Die Wirkung von eingeatmetem Stickoxid auf den Totraum bei COPD

Diese Studie wird 20 aktuelle oder ehemalige Raucher rekrutieren, die die Kriterien für eine leichte chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD), gemessen durch Lungenfunktionstests, erfüllen. Die Teilnahme ist freiwillig und die Teilnehmer können jederzeit von der Studie zurücktreten.

Verfahren:

Allgemeine ärztliche Untersuchung: Alle Teilnehmer werden einer körperlichen Untersuchung durch einen Arzt unterzogen. Begleitmedikationen werden ebenso erfasst wie Körpergröße und -gewicht; Blutdruck; Herzfrequenzrhythmus unter Verwendung eines 12-Kanal-Elektrokardiogramms (EKG); und Blutsauerstoffsättigung. Der Arzt wird alle Kontraindikationen für Belastungstests identifizieren, die eine sichere Teilnahme verhindern würden.

Lungenfunktionstests: Zu den Standard-Lungenfunktionstests gehören: Spirometrie (Messung des Atemflusses während eines maximalen Atemzugs nach außen); Bodyplethysmographie (Messung des Lungenvolumens); Diffusionskapazität für Kohlenmonoxid (DLCO; Messung des Gasaustauschs über die Lunge); Manöver des maximalen Inspirationsdrucks (MIP) und des maximalen Exspirationsdrucks (MEP) (Beurteilung der Stärke der Atemmuskulatur); und Impulsoszillometrie (IOS; Messung der Lungenmechanik). Jeder Test wird mindestens 2-3 Mal durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse konsistent sind. Bei allen Tests atmet der Teilnehmer durch ein Gummimundstück mit Nasenklammern, um den Nasengang zu verschließen.

Kardiopulmonale Belastungstests: Die Teilnehmer führen bei jedem Besuch Übungen auf einem stationären Fahrrad durch. Während des Trainings atmen sie durch ein Mundstück mit Nasenclips, was die Aufzeichnung physiologischer Variablen während des gesamten Trainings Atemzug für Atemzug ermöglicht. Für jeden Test beginnt der Teilnehmer damit, dass er ungefähr 6 Minuten lang in Ruhe auf dem Fahrrad sitzt (kein Treten), um ein konsistentes Maß für seine Grundatmung zu ermitteln. Sie beginnen dann 1 Minute lang ohne Widerstand zum Aufwärmen in die Pedale zu treten. Die Belastung wird dann entweder jede Minute um 10 Watt erhöht (Besuch 1) oder auf eine konstante Arbeitsgeschwindigkeit, die für 4 Minuten beibehalten wird (Besuche 2-5). Alle 2 Minuten wird der Teilnehmer aufgefordert, vollständig einzuatmen (ein Manöver der Inspirationskapazität (IC)). Der Teilnehmer wird auch gebeten, anhand einer 10-Punkte-Borg-Skala seine Atembeschwerden, seine Beinbeschwerden, das unangenehme Gefühl seiner Atmung und die Schwierigkeit des Ein- und Ausatmens zu bewerten.

Zwerchfell-EMG und Atemdruckmessungen: Vor dem Training wird ein topisches Anästhesiespray auf die Nasenwege und den Rachen aufgetragen und ein dünner Katheter (Durchmesser 2 mm) wird von erfahrenem Personal durch die Nase in den Rachen und in die Speiseröhre eingeführt (" Speiseröhre") und oberer Teil des Magens. Dieser Katheter misst die elektrische Aktivität (EMG) des Zwerchfells, die nützliche Informationen über den inspiratorischen Atemantrieb liefert. Es misst auch den Druck in der Speiseröhre in der Brust sowie im Magen, was nützliche Informationen über die Arbeit der Atmung und die Atemmechanik liefert.

