Meccanismi degli effetti avversi vascolari mediati dalla N-acetilcisteina

In questo studio gli investigatori testano le seguenti ipotesi:

1. NAC provoca vasodilatazione dose-dipendente associata al rilascio di istamina in vivo.
2. Il rilascio di altri mediatori, noti per essere associati all'anafilassi, non si verifica durante le reazioni anafilattoidi alla NAC.
3. Il paracetamolo ha un ruolo protettivo contro le reazioni avverse NAC.

L'indagine di queste ipotesi nell'uomo è difficile. Sebbene le alterazioni cutanee locali della NAC intradermica siano state utilizzate per esaminare la dose-risposta nei pazienti, questo approccio non si presta a un'indagine dettagliata del meccanismo sottostante e non può essere utilizzato per esplorare l'effetto di alte concentrazioni di paracetamolo. Proponiamo di utilizzare un modello alternativo ben consolidato precedentemente utilizzato da noi per studiare i meccanismi coinvolti nella farmacodinamica della morfina nell'uomo mediante la misurazione del flusso sanguigno dell'avambraccio e della risposta cutanea dopo l'infusione intra-arteriosa. Il modello proposto consente la somministrazione di dosi molto inferiori a quelle utilizzate per via sistemica e quindi riduce al minimo il rischio di effetti sistemici indesiderati da NAC o paracetamolo. La somministrazione sicura di NAC intra-arterioso (fino a 300 mg/min, maggiore di quella prevista qui) è stata precedentemente dimostrata. I cambiamenti locali possono essere usati come surrogato degli effetti sistemici, come descritto in precedenza.

Adotteremo un approccio strutturato in 3 parti alle ipotesi di ricerca. Gli studi 1 e 2 mireranno a stabilire una curva dose-risposta e cercare prove di tachifilassi, misurando al contempo il livello di rilascio di istamina. La presenza di tachifilassi può aiutare a spiegare perché, in ambito clinico, la NAC può spesso essere reintrodotta in modo sicuro a seguito di una reazione. Nello studio 3, i ricercatori intendono condurre uno studio meccanicistico crossover controllato randomizzato a 4 vie. Questo esaminerà l'effetto farmacodinamico della NAC sia in presenza che in assenza di antagonisti dell'istamina (antistaminici) e di paracetamolo a basse e alte dosi. Questo studio consentirà anche di indagare su un possibile ruolo protettivo del paracetamolo.

Per tutti gli studi, i ricercatori recluteranno volontari maschi sani di età compresa tra 18 e 64 anni. I soggetti saranno non fumatori senza farmaci concomitanti. Saranno esclusi gli individui con comorbilità clinicamente significative come insufficienza cardiaca, ipertensione, iperlipidemia, diabete mellito, asma, coagulopatia o disturbi della coagulazione. I criteri di esclusione includeranno anche quegli individui che hanno avuto condizioni infettive o infiammatorie recenti o hanno donato sangue di recente (negli ultimi 3 mesi).

Ciascuno studio verrà eseguito in una stanza tranquilla a temperatura controllata mantenuta a 22-24ºC con soggetti sdraiati supini. I partecipanti avranno digiunato e si saranno astenuti da caffeina e tabacco per almeno 4 ore e dall'alcool per 24 ore prima di ogni studio.

I soggetti subiranno l'incannulazione dell'arteria brachiale in un braccio con un ago d'acciaio sterile di calibro 27 standard. I farmaci in studio verranno infusi tramite questa cannula. Il sangue verrà prelevato da entrambi i bracci infusi e di controllo tramite cannule venose di calibro 17 inserite in ciascun braccio in anestesia locale.

Dopo un periodo di introduzione di 30 minuti, il flusso sanguigno dell'avambraccio verrà misurato a intervalli di 6-10 minuti nei bracci infusi e non infusi mediante pletismografia dell'occlusione venosa utilizzando estensimetri al mercurio in silastico come descritto in precedenza.

I soggetti possono essere reclutati in più di uno studio a condizione che sia trascorsa almeno 1 settimana tra gli studi.

Studio 1: studio dose-risposta Saranno reclutati volontari sufficienti per completare 8 studi utilizzando un'infusione a dose crescente incrementale di NAC intra-arteriosa (6 dosi) per determinare una curva dose-risposta per la vasodilatazione arteriosa nell'avambraccio. Dopo un periodo di washout di 30 minuti per garantire un ritorno allo stato normale, questo verrà ripetuto per determinare se la risposta è coerente nel tempo. Lo studio 1 identificherà una dose da utilizzare nello studio 2 che provoca la massima vasodilatazione locale dell'avambraccio senza effetti sistemici (aumento del flusso sanguigno controlaterale dell'avambraccio, pressione sanguigna, frequenza cardiaca, arrossamento del viso).

La nostra ipotesi è che mentre si può osservare un aumento dell'istamina in risposta alla NAC, non sarà dimostrato alcun cambiamento negli altri mediatori comunemente associati alle reazioni anafilattiche. I campioni di sangue saranno ottenuti al basale, alla fine dello studio e ad intervalli di 10 minuti durante l'infusione della dose incrementale di NAC per includere ciascuna delle 6 dosi somministrate (totale 14 occasioni). Per massimizzare l'efficienza nell'affrontare la nostra ipotesi, intendiamo misurare l'istamina e la NAC in ogni momento. In ogni occasione verrà inoltre prelevato sangue sufficiente per la misurazione di altri potenziali mediatori dell'infiammazione, tra cui triptasi, vWF, tPA, IL-6, PGD2 e PGI2.

