Comprensione dei fattori che influenzano il rilascio di nicotina nelle sigarette elettroniche attraverso l'imaging PET dei recettori beta-2 nicotinici dell'acetilcolina

C.2 Inclusione del soggetto e valutazioni Disegno generale dello studio: i fumatori non naïve o gli utilizzatori di sigarette elettroniche (n=20) si asterranno dal fumo di tabacco/prodotti alla nicotina per 5 giorni prima di ciascuna scansione PET. In un ordine randomizzato (controbilanciato), dopo la quantificazione al basale della disponibilità del recettore, i soggetti verranno scansionati mentre utilizzano un EC: (1) "JUUL" 5%, un comune sale di nicotina non modificato disponibile in commercio, e (2) JUUL 3%, un prodotto a bassa concentrazione di nicotina. Una terza scansione opzionale in cui i soggetti fumano una sigaretta può essere condotta ma non è richiesta. Durante la scansione, i soggetti saranno sottoposti a misurazioni del livello di nicotina nel sangue arterioso dopo l'uso di EC e verranno misurate misure di astinenza da nicotina, desiderio e effetti della droga. Saranno necessari 5-7 giorni di astinenza dal fumo prima di ogni scansione PET per garantire che la nicotina residua non occupi i recettori. I soggetti torneranno a fumare come al solito dopo la prima scansione per 2-3 settimane prima della successiva astinenza dal fumo/scansione PET. Ai soggetti verranno fornite risorse per smettere di fumare su richiesta.

C.2.b Soggetti: per lo studio saranno reclutati venti fumatori dipendenti da tabacco o consumatori di sigarette elettroniche non naïve. Tutti i soggetti di ricerca saranno reclutati secondo le linee guida del Yale University Institutional Review Board (Human Investigation Committee). I fumatori saranno reclutati dalla comunità tramite pubblicità approvata dall'IRB. Dopo aver completato il consenso informato, i soggetti verranno sottoposti a un esame psichiatrico, fisico e neurologico, test di laboratorio e un elettrocardiogramma (ECG) (vedere C.2.c Valutazioni cliniche di seguito). Questa è considerata la fase di screening. I soggetti saranno esclusi per gravi malattie mediche, neurologiche o psichiatriche, test di laboratorio anormali o controindicazione all'imaging PET o RM. Durante lo screening e prima di ogni sessione di imaging vengono eseguiti uno screening antidroga sulle urine e un test di gravidanza e i partecipanti sono esclusi per un test positivo. I criteri di inclusione/esclusione dettagliati possono essere trovati nella sezione Protezione dei soggetti umani. Tutte le donne dovranno sottoporsi a un test di gravidanza sulle urine negativo e tutti i soggetti dovranno sottoporsi a un test tossicologico del farmaco sulle urine negativo prima della somministrazione del radiotracciante.

C.2.c Valutazioni cliniche: una batteria standardizzata verrà somministrata a tutti i soggetti al momento dell'assunzione, inclusi questionario sulla salute, SCID, valutazioni dei dati demografici, misurazioni del consumo di tabacco, consumo di alcol e droghe, storia familiare di fumo, umore (moduli brevi PROMIS per depressione, ansia e rabbia), Center for Epidemiologic Studies Depression Scale), ansia (State Trait Anxiety Inventory), impulsività (Brief - Barratt Impulsivity Scale, dipendenza dal fumo (PROMIS scala di dipendenza dalla nicotina), desiderio di fumare (Tiffany QSU) e astinenza (Minnesota Scala di astinenza da nicotina). Le valutazioni dell'umore e del fumo verranno ripetute ogni giorno di scansione prima e dopo la sfida. Il gradimento del prodotto, il desiderio e il questionario sugli effetti del farmaco (DEQ) saranno valutati su una scala soggettiva (0-100, basso-alto) immediatamente dopo l'uso del prodotto. Il DEQ misurerà gli effetti acuti costituiti da sette elementi: forza del farmaco, alto, sensazione di stimolazione, effetti positivi, effetti negativi, desiderio di più farmaci e gradimento della droga.

