Esposizione acuta al gasolio: effetti prolungati sull'infiammazione e sulla vascolarizzazione (DEVA)

Introduzione Il gasolio ei suoi prodotti rappresentano uno degli inquinanti più comuni che colpiscono le persone che vivono nelle aree urbane e rurali del mondo. È probabile che la maggior parte dei pazienti che frequentano i reparti di emergenza sia stata soggetta a un'esposizione cronica ai fumi di scarico dei motori diesel, in particolare quelli che vivono in prossimità di strade urbane trafficate e autostrade. Si ritiene che i gas di scarico dei motori diesel contribuiscano per oltre il 50% alle particelle atmosferiche con una massa inferiore a 10 μM (PM10) di diametro aerodinamico medio, responsabili dell'inquinamento atmosferico. Per particelle fini inferiori a 2,5 μM (PM2,5) e particelle estremamente piccole inferiori a 0,1 μM di diametro, il contributo all'inquinamento atmosferico è molto maggiore. Queste particelle sono abbastanza piccole da essere inalate e depositate nei polmoni dove possono esercitare effetti deleteri.

In Europa e in Giappone, studi epidemiologici hanno dimostrato alti tassi di morbilità cardiovascolare, nonché di malattie respiratorie acute e croniche, a seguito dell'esposizione professionale ai gas di scarico diesel. Studi sperimentali su animali hanno anche dimostrato che l'esposizione alle emissioni diluite del motore diesel compromette la prestazione sistolica del ventricolo sinistro, la spinta simpatica, la fibrosi/fibrinolisi e accelera l'aterosclerosi. Studi epidemiologici e modelli animali sperimentali sono, tuttavia, piuttosto imprecisi riguardo ai meccanismi responsabili di questi effetti e all'impatto clinico dell'esposizione cronica ai fumi di scarico diesel. Inoltre, sebbene sia stata documentata una relazione tra le sindromi coronariche acute (ACS) e l'esposizione acuta ai fumi di scarico dei motori diesel, non è noto se un'esposizione relativamente a breve termine possa causare risposte infiammatorie prolungate e/o influenzare la funzione endoteliale e le proprietà della parete vasale in tale da favorire potenzialmente lo sviluppo di alterazioni aterosclerotiche.

Lo scopo di questo studio è valutare l'impatto dell'esposizione a breve termine ai fumi di scarico diesel sull'elasticità arteriosa, sulla funzione vascolare e sui biomarcatori infiammatori.

Metodi Popolazione dello studio I volontari saranno inclusi in questo studio randomizzato, in doppio cieco, crossover Tutti i volontari qualificati per l'ingresso nello studio saranno liberi da malattie cardiovascolari, ipertensione, diabete mellito, malattie polmonari e malattie infiammatorie acute o croniche. I soggetti che risulteranno avere un elettrocardiogramma a 12 derivazioni al basale anormale e/o test di funzionalità respiratoria compromessi saranno esclusi dallo studio.

Saranno esclusi gli individui che assumono farmaci cardiovascolari, integratori antiossidanti o vitaminici, contraccettivi orali o agenti antinfiammatori durante i due mesi precedenti l'inclusione nello studio.

Saranno escluse dallo studio anche le donne in terapia ormonale sostitutiva e le donne in premenopausa con cicli mestruali irregolari. Tutte le donne selezionate per lo studio saranno sottoposte a test di gravidanza prima di ogni sessione di studio.

Disegno dello studio Si tratta di uno studio incrociato, in doppio cieco, randomizzato. Tutti i soggetti saranno esposti all'aria o agli inquinanti in due sessioni che si svolgeranno a distanza di 4 settimane l'una dall'altra tra le 8.00 e le 10.00 in un laboratorio ad hoc. In ogni sessione, i soggetti saranno sottoposti a un periodo di esposizione di 2 ore a quantità controllate di fumi di scarico diesel o aria filtrata. In ogni sessione verranno effettuate le misurazioni dei marcatori della funzione vascolare (dilatazione mediata dal flusso, velocità dell'onda del polso e indice di aumento), dell'attività simpatica e degli esami del sangue che descrivono il profilo infiammatorio e fibrinolitico. Queste misurazioni saranno eseguite al basale (prima dell'esposizione-T0), alla fine della sessione di 2 ore (T2) e 24 ore dopo la fine dell'esposizione (T24) (Figura 1).

