Il ruolo degli eicosanoidi nelle azioni cardiovascolari delle nanoparticelle inalate (ECOARM)

Questo studio esaminerà gli effetti biologici dell'inalazione di diverse nanoparticelle in volontari sani. Confronteremo 4 diversi tipi di nanoparticelle: nanoparticelle di scarico diesel (una nanoparticella con una miscela complessa di sostanze chimiche), nanoparticelle di nerofumo (una nanoparticella di carbonio "semplice e pulita") e due diverse dimensioni di ossido di grafene (scaglie piatte di carbonio), così come l'inalazione di aria filtrata per confronto. I volontari saranno divisi casualmente in 2 gruppi e ciascuno sarà esposto a 3 nanoparticelle, separatamente in ordine randomizzato, con almeno 2 settimane tra le esposizioni (Studio di coorte con disegno incrociato randomizzato in doppio cieco).

Visita di screening Saranno reclutati 30 volontari sani non fumatori. Il volontario parteciperà a una visita di screening presso il Clinical Research Facility (CRF) presso la Royal Infirmary of Edinburgh (RIE). L'idoneità sarà confermata e il consenso sarà preso. Saranno effettuate misurazioni di base della funzione polmonare (FEV1, FVC), della pressione sanguigna e della biochimica del sangue. Al partecipante verrà chiesto di eseguire un breve test da sforzo su una bicicletta stazionaria per determinare il carico di lavoro della bicicletta per lo studio principale.

Visita di studio Ad ogni visita, le misure di base saranno prese al CRF. Il partecipante verrà portato in una struttura mobile per respirare un livello prestabilito di nanoparticelle (concentrazione target di 200 microgrammi per metro cubo) tramite una maschera facciale per 2 ore mentre si pedala a intermittenza. La camera di esposizione mobile consente ai volontari di inalare specifici inquinanti atmosferici (tipici di un ambiente urbano), nanoparticelle o gas a concentrazioni precise durante l'esercizio. Le nanoparticelle saranno ottenute come materiali di riferimento standard o mediante sintesi personalizzata presso il National Graphene Institute dell'Università di Manchester. Tutte le sospensioni di nanoparticelle sono ben caratterizzate, prive di contaminazioni e sono state ampiamente testate in modelli preclinici.

Dopo l'esposizione il partecipante tornerà al CRF e funzione polmonare e pressione sanguigna rimisurata. Il sangue verrà prelevato attraverso una cannula in una grande vena del braccio a tempi prestabiliti dopo l'esposizione (15 min, 2 ore, 4 ore) per la misurazione degli eicosanoidi e altri indicatori di una risposta ematologica (ad esempio una risposta infiammatoria). Il sangue verrà prelevato lentamente (10 ml/min per 5 min) attraverso un tubo in un piccolo equipaggiamento chiamato Badimon Chamber che fornisce una misura della velocità con cui il sangue si coagula. La reattività dei vasi sanguigni nel braccio verrà quindi misurata con una tecnica chiamata pletismografia dell'avambraccio. Qui i polsini vengono gonfiati attorno al polso e alla parte superiore del braccio e il flusso sanguigno viene misurato da un misuratore sensibile attorno all'avambraccio. Due diversi farmaci vasodilatatori (acetilcolina e nitroprussiato di sodio) saranno infusi in un'arteria del braccio per vedere come l'esposizione alle nanoparticelle ha alterato il modo in cui i vasi sanguigni del braccio rispondono a questi farmaci. Dopo ogni farmaco verrà anche prelevato del sangue per misurare le sostanze che vengono rilasciate dalla parete delle arterie per dare un'ulteriore indicazione della salute dell'arteria. La cannula verrà rimossa e la funzione polmonare e la pressione sanguigna verranno rimisurate. Il partecipante potrà riposare, fornito di cibo e bevande, prima di lasciare l'ospedale.

Campioni biologici (sangue e urina) saranno utilizzati per misurare una serie di parametri cardiovascolari presso il RIE e l'Università di Edimburgo. L'endpoint primario dello studio è la misurazione di un pannello di mediatori lipidici chiamati eicosanoidi, che sarà eseguita dai nostri collaboratori dell'Università delle Highlands e delle Isole che dispongono di strutture lipidomiche specializzate ed esperienza in questo settore.

Protocollo abbreviato Saranno reclutati altri 12 volontari per eseguire una versione abbreviata del protocollo principale. Il protocollo è identico al precedente con l'eccezione che il flusso sanguigno dell'avambraccio, lo studio di Badimon e il punto temporale t=4 sono stati rimossi. Questi studi saranno utilizzati per consentire un ulteriore monitoraggio dell'effetto delle nanoparticelle durante le visite iniziali.