Basale e dopo ogni sfida PET scan/e-cig:

• Questionario sulla salute
• PROMIS Pool di elementi per la gravità della dispnea
• PROMIS Caratteristiche della dispnea
• PROMIS Fatica forma breve
• Valutazione funzionale della terapia per malattie croniche (FACIT) Voce per la tosse
• Il questionario sanitario intitolato 'Valutazione dei problemi di salute' (e fornito in allegato tramite un commento in IRES) sarà inserito nel protocollo e sarà compilato all'assunzione e prima di ogni esposizione. Si noti che i potenziali soggetti con sintomi cronici che interferirebbero con il monitoraggio delle complicanze dello svapo non verranno arruolati.

I risultati positivi di un cambiamento nel sintomo o di un singolo sintomo grave innescherebbero il rinvio clinico a un medico curante o al pronto soccorso.

C.2.d Gestione della contingenza: tutti i fumatori/utilizzatori di sigarette elettroniche saranno aiutati a rimanere astinenti per 5-7 giorni prima di ogni scansione PET con tecniche di gestione della contingenza di grande successo che sono state ampiamente utilizzate in laboratorio in precedenza. I soggetti torneranno a fumare come al solito dopo la prima scansione PET e ripeteranno l'astinenza dal fumo prima della successiva scansione PET. Questa tecnica ha avuto successo in passato per studiare l'occupazione dei recettori della nicotina dopo molteplici sfide reclutando fumatori che non cercano un trattamento. I soggetti saranno incontrati quotidianamente nel corso dell'astinenza fornire supporto e ottenere CO e livelli di cotinina nelle urine per garantire l'astinenza dal fumo. I soggetti che non sono in grado di astenersi dal fumo di tabacco (2 giorni consecutivi senza una diminuzione dei livelli di cotinina nelle urine o un improvviso aumento dei livelli di cotinina nelle urine o CO) saranno ritirati dallo studio.

C.2.e - MRI/test cognitivi Ai soggetti verrà chiesto di recarsi al MRRC presso l'Anlyan Center for Medical Research & Education (TAC, 300 Cedar Street) per sottoporsi a una scansione MRI (Magnetic Resonance Imaging) del loro cervello. Lo scopo della risonanza magnetica è aiutarci a identificare le diverse regioni del loro cervello sulle scansioni PET.

La risonanza magnetica è un modo di routine per ottenere immagini dell'interno del corpo. Ai soggetti verrà chiesto se stanno trasportando oggetti metallici prima di spostarsi verso il sistema MRI. Questi oggetti saranno tenuti per loro in un armadietto chiuso a chiave nel Centro MRI per evitare che questi oggetti volino verso il magnete quando si avvicinano. Verrà anche chiesto loro di passare attraverso un metal detector. Verrà chiesto loro di rimanere immobili nello scanner MRI per circa 30 minuti. Lo scanner sembra un tunnel profondo. Saranno all'interno del tunnel dalla testa alle ginocchia. Non saranno in grado di vederci fuori, ma potranno ascoltarci ed essere ascoltati se desiderano dire qualcosa. Sentiranno un rumore di tamburo quando la fotocamera sta scattando foto del loro cervello. Se si sentono a disagio durante la scansione, la scansione verrà interrotta in qualsiasi momento lo desiderino. Tuttavia, se non possono completare la scansione MRI, non potranno partecipare a nessun altro di questi studi.

Possono aver luogo due sessioni di test della loro memoria, attenzione e concentrazione. Questo richiederà circa 1 ora in totale. Avranno una pausa tra queste sessioni. Ciò può avvenire lo stesso giorno della scansione MRI o un altro giorno prima delle scansioni PET se funziona meglio con il loro programma e quello del personale.

Durante questa visita, possono giocare a un gioco per computer chiamato Face Game. L'obiettivo di Face Game è vincere quanti più soldi possibile. Possono guadagnare denaro premendo rapidamente e correttamente uno dei due tasti sulla tastiera, ogni volta che vedono una faccia sullo schermo. Premeranno un tasto se pensano che la bocca sul viso sia lunga e l'altro se pensano che sia corta.

Attività di pressione del freddo Ai soggetti può anche essere chiesto di partecipare all'attività di pressione del freddo durante lo studio per testare la risposta fisiologica del corpo all'acqua fredda. Verrà chiesto loro di immergere la mano in un secchio di acqua ghiacciata mantenuta a 0-4°C. Gli verrà detto di alzare l'altra mano quando iniziano a sentire dolore e di togliere la mano dall'acqua quando non possono più tollerare il dolore. Mentre la loro mano è immersa nell'acqua, verrà anche chiesto loro di valutare il loro dolore su una scala da 0 a 100 e verranno monitorati la frequenza cardiaca e la pressione sanguigna.