Studio 2: studio sulla tolleranza acuta La tolleranza acuta sarà studiata nello studio 2. Otto studi saranno completati utilizzando un'infusione costante di NAC per 60 minuti a una dose identificata nello studio 1. La vasodilatazione dell'avambraccio e il livello di rilascio di istamina saranno misurati ogni 10 minuti. Questo studio può aiutare a spiegare perché in ambito clinico la NAC può spesso essere reintrodotta in modo sicuro, senza complicazioni, a seguito di una reazione.

I campioni di sangue saranno ottenuti al basale, alla fine dello studio e ad intervalli di 10 minuti durante l'infusione di NAC (in totale 8 occasioni). L'istamina e la NAC saranno misurate in ogni punto temporale e il sangue conservato per la successiva misurazione di altri potenziali mediatori, se appropriato, in seguito ai risultati dello studio 1.

Studio 3: Studio meccanicistico

Lo studio 3 è uno studio crossover controllato randomizzato a 4 vie per indagare potenziali mediatori. Saranno reclutati soggetti sufficienti per completare 8 studi, con ogni volontario che parteciperà 4 volte. Ad ogni visita, i soggetti riceveranno un'infusione a dose crescente di NAC come descritto nello studio 1. Inoltre riceveranno anche uno di:

1. Co-infusione di soluzione fisiologica normale (controllo)
2. Co-infusione di antagonisti dell'istamina (antagonisti H1 e H2)
3. Co-infusione di paracetamolo a basso dosaggio per ottenere una concentrazione locale di <50 mg/l
4. Co-infusione di paracetamolo a dosi più elevate per ottenere una concentrazione locale di ~200 mg/l

I campioni di sangue saranno ottenuti al basale, alla fine dello studio e ad intervalli di 10 minuti durante l'infusione della dose incrementale di NAC per includere ciascuna delle 6 dosi somministrate (totale 8 occasioni). I dosaggi di istamina, NAC e paracetamolo saranno misurati in tutti i punti temporali. Il sangue verrà anche conservato per una successiva analisi degli altri mediatori, se appropriato in base ai risultati dello studio 1.

Farmaci Abbiamo precedentemente somministrato NAC intra-arterioso senza complicanze. Supponendo un flusso sanguigno dell'avambraccio di 50 ml/min, ci si aspetterebbe che un'infusione di 25 mg/min raggiunga una concentrazione locale di ~500 mg/l, simile alle concentrazioni di picco raggiunte durante il protocollo NAC per via endovenosa standard di 20 ore utilizzato in ospedale reparti. Intendiamo utilizzare un intervallo di 6 dosi incrementali a intervalli di 10 minuti per includere questa concentrazione: 1 mg/min, 5 mg/min, 10 mg/min, 50 mg/min, 100 mg/min e 200 mg/min. La velocità di infusione totale sarà mantenuta a 1 ml/min.

Gli antagonisti dell'istamina nell'attuale uso clinico non sono ancora stati somministrati in studi intra-arteriosi. Intendiamo utilizzare la clorfenamina (antagonista H1) e la ranitidina (antagonista H2). La somministrazione endovenosa (IV) di 10 mg di clorfenamina determina una concentrazione plasmatica di ~ 14 mcg/l. La somministrazione intrauterina di 1 mcg/min raggiungerebbe una concentrazione simile nell'avambraccio. Supponendo che la NAC causi vasodilatazione con un aumento del flusso sanguigno dell'avambraccio, i ricercatori propongono di somministrare 5 mcg/min per garantire il massimo blocco H1. Analogamente, la somministrazione endovenosa di 50 mg di ranitidina determina una concentrazione plasmatica di ~150 mcg/l. Ci si aspetterebbe che la somministrazione intrauterina di 7,5 mcg/min raggiunga una concentrazione simile nell'avambraccio. In presenza di un aumento del flusso sanguigno dell'avambraccio, i ricercatori propongono di somministrare 37,5 mcg/min.

La somministrazione endovenosa terapeutica di 1 g di paracetamolo determina una concentrazione plasmatica di ~12 mg/l. Per ottenere una concentrazione desiderata di ~ 25 mg/l, in presenza di un flusso sanguigno dell'avambraccio di 50 ml/min, i ricercatori intendono somministrare un'infusione IA di 1,25 mg/min. Per tenere conto della presenza di un aumento del flusso sanguigno dell'avambraccio, i ricercatori propongono di somministrare 4 mg/min IA di paracetamolo. Per ottenere una concentrazione di PA locale più elevata di ~ 200 mg/l, una concentrazione paragonabile a concentrazioni potenzialmente epatotossiche a seguito di sovradosaggio di PA, i ricercatori propongono di somministrare 30 mg/min di PA.

Cambiamenti della pelle I cambiamenti della pelle saranno valutati attraverso la valutazione dell'eritema o dell'edema nell'avambraccio registrato utilizzando la scala di Draize modificata. Ai soggetti verrà inoltre chiesto di esprimere soggettivamente l'intensità di qualsiasi prurito su una scala da 1 (nessun prurito) a 7 (prurito intenso).

Competenza disponibile Gli studi saranno condotti presso il Clinical Research Facility presso la Royal Infirmary di Edimburgo, che ha una vasta esperienza nell'esecuzione di tali studi. La maggior parte delle analisi sarà effettuata nei laboratori dell'Università di Edimburgo, che hanno esperienza in queste analisi. Il ricercatore principale è un tossicologo clinico tirocinante con le competenze necessarie per intraprendere la ricerca.