El efecto de la exposición al ozono de bajo nivel en voluntarios sanos (Lowoz)

Se ha informado que los niveles bajos de endotoxina y O3 preparan las respuestas de las vías respiratorias para otros estímulos, siendo un ejemplo notable la respuesta de fase inmediata y tardía al alérgeno. Asimismo, los estudios epidemiológicos indican que los niveles de O3 por debajo de los estándares actuales de calidad del aire para el ozono todavía están relacionados con la exacerbación de la enfermedad del tracto respiratorio. A nivel celular, tanto la endotoxina como los oxidantes pueden estimular las células inflamatorias de modo que se mejore la respuesta a los estímulos inhalados posteriormente. Esto ha llevado a la idea de que el ozono también puede mejorar la respuesta a la endotoxina y viceversa. Como se muestra en nuestros datos preliminares, hemos examinado cuidadosamente la respuesta a niveles bajos de endotoxina inhalada y hemos descubierto que una dosis de 10 000 UE mejora la función fagocítica de los macrófagos, monocitos y PMN y modifica la expresión de los receptores de superficie celular (CD11b, CD14 ), y altera los niveles de IL-13 en el esputo sin causar la entrada de PMN a las vías respiratorias. Este estudio tiene un diseño similar, pero evaluará los efectos del ozono a un nivel de exposición más bajo en lugar de la endotoxina.

Se ha pensado que los monocitos y los macrófagos no intervienen en la respuesta al ozono porque los macrófagos recuperados de las vías respiratorias de las personas expuestas al ozono tenían respuestas atenuadas a estímulos como el zimosano opsonizado u otros ligandos, e in vitro, la exposición de los macrófagos al ozono también los vuelve hipo-respuesta a otros estímulos, incluyendo la endotoxina. Hay acuerdo general en que la respuesta de las vías respiratorias a la endotoxina está mediada principalmente por acciones sobre macrófagos y monocitos. Sin embargo, los monocitos se adaptan a la endotoxina con exposición previa a la endotoxina, y la presencia crónica de endotoxina (es decir, en la sepsis) también induce tolerancia al efecto de la exposición adicional a la endotoxina. Por lo tanto, la supresión de la función de los monocitos/macrófagos por el ozono puede no ser una prueba adecuada de que estas células no participen en la inflamación de las vías respiratorias inducida por el ozono.

También se ha argumentado que debido a que el ozono hace que las células epiteliales generen mediadores como IL-8, que es un potente quimioatrayente para los PMN, la respuesta al ozono se orquestó principalmente a través de estas células. Sin embargo, hay datos que respaldan el papel de los macrófagos en respuesta al ozono. Además, las células epiteliales producen ligandos endógenos inducidos por el estrés, muchos de los cuales se sabe que se generan después de la exposición al ozono, que podrían interactuar con el complemento inmunitario innato (p. ej., CD14, TLR4), (p. ej. CR3) u otros receptores en las células mononucleares de las vías respiratorias. Un experimento inicial realizado por nuestro grupo muestra que la provocación con ozono de cultivos de células epiteliales primarias (desarrolladas a partir de muestras epiteliales nasales de voluntarios) produce sobrenadantes que activan la COX2 e inducen la secreción de IL-6 de los monocitos de sangre periférica, lo que indica el potencial de una reacción epitelial inducida por O3. ligando derivado de monocitos. Para abordar la cuestión de si la exposición a niveles bajos de ozono modifica la biología de los fagocitos de las vías respiratorias (determinada principalmente por la expresión de marcadores de superficie celular, la función de los fagocitos y la capacidad de respuesta de las endotoxinas), este estudio será similar al detallado para la endotoxina solamente. nivel de exposición al ozono para determinar si se puede identificar una dosis de cebado que modifique la biología de los monocitos pero que esté por debajo del umbral para inducir una respuesta de neutrófilos en las vías respiratorias.

La exposición al ozono tan bajo como 0,12 ppm durante 1 hora sin ejercicio puede estimular la respuesta al alérgeno, pero por lo demás no es una dosis muy eficaz para la inducción de cambios inflamatorios o de la función pulmonar. 0,12 ppm de O3 durante 2 horas con 1 hora de ejercicio intermitente tampoco produce inflamación de las vías respiratorias, pero da como resultado la generación de un producto de salicilato en voluntarios que recibieron dosis de aspirina, que se ha propuesto como marcador de la exposición al O3. Utilizando estos y otros estudios similares como guía, realizaremos un estudio en el que los voluntarios se someterán a una exposición de 0,12 ppm de ozono durante 2 horas con ejercicio moderado e intermitente (para producir una ventilación de 35 l/min durante una duración total del ejercicio de 1 hora). Examinaremos los niveles de neutrófilos en esputo (% PMN y PMN/mg de esputo), la expresión de marcadores de superficie celular (CD11b, CD14) en esputo y células inflamatorias sanguíneas (monocitos, macrófagos (esputo), fagocitosis y respuesta de citoquinas a la estimulación de endotoxinas, 6 horas después de la exposición al ozono.

Llevaremos a cabo un análisis intermedio después de haber completado el estudio en 6 voluntarios para determinar si hemos identificado un nivel de ozono que probablemente modifique la función de las células mononucleares sin neutrofilia significativa. Si 0,12 ppm de ozono durante 2 horas parece inducir una respuesta de cebado, ningún cambio en la respuesta de PMN y alguna modificación de la biología de los monocitos, continuaremos con esa dosis. Si vemos un aumento en los PMN, reenfocaremos el protocolo para desafiar a los voluntarios con 0,08 ppm de O3 durante 2 horas con ejercicio moderado. Si no hay respuesta a nivel de macrófagos, desafiaríamos a los voluntarios con 0,2 ppm durante 2 horas.

Múltiples estudios han relacionado el ozono con una mayor morbilidad y mortalidad. Una posible explicación es la disminución de la variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC). En pacientes hospitalizados, la HRV disminuida se ha correlacionado directamente con una mayor mortalidad en múltiples condiciones. Los estudios recientes completados aquí han relacionado el material particulado con la disminución de la HRV. En este estudio evaluaremos la variabilidad de la frecuencia cardíaca de cada sujeto mediante la monitorización ambulatoria de ECG.

Hipótesis

1. El ozono de bajo nivel preparará los macrófagos/monocitos de las vías respiratorias para que respondan mejor a los estímulos inflamatorios, incluidas las endotoxinas y el zimosano opsonizado.
2. El ozono de bajo nivel mejorará la función de los monocitos y macrófagos de las vías respiratorias y la sangre, e inducirá algunas alteraciones en algunos marcadores de la superficie celular.