Impulsività Ai soggetti può essere chiesto di giocare a un gioco in cui useranno il mouse di un computer per fare clic su una pompa a palloncino che gonfia un palloncino sullo schermo. L'obiettivo del compito è ottenere la maggior quantità di denaro possibile evitando le esplosioni di palloncini. Questa valutazione mette alla prova la loro impulsività. Potrebbero essere invitati a giocare a questo gioco anche il giorno della scansione PET.

C.3. Procedure di imaging PET Le procedure PET saranno condotte presso il Centro PET dell'Università di Yale. Ai soggetti di sesso femminile verrà somministrato un test di gravidanza sulle urine prima dell'inizio di qualsiasi procedura di imaging. Se il test è positivo, le scansioni verranno annullate. I soggetti riceveranno un minimo di 2 e un massimo di 3 scansioni PET. La terza scansione è facoltativa.

Scansioni PET: prima delle scansioni PET, verrà acquisita una risonanza magnetica pesata in T1 per tutti i soggetti su una fotocamera 3.0 Tesla Siemens Trio per escludere eventuali anomalie cerebrali e per riferimento anatomico nell'analisi dell'immagine.

Le scansioni PET vengono acquisite mentre i soggetti giacciono supini sul letto dello scanner. I cateteri venosi verranno utilizzati per la somministrazione endovenosa del radiotracciante e possibilmente per ulteriori prelievi di sangue venoso. Un catetere dell'arteria radiale verrà inserito da un medico esperto prima della scansione PET per prelevare campioni di sangue arterioso per l'analisi dei metaboliti e per la determinazione della frazione di radioattività plasmatica non legata alle proteine.

L'infusione del radiotracciante richiede 210 minuti (3,5 ore). I soggetti verranno sottoposti a scansione per 2 ore (a partire da 90 minuti dopo l'inizio dell'infusione di radiotracciante).

[18F]NCFHEB sarà sintetizzato e somministrato nei giorni di scansione PET come bolo più infusione costante con un Kbol di 360 minuti nell'arco di 3,5 ore. I dati PET saranno acquisiti sull'MCT. Verrà acquisita una scansione di trasmissione di 6 minuti all'inizio o alla fine di ogni scansione PET per correggere l'attenuazione. Verranno prelevati campioni di sangue arterioso per ottenere una funzione di input [18F]NCFHEB corretta per il metabolita. La disponibilità basale del recettore sarà misurata 90-120 minuti dopo l'infusione del radiotracciante. Quindi, i soggetti inizieranno una sfida (NIDA EC o JUUL EC, ordine controbilanciato) a 125 minuti per 5 minuti nello scanner. Successivamente, la scansione post nicotina continuerà fino alla fine delle 4 ore di infusione. I segni vitali (pressione sanguigna, polso, respirazione) e l'ECG saranno ottenuti prima e dopo la somministrazione del radiotracciante. Le stesse procedure seguiranno per la 2a scansione PET.

Uso di EC: i soggetti riceveranno 2 diverse scansioni e soffieranno uno dei due prodotti EC (in ordine casuale, controbilanciato): "JUUL" 5% (50 mg/ml), un comune sale di nicotina non modificato disponibile in commercio EC, e (2 ) JUUL 3% (30 mg/ml), un prodotto a basso contenuto di nicotina. Verrà utilizzato solo aroma di tabacco. Una sessione di formazione per familiarizzare i fumatori con il prodotto CE utilizzato nello studio sarà condotto su appuntamento prima delle scansioni PET. Ai soggetti verrà consigliato di prendere boccate più lunghe e più lente dall'EC (almeno 3-4 secondi) rispetto a quando si fuma una sigaretta. Durante ogni scansione, i soggetti verranno istruiti a soffiare sull'EC per un massimo di 5 minuti. Tutti gli utenti saranno osservati direttamente durante l'uso dell'EC per garantire che non abbiano problemi a utilizzare il dispositivo. Se disponibile, può essere utilizzato un boccaglio per misurare la topografia del soffio come descritto in precedenza.

Uso di sigarette normali: una terza scansione PET utilizzando una sigaretta normale può essere offerta ai fumatori di sigarette, ma non è