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Trans-Mittelohr-Schleimhaut-Gasaustauschprojekt 1, spezifisches Ziel 1

16. Februar 2019 aktualisiert von: Cuneyt M. Alper

Regulierung des Mittelohrdrucks bei Gesundheit und Krankheit: Gasangebot, -nachfrage und Gasgleichgewicht im Mittelohr – Spezifisches Ziel 1

Diese Studie wird die Geschwindigkeit messen, mit der sich Gase zwischen dem Luftraum des Mittelohrs und dem Blut bewegen, das durch die Mittelohrschleimhaut fließt. Das Mittelohr ist eine starre biologische Gastasche, die sich hinter dem Trommelfell befindet und mit den gleichen Gasen wie in der Luft gefüllt ist, hauptsächlich Sauerstoff (O), Stickstoff (N) und Kohlendioxid (CO2), jedoch in unterschiedlichen Anteilen. Das Mittelohr ist von einer dünnen Zellschicht ausgekleidet, die über Geweben liegt, die die Blutgefäße umgeben. Das Blut, das durch die Mittelohrschleimhaut fließt, enthält ebenfalls dieselben Gase, jedoch in unterschiedlichen Anteilen sowohl aus der Atmosphäre (Raumluft) als auch aus dem Mittelohr. Aufgrund der Unterschiede in den Anteilen dieser Gase neigt jedes Gas dazu, zwischen dem Mittelohr und dem Blut zu fließen und versucht, die Anteile der Gase in diesen Kompartimenten gleich zu machen. Dieser Gasstrom zum und vom Mittelohr verändert den Mittelohrdruck. Sinkt der Mittelohrdruck weit unter den Luftdruck der Atmosphäre, wird das Hörvermögen beeinträchtigt und es kann sich Flüssigkeit im Mittelohr ansammeln. Es wird erwartet, dass sich jedes unterschiedliche Gas mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zwischen dem Mittelohr und dem Blut bewegt, aber es ist nicht bekannt, wie diese Geschwindigkeiten für eines der Gase sind. Es wird auch erwartet, dass diese Geschwindigkeiten für Ohren mit Mittelohrerkrankung und solche ohne Mittelohrerkrankung unterschiedlich sein werden. In dieser Studie messen wir die Geschwindigkeit des Austauschs von Stickstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid in beide Richtungen zwischen Mittelohr und Blut. Dazu wird das Gasgemisch im Mittelohr so verändert, dass sich bei jedem Versuch nur ein Gas bewegt und anschließend die Veränderung der Gasmenge im Mittelohr gemessen. Dies kann mit einem speziellen Instrument namens Massenspektrometer erfolgen, wenn sich im Trommelfell ein offenes, funktionierendes Paukenröhrchen (Beatmungsröhrchen), ein kleines Kunststoffröhrchen, befindet. Für alle Teilnehmer dieser Studie führen wir 6 Experimente durch, die jeweils etwa 2 Stunden dauern, um die Geschwindigkeit des Stickstoff-, Sauerstoff- und Kohlendioxidflusses zu messen. Probanden mit und ohne Paukenröhrchen werden rekrutiert. Personen ohne Tubus wird zu Studienzwecken ein Tubus in ein Ohr eingeführt und am Ende der Studie wieder entfernt; diese Probanden werden wöchentlich beobachtet, bis das Loch im Trommelfell (dort, wo der Tubus war) geschlossen ist.

