Circadian Rhythm Disruption Effects on Smoke Inhalation

Teilnehmer: Gesunde Männer im College-Alter (n = 15), frei von Schlafstörungen und ohne kürzliche Transmeridian-Reise (innerhalb der letzten 2 Wochen) werden für diese Studie rekrutiert. Die Teilnehmer füllen Chronotyp-Fragebögen (Morningness-Eveningness Questionnaire; MEQ, Munich Chronotype Questionnaire; MCTQ) aus, um intermediäre Chronotypen zu ermitteln. Dadurch wird die Auswirkung der zirkadianen Präferenz auf die morgendliche Rauchexposition minimiert. Anschließend werden die Teilnehmer mit Aktivitätsmonitoren (ActiCal) ausgestattet, um Schlaf und körperliche Aktivität während der gesamten Versuchsdauer zu überwachen. Die Teilnehmer werden gebeten, mindestens 3 Tage vor den experimentellen Studien einen normalen Schlafrhythmus einzuhalten und zur Überprüfung ein Schlafprotokoll zu führen.

Experimentelle Studien: Die Teilnehmer werden 2 experimentellen Studien in einem randomisierten Cross-Over-Design unterzogen, mit mindestens 1 Woche Auswaschzeit zwischen den Studien; 1) NS-250: Normaler Schlaf mit Exposition gegenüber Holzrauch bei 250 µg/m^3 und RS-250: Eingeschränkter Schlaf bei Exposition gegenüber Holzrauch bei 250 µg/m^3. Die Teilnehmer haben während der NS-Studien (22:00-06:00) eine 8-stündige Schlafmöglichkeit in ihrem eigenen Zuhause und während der RS-Studien (00:00-04:00) eine 4-stündige Schlafmöglichkeit. In allen Studien melden sich die Teilnehmer am Morgen nach der experimentellen Schlafnacht um 07:30 Uhr im Labor. Die PM-Exposition erfolgt von 08:00 bis 08:45 Uhr, während Sie mit 70 % Herzfrequenzreserve (HRR) Rad fahren, um die körperlichen Anforderungen der Brandbekämpfung zu simulieren.

Ausgeatmetes Atemkondensat (EBC): EBC wird mit standardisierten 10-Minuten-Sammeltechniken gesammelt. Um die Probenintegrität für potenziell labile Biomarker (z. B. oxidativer Stress) zu bewahren, wird der pH-Wert der Probe unmittelbar vor dem Aliquotieren in mehrere Kryoröhrchen (500-700 µl), dem Schockgefrieren und der Lagerung bei -80 °C bis zum weiteren Assay gemessen. Standardisierte Biomarker-Panels für oxidativen Stress und Entzündungen werden mit einem Single-Thaw-Ansatz durchgeführt.

Analyse von entzündlichen Biomarkern: Blut wird vor (PRE) und unmittelbar nach (POST) der PM2,5-Exposition in heparinisierten Vacutainern gesammelt und zur Plasmaentnahme heruntergeschleudert. Plasma wird auf entzündliche Biomarker (Interleukin (IL)-6, Tumornekrosefaktor (TNF)-α, Pentraxin-3 und C-reaktives Protein (CRP)) unter Verwendung von standardmäßigen enzymgekoppelten Immunosorbent-Assays (ELISA) untersucht.

Bewertung des circadianen Rhythmus: Während des gesamten experimentellen Protokolls werden circadiane Rhythmen auf zwei Arten bewertet; 1) Aktigraphie und 2) Clock-Genexpression in bukkalen Zellabstrichen. Acticas werden durchgehend getragen, um Schlafvariablen (Timing, Dauer, Qualität) zu erfassen. Die Clock-Genexpression (CLOCK, BMAL1, PER2) wird in Abstrichen von der Wange in 6-Stunden-Intervallen (00:00, 06:00, 12:00, 18:00) gemessen, um die Auswirkungen von Schlafentzug auf das Molekül zu beurteilen circadianer Rhythmus. Wangenabstriche werden bis zur Isolierung sofort in RNA-Stabilisierungspuffer gelegt. Um 00:00 Uhr entnommene Abstriche werden mit minimaler Lichteinwirkung durchgeführt, um Schlafstörungen zu vermeiden. Diese Methoden wurden früher verwendet, um normalen und gestörten Schlaf zu beurteilen.