf 1 ml/min gehalten.

Histaminantagonisten, die derzeit klinisch verwendet werden, wurden noch nicht in intraarteriellen Studien verabreicht. Wir beabsichtigen, Chlorphenamin (H1-Antagonist) und Ranitidin (H2-Antagonist) zu verwenden. Die intravenöse (IV) Verabreichung von 10 mg Chlorphenamin führt zu einer Plasmakonzentration von ~14 mcg/l. Eine IA-Verabreichung von 1 mcg/min würde eine ähnliche Unterarmkonzentration erreichen. Unter der Annahme, dass NAC eine Vasodilatation mit einer Erhöhung des Unterarmblutflusses verursacht, schlagen die Forscher vor, 5 mcg/min zu verabreichen, um eine maximale H1-Blockade sicherzustellen. In ähnlicher Weise führt die intravenöse Verabreichung von 50 mg Ranitidin zu einer Plasmakonzentration von ~150 mcg/l. Es ist zu erwarten, dass eine IA-Verabreichung von 7,5 mcg/min eine ähnliche Konzentration im Unterarm erreicht. Bei Vorliegen einer erhöhten Durchblutung des Unterarms schlagen die Forscher vor, 37,5 mcg/min zu verabreichen.

Die therapeutische IV-Verabreichung von 1 g Paracetamol führt zu einer Plasmakonzentration von ~12 mg/l. Um eine gewünschte Konzentration von ~25 mg/l zu erreichen, würden die Prüfärzte beabsichtigen, bei Vorliegen eines Unterarmblutschlags von 50 ml/min eine IA-Infusion von 1,25 mg/min zu verabreichen. Um das Vorliegen einer erhöhten Durchblutung des Unterarms zu berücksichtigen, schlagen die Forscher vor, 4 mg/min IA Paracetamol zu verabreichen. Um eine höhere lokale PA-Konzentration von ~200 mg/l zu erreichen, eine Konzentration, die mit potenziell hepatotoxischen Konzentrationen nach einer PA-Überdosierung vergleichbar ist, schlagen die Forscher vor, 30 mg/min PA zu verabreichen.

Hautveränderungen Hautveränderungen werden durch Beurteilung von Erythem oder Ödem im Unterarm, aufgezeichnet unter Verwendung der modifizierten Draize-Skala, beurteilt. Die Probanden werden auch gebeten, die Intensität von Juckreiz subjektiv auf einer Skala von 1 (kein Juckreiz) bis 7 (starker Juckreiz) auszudrücken.

Verfügbares Fachwissen Die Studien werden in der Clinical Research Facility der Royal Infirmary of Edinburgh durchgeführt, die über umfangreiche Erfahrung in der Durchführung solcher Studien verfügt. Die meisten Assays werden in den Labors der University of Edinburgh durchgeführt, die über Erfahrung in diesen Assays verfügen. Der Hauptforscher ist ein angehender klinischer Toxikologe mit den notwendigen Fähigkeiten, um die Forschung durchzuführen.