Blutentnahme: Vor dem Training, in 2-Minuten-Intervallen während des Trainings und nach dem Training werden kleine Blutproben aus dem Ohrläppchen entnommen. Das Ohrläppchen des Teilnehmers wird mit einem warmen, feuchten Tuch (das eine ausreichende Durchblutung der Hautoberfläche sicherstellt) während der Grundruhezeit und des Trainings gewärmt. Mit einer Lanzette (ähnlich einer sehr feinen Nadelspitze) wird eine sehr kleine Punktion vorgenommen, und das Blut wird in kleinen Glasröhrchen mit einer Größe von < 1 mm gesammelt. Diese Proben werden auf ihren Blutgasgehalt (Sauerstoff und Kohlendioxid) analysiert, Variablen, die zur Berechnung des Totraums benötigt werden (der Anteil der Lunge, der nicht ausreichend am Gasaustausch teilnehmen kann).

Studiendesign: Dies wird eine monozentrische, randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Crossover-Studie sein, die die Auswirkungen von inhaliertem Stickstoffmonoxid auf die Intensität der Atemnot und die physiologischen Reaktionen auf eine standardisierte Übungsaufgabe bewertet. Nach schriftlicher Einverständniserklärung absolvieren die Teilnehmer 5 Besuche, die jeweils am Morgen im Abstand von 2-7 Tagen durchgeführt werden.

Visite 1 (Screening): Die Teilnehmer werden von einem Studienarzt einer ausführlichen Anamnese und körperlichen Untersuchung unterzogen. Die COPD-Symptome der Teilnehmer werden auch anhand schriftlicher Standardfragebögen [modifizierte Dyspnoe-Skala des Medical Research Council (mMRC), Baseline Dyspnea Index (BDI) und COPD Assessment Test (CAT)] bewertet. Diese Fragebögen werden den Teilnehmern vom Studienpersonal erklärt und verwendet, um festzustellen, ob die Teilnehmer die Kriterien einer mittelschweren bis schweren aktivitätsbedingten Atemnot erfüllen. Die Teilnehmer werden dann einer Reihe von Lungenfunktionstests in Ruhe unterzogen, um die Lungenfunktion zu bestimmen. Die Teilnehmer absolvieren einen symptombegrenzten kardiopulmonalen Belastungstest mit zunehmender Arbeitsbelastung auf einem stationären Fahrrad, um ihre maximale Arbeitsleistung (Wmax) zu bestimmen. Der Teilnehmer wird so lange wie möglich auf dem Fahrrad trainieren, wobei der Widerstand alle 1 Minute um 10 Watt erhöht wird (siehe Beschreibung oben). Der Herzstatus wird durch ein 12-Kanal-EKG überwacht. Herzfrequenz, Sauerstoffsättigung (SpO2) und Blutdruck werden während des Trainings überwacht.

Besuche 2 & 3 (Run-In): Die Teilnehmer werden mit dem 4-minütigen standardisierten Zyklus-Belastungstest und dem Atemgerät vertraut gemacht, die für die verbleibenden Besuche durchgeführt werden. Dieser Fahrradbelastungstest wird bei konstanter Belastung durchgeführt. Der gewählte anfängliche Widerstand beträgt 75 % ihrer maximalen Arbeitsbelastung (Wmax; ermittelt aus dem Belastungstest in Besuch 1), wobei Anpassungen an der Belastung nach Bedarf vorgenommen werden. Das Ziel des resultierenden 4-minütigen Belastungstests ist es, ein standardisiertes Protokoll zu haben, das es den Teilnehmern ermöglicht, ausreichend atemlos zu werden, um die potenzielle therapeutische Wirkung von Stickstoffmonoxid zu beurteilen, ohne so intensiv zu sein, dass sie daran gehindert werden, den Test abzuschließen.

Besuche 4 und 5 (Behandlung): Die Teilnehmer absolvieren den 4-Minuten-Zyklus-Belastungstest mit der in den Besuchen 2 und 3 festgelegten Arbeitsgeschwindigkeit, während sie aus einem Gasgemisch atmen, das entweder aus 1) inhaliertem Stickstoffmonoxid (800 ppm) oder 2) besteht. Placebo (Raumluft), jeweils auf Hintergrund Raumluft (21 % Sauerstoff; Rest Stickstoff). Die Tests bei den Besuchen 4 und 5 umfassen detaillierte Messungen der elektrischen Aktivität des Zwerchfells (EMG) und respiratorische mechanische Messungen. Blutproben werden wie oben beschrieben entnommen: vor dem Training, in 2-Minuten-Intervallen während des Trainings und am Ende des Trainings.