Studienübersicht

Status

Abgeschlossen

Bedingungen

Gasaustausch im Mittelohr

Intervention / Behandlung

Detaillierte Beschreibung

Eine angemessene Druckregulierung des Mittelohrs (ME), definiert als die Aufrechterhaltung eines gesamten ME-Drucks auf ungefähr Umgebungsniveau, ist für ein normales Hören und die Erhaltung der ME-Gesundheit erforderlich. Der Mechanismus der ME-Druckregulierung besteht aus zwei unterschiedlichen Komponenten, die den gesamten ME-Gasdruck beeinflussen: der Bolus, der gesamte gradientengesteuerte Austausch von Gasen zwischen der ME und dem Nasopharynx während aktiver, vorübergehender Öffnungen der Eustachischen Röhre (ET) und der passive Partialdruck Gradientengesteuerter diffusiver Gasaustausch zwischen der ME-Höhle und angrenzenden Kompartimenten, einschließlich des lokalen Blutes über die ME-Schleimhaut (MEM) und der Umgebung über das Trommelfell. Die grundlegende Physiologie des Gastransfers durch den ET ist gut etabliert und ein langsamer bis vernachlässigbarer Gasaustausch über das normale und entzündete Trommelfell wurde für Chinchillas, Katzen und Affen gemessen und von uns für Menschen bestätigt. Im Gegensatz dazu sind die Eigenschaften des transMEM-Gasaustauschs umstritten. Mathematische Modellierung zeigt, dass der transMEM-Gasaustausch die ME-Druckbahn zwischen ET-Öffnungen steuert und die relativen Austauschraten für die verschiedenen physiologischen Gase die Nachfrage definieren, die an die ET für ME-Gasnachschub gestellt wird. Hier messen wir empirisch die transMEM ME-zu-Blut- und Blut-zu-ME-Austauschkonstanten für die physiologischen Gase bei Menschen mit normalen und entzündeten MEMs. Zu diesem Zweck wurden insgesamt 20 ansonsten gesunde erwachsene Probanden, 10 ohne signifikante Anamnese einer ME-Ohrerkrankung (Gruppe-1) und 10 mit mindestens 1 funktionellem Beatmungsschlauch (VT) wegen bestehender ME-Erkrankung eingesetzt (Gruppe-2). Bei Probanden der Gruppe 1 wird in der Forschungsklinik unter örtlicher Betäubung ein VT eingesetzt, und für alle Probanden wird ein maßgefertigter Acryl-Ohrstöpsel hergestellt und mit einem Sensor zum Messen des Drucks, einer Spritze zum Einstellen des Systemdrucks und Mikro- Schläuche, um eine regelmäßige Gasprobenahme mit Zusammensetzungsanalyse durch ein Online-Massenspektrometer zu ermöglichen. Alle Probanden werden einer Reihe von sechs transMEM-Gasaustauschexperimenten unterzogen, wobei jedes Experiment darauf ausgelegt ist, einen ME-zu-Blut- oder einen Blut-zu-ME-Partialdruckgradienten für eines der 3 physiologischen Gase, N2, O2 oder CO2, herzustellen. Bei jedem Experiment wird der Ohrstöpsel in den Gehörgang eingeführt und darin versiegelt. Der Ohrstöpsel wird über Ventile an eine Leitung angeschlossen, die zum Massenspektrometer und zu einer Gasquelle bekannter Zusammensetzung führt, und das System (Ohrstöpsel + ME) wird mit einem für das Experiment spezifischen Testgas gespült. Dann wird der Ohrstöpsel an der Gasquelle geschlossen, und für die Dauer des Experiments von 60 bis 90 Minuten wird der Systemdruck kontinuierlich aufgezeichnet und ME-Gasproben werden in 10-Minuten-Intervallen zur Analyse der Zusammensetzung entnommen. Die Daten werden transformiert, um die transMEM-Leitfähigkeit (Austauschkonstante) für das Testgas abzuschätzen. Am letzten Tag der Versuchsreihe werden die Probanden der Gruppe 2 entlassen; Bei Probanden der Gruppe 1 wird ihr VT entfernt und sie werden dann wöchentlich beobachtet, bis die Perforation des Trommelfells verheilt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die vor der VT-Einlage durchgeführte Audiometrie wiederholt. Die Ergebnisse werden verwendet, um unsere mathematischen Modelle der ME-Druckregulation zu vervollständigen, wenn die ME von Gesundheit zu Krankheit übergeht. Diese empirischen Daten werden auch verwendet, um bestimmte Hypothesen in Bezug auf die Beschränkungen, die dem Austausch jeder Gasart auferlegt werden, und in Bezug auf die Richtungssymmetrie der Austauschprozesse zu bewerten.

Studientyp

Interventionell

Einschreibung (Tatsächlich)

Phase

Phase 1

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienorte

Vereinigte Staaten
- Pennsylvania
  - Pittsburgh, Pennsylvania, Vereinigte Staaten, 15213
    - Middle Ear Physiology Laboratory, University of PIttsburgh

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

18 Jahre bis 50 Jahre (Erwachsene)

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Nein

Studienberechtigte Geschlechter

Alle

Beschreibung

Einschlusskriterien:

Ansonsten gesunde Erwachsene im Alter von 18 bis 50 Jahren
Keine Vorgeschichte einer signifikanten ME-Erkrankung; intaktes Trommelfell (nur Gruppe 1)
Funktionelle Paukenröhrchen oder chronische Perforation nach Extrusion des Röhrchens; Tubusplatzierung wegen Mittelohrerguss/Eustachische Röhrenfunktionsstörung (Gruppe 2)
Keine Vorgeschichte früherer ME-Operationen außer Beatmungstuben (Gruppe 2),
Kann Studienrisiken verstehen und eine schriftliche Einverständniserklärung abgeben

Ausschlusskriterien:

Haben Sie ein chronisches Gesundheitsproblem
Haben Sie ME-Flüssigkeit oder Otitis media (OM) zum Zeitpunkt der Vorstellung zum Einführen des Beatmungsschlauchs (nur Gruppe 1)
Lassen Sie zum Zeitpunkt des Tests eine Drainage durch das Belüftungsrohr laufen
Zum Zeitpunkt des Tests eine Erkältung oder allergische Rhinitis haben
Einnahme von verschreibungspflichtigen Medikamenten mit Ausnahme von Medikamenten zur Empfängnisverhütung
Haben Sie eine bekannte oder vermutete Allergie / Nebenwirkung auf eines der Studienmedikamente, die zur Vorbereitung des Trommelfells für die Einführung des Beatmungsschlauchs verwendet werden (nur Gruppe 1)
Haben Sie eine Hörschwelle >15 dB oder eine Luft-Knochen-Lücke >10 dB bei einer der Sprachfrequenzen (nur Gruppe 1)

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

Hauptzweck: Grundlegende Wissenschaft
Zuteilung: Nicht randomisiert
Interventionsmodell: Crossover-Aufgabe
Maskierung: Keine (Offenes Etikett)

Anzahl der Arme

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm	Intervention / Behandlung
Sonstiges: Gruppe 1 – keine Mittelohrentzündung in der Vorgeschichte keine Vorgeschichte einer Mittelohrentzündung	Arzneimittel: 6 % CO2, 25 % O2, Rest N2 Exposition des Mittelohrs gegenüber Gas Arzneimittel: 6 % CO2, 0 % O2, Rest N2 Exposition des Mittelohrs gegenüber Gas Arzneimittel: 20 % CO2, 6 % O2, Rest N2 Exposition des Mittelohrs gegenüber Gas Arzneimittel: 0 % CO2, 6 % O2, Rest N2 Exposition des Mittelohrs gegenüber Gas Arzneimittel: 6 % CO2, 6 % O2, Rest N2 Exposition des Mittelohrs gegenüber Gas Arzneimittel: 6 % CO2, 6 % O2, 0 % N2, Rest Argon Exposition des Mittelohrs gegenüber Gas
Sonstiges: Gruppe 2 – offener Tympanostomieschlauch mindestens 1 offenes Paukenröhrchen	Arzneimittel: 6 % CO2, 25 % O2, Rest N2 Exposition des Mittelohrs gegenüber Gas Arzneimittel: 6 % CO2, 0 % O2, Rest N2 Exposition des Mittelohrs gegenüber Gas Arzneimittel: 20 % CO2, 6 % O2, Rest N2 Exposition des Mittelohrs gegenüber Gas Arzneimittel: 0 % CO2, 6 % O2, Rest N2 Exposition des Mittelohrs gegenüber Gas Arzneimittel: 6 % CO2, 6 % O2, Rest N2 Exposition des Mittelohrs gegenüber Gas Arzneimittel: 6 % CO2, 6 % O2, 0 % N2, Rest Argon Exposition des Mittelohrs gegenüber Gas

Teilnehmergruppe / Arm