Die Rolle von Eicosanoiden bei den kardiovaskulären Wirkungen von eingeatmeten Nanopartikeln (ECOARM)

Diese Studie wird die biologischen Wirkungen der Inhalation verschiedener Nanopartikel bei gesunden Probanden untersuchen. Wir werden 4 verschiedene Arten von Nanopartikeln vergleichen: Dieselabgas-Nanopartikel (ein Nanopartikel mit einer komplexen Mischung von Chemikalien), Ruß-Nanopartikel (ein „einfaches, sauberes“ Kohlenstoff-Nanopartikel) und zwei verschiedene Größen von Graphenoxid (flache Kohlenstoffflocken). sowie das Einatmen von gefilterter Luft zum Vergleich. Die Freiwilligen werden nach dem Zufallsprinzip in 2 Gruppen aufgeteilt und jede wird 3 Nanopartikeln ausgesetzt, getrennt in einer randomisierten Reihenfolge, mit mindestens 2 Wochen zwischen den Expositionen (Kohortenstudie mit doppelblindem, randomisiertem Cross-Over-Design).

Screening-Besuch 30 gesunde, nicht rauchende Freiwillige werden rekrutiert. Der Freiwillige wird an einem Screening-Besuch in der Clinical Research Facility (CRF) der Royal Infirmary of Edinburgh (RIE) teilnehmen. Die Berechtigung wird bestätigt und die Zustimmung eingeholt. Grundlinienmessungen der Lungenfunktion (FEV1, FVC), des Blutdrucks und der Blutbiochemie werden durchgeführt. Der Teilnehmer wird gebeten, einen kurzen Belastungstest auf einem stationären Fahrrad durchzuführen, um die Fahrradbelastung für die Hauptstudie zu ermitteln.

Studienbesuch Bei jedem Besuch werden Ausgangsmessungen am CRF durchgeführt. Der Teilnehmer wird zu einer mobilen Einrichtung gebracht, um beim intermittierenden Radfahren zwei Stunden lang über eine Gesichtsmaske eine festgelegte Menge an Nanopartikeln (Zielkonzentration von 200 Mikrogramm pro Kubikmeter) einzuatmen. Die mobile Expositionskammer ermöglicht es Freiwilligen, während des Trainings bestimmte Luftschadstoffe (typisch für eine städtische Umgebung), Nanopartikel oder Gase in genau definierten Konzentrationen einzuatmen. Nanopartikel werden als Standard-Referenzmaterialien oder durch kundenspezifische Synthese am National Graphene Institute an der University of Manchester erhalten. Alle Suspensionen von Nanopartikeln sind gut charakterisiert, kontaminationsfrei und wurden in präklinischen Modellen ausgiebig getestet.

Nach der Exposition wird der Teilnehmer zur CNI zurückkehren und die Lungenfunktion und den Blutdruck erneut messen. Blut wird durch eine Kanüle in einer großen Armvene zu festgelegten Zeiten nach der Exposition (15 min, 2 h, 4 h) zur Messung von Eicosanoiden und anderen Indikatoren einer hämatologischen Reaktion (z. B. einer Entzündungsreaktion) entnommen. Blut wird langsam (10 ml/min für 5 min) durch ein Röhrchen in ein kleines Gerät namens Badimon Chamber entnommen, das ein Maß dafür liefert, wie leicht das Blut gerinnt. Die Reaktionsfähigkeit der Blutgefäße im Arm wird dann mit einer Technik namens Unterarmplethysmographie gemessen. Hier werden Manschetten um das Handgelenk und den Oberarm aufgeblasen und der Blutfluss mit einem empfindlichen Messgerät um den Unterarm gemessen. Zwei verschiedene gefäßerweiternde Medikamente (Acetylcholin und Natriumnitroprussid) werden in eine Arterie im Arm infundiert, um zu sehen, wie die Exposition gegenüber Nanopartikeln die Reaktion der Blutgefäße des Arms auf diese Medikamente verändert hat. Blut wird auch nach jedem Medikament entnommen, um Substanzen zu messen, die von der Arterienwand freigesetzt werden, um weitere Hinweise auf die Gesundheit der Arterie zu geben. Die Kanüle wird entfernt und Lungenfunktion und Blutdruck werden erneut gemessen. Dem Teilnehmer wird erlaubt, sich auszuruhen, versorgt mit Essen und Trinken, bevor er das Krankenhaus verlässt.

Biologische Proben (Blut und Urin) werden verwendet, um eine Reihe von kardiovaskulären Parametern am RIE und der University of Edinburgh zu messen. Der primäre Endpunkt der Studie ist die Messung eines Panels von Lipidmediatoren namens Eicosanoide, die von unseren Mitarbeitern an der University of Highlands and Islands durchgeführt wird, die über spezialisierte lipidomische Einrichtungen und Erfahrung auf diesem Gebiet verfügen.

Verkürztes Protokoll Weitere 12 Freiwillige werden rekrutiert, um eine verkürzte Version des Hauptprotokolls durchzuführen. Das Protokoll ist mit dem obigen identisch, mit der Ausnahme, dass der Blutfluss im Unterarm, die Badimon-Studie und der Zeitpunkt t = 4 entfernt wurden. Diese Studien werden verwendet, um eine zusätzliche Überwachung der Wirkung von Nanopartikeln während der ersten Besuche zu ermöglichen.