Le misurazioni in ciascuna donna che partecipa allo studio verranno eseguite nella stessa fase del ciclo mestruale (fase luteale tardiva). I partecipanti si asterranno dal bere alcolici o liquidi contenenti caffeina e dall'usare farmaci contenenti caffeina o fumare. Tutti i volontari saranno valutati dopo essere stati a digiuno per almeno 8 ore. I partecipanti saranno istruiti per evitare cambiamenti nella dieta e nelle abitudini di attività fisica durante il periodo di studio.

Scarico diesel e esposizione all'aria filtrata L'esposizione volontaria ai fumi di scarico diesel verrà effettuata in una stanza appositamente progettata di 30 m2 che è stata sigillata ermeticamente. I fumi di scarico diesel saranno prodotti da un motore diesel (2500 cc e 100-150HP) ed erogati tramite un sistema di tubazioni nel locale di esposizione. Prima dell'ingresso allo studio, i livelli indoor di monossido di carbonio (CO) insieme alle concentrazioni di particolato fine nell'aria (PM2.5) saranno misurati, controllati e mantenuti entro i limiti desiderati utilizzando strumentazione ambientale portatile. Al fine di garantire livelli adeguati di esposizione a PM2,5 e CO, tutte le misurazioni saranno controllate e confrontate con i rispettivi standard della Commissione Europea. Nello specifico, 25 µg/m3 (limite medio annuo) per le particelle PM2,5 e 10 µg/m3 (media massima giornaliera su 8 ore) per il CO.

Misurazioni vascolari Valutazione della funzione endoteliale Utilizzando un trasduttore ultrasonico lineare (U/S) la funzione endoteliale sarà valutata stimando la dilatazione mediata dal flusso (FMD) nell'arteria brachiale, come da protocolli standardizzati.

Misurazioni della rigidità arteriosa centrale La velocità dell'onda del polso carotideo-femorale (PWV), un indice di rigidità aortica, sarà calcolata dalle misurazioni del tempo di transito del polso e della distanza tra 2 siti di registrazione (PWV = distanza, in metri, divisa per il tempo di transito, in secondi) utilizzando un dispositivo non invasivo ben validato (SphygmoCor; AtCor Medical, Sydney, Australia) come descritto in precedenza.

Misurazione dei riflessi dell'onda L'AIx della forma d'onda della pressione centrale (aortica) sarà calcolata come indice composito dei riflessi dell'onda e della rigidità arteriosa utilizzando un sistema validato e disponibile in commercio (SphygmoCor; AtCor Medical, Sydney, Australia) che utilizza il principio dell'applanazione tonometria. Le forme d'onda della pressione radiale saranno calibrate in base alla pressione arteriosa sistolica sfigmomanometrica e alla pressione arteriosa diastolica misurata nell'arteria brachiale. Poiché l'AIx è influenzato dai cambiamenti della frequenza cardiaca, è stato corretto come appropriato (corretto per una frequenza cardiaca costante di 75 bpm; AI75).

Valutazione dell'attività simpatica La variabilità della frequenza cardiaca (HRV) esprime l'impatto del sistema nervoso autonomo sull'attività cardiaca. Una bassa HRV può essere attribuita a un aumento del tono simpatico ed è stata trovata associata a un aumento della morbilità e della mortalità cardiovascolare. L'attività simpatica sarà valutata calcolando l'HRV con studio elettrocardiografico continuo (ECG) che è stato registrato per 20 minuti da un dispositivo Holter. I dati ECG verranno quindi trasferiti su un computer per la valutazione dell'HRV, che è stata eseguita in conformità con le attuali linee guida internazionali, e verrà misurata la deviazione standard degli intervalli da normale a normale (SDNN). (Software Holter, Synescope, versione 3.1, ELA Medical, Francia).

Fibrinolisi e marcatori di infiammazione Un campione di sangue venoso a digiuno verrà prelevato mediante prelievo venoso al basale (prima dell'esposizione-T0), alla fine della sessione di 2 ore (T2) e 24 ore dopo la fine dell'esposizione (T24). I campioni di sangue venoso saranno centrifugati a 3000 rpm e il siero sarà raccolto e conservato a -80 C fino al dosaggio.

Lo stato protrombotico è stato valutato misurando i livelli di fibrinogeno utilizzando il sistema Multifibren® U. L'attività fibrinolitica sarà valutata con misurazioni dei livelli plasmatici della proteina C e dell'attività della proteina S, misurate rispettivamente dai kit STA® - Staclot® Protein C e HemosIL™ Protein S Activity. Inoltre, i cambiamenti rispetto al basale nel profilo infiammatorio indotto dai fumi di scarico diesel saranno studiati misurando la proteina C-reattiva (CRP) sierica utilizzando il dispositivo Architect Abbott.