El papel de los eicosanoides en las acciones cardiovasculares de las nanopartículas inhaladas (ECOARM)

Este estudio investigará los efectos biológicos de la inhalación de diferentes nanopartículas en voluntarios sanos. Compararemos 4 tipos diferentes de nanopartículas: nanopartículas de escape diésel (una nanopartícula con una mezcla compleja de productos químicos), nanopartículas de negro de humo (una nanopartícula de carbono 'simple y limpia') y dos tamaños diferentes de óxido de grafeno (copos planos de carbono), así como la inhalación de aire filtrado para comparar. Los voluntarios se dividirán al azar en 2 grupos y cada uno estará expuesto a 3 nanopartículas, por separado en un orden aleatorio, con al menos 2 semanas entre las exposiciones (estudio de cohorte con diseño cruzado aleatorio doble ciego).

Visita de cribado Se reclutarán 30 voluntarios sanos no fumadores. El voluntario asistirá a una visita de selección en el Centro de Investigación Clínica (CRF) en el Royal Infirmary of Edinburgh (RIE). Se confirmará la elegibilidad y se tomará el consentimiento. Se realizarán mediciones de referencia de la función pulmonar (FEV1, FVC), presión arterial y bioquímica sanguínea. Se le pedirá al participante que realice una breve prueba de ejercicio en una bicicleta estacionaria para determinar la carga de trabajo de la bicicleta para el estudio principal.

Visita de estudio En cada visita se tomarán medidas de referencia en el CRF. El participante será llevado a una instalación móvil para respirar un nivel establecido de nanopartículas (concentración objetivo de 200 microgramos por metro cúbico) a través de una máscara facial durante 2 horas mientras practica ciclismo intermitentemente. La cámara de exposición móvil permite a los voluntarios inhalar contaminantes del aire específicos (típicos de un entorno urbano), nanopartículas o gases en concentraciones precisas mientras hacen ejercicio. Las nanopartículas se obtendrán como materiales de referencia estándar o mediante síntesis personalizada en el Instituto Nacional de Grafeno de la Universidad de Manchester. Todas las suspensiones de nanopartículas están bien caracterizadas, libres de contaminación y han sido ampliamente probadas en modelos preclínicos.

Después de la exposición, el participante volverá al CRF y se volverá a medir la función pulmonar y la presión arterial. Se extraerá sangre a través de una cánula en una vena grande del brazo en tiempos establecidos después de la exposición (15 min, 2 h, 4 h) para medir los eicosanoides y otros indicadores de una respuesta hematológica (p. ej., una respuesta inflamatoria). La sangre se extraerá lentamente (10 ml/min durante 5 min) a través de un tubo en un pequeño equipo llamado Cámara Badimon que da una medida de la rapidez con la que se coagula la sangre. Luego, se medirá la capacidad de respuesta de los vasos sanguíneos del brazo mediante una técnica llamada pletismografía del antebrazo. Aquí los manguitos se inflan alrededor de la muñeca y la parte superior del brazo y el flujo de sangre se mide con un medidor sensible alrededor del antebrazo. Se infundirán dos medicamentos vasodilatadores diferentes (acetilcolina y nitroprusiato de sodio) en una arteria del brazo para ver cómo la exposición a las nanopartículas ha alterado la forma en que los vasos sanguíneos del brazo responden a estos medicamentos. También se tomará sangre después de cada medicamento para medir las sustancias que se liberan de la pared de las arterias para dar una indicación adicional de la salud de la arteria. Se retirará la cánula y se volverán a medir la función pulmonar y la presión arterial. El participante podrá descansar, provisto de comida y bebida, antes de salir del hospital.

Se utilizarán muestras biológicas (sangre y orina) para medir una variedad de parámetros cardiovasculares en el RIE y la Universidad de Edimburgo. El punto final principal del estudio es la medición de un panel de mediadores lipídicos llamados eicosanoides, que será realizado por nuestros colaboradores de la Universidad de Highlands and Islands que cuentan con instalaciones lipidómicas especializadas y experiencia en esta área.

Protocolo abreviado Se reclutarán 12 voluntarios adicionales para realizar una versión abreviada del protocolo principal. El protocolo es idéntico al anterior con la excepción de que se han eliminado el flujo sanguíneo del antebrazo, el estudio de Badimon y el punto temporal t=4. Estos estudios se utilizarán para permitir un seguimiento adicional del efecto de las nanopartículas durante las visitas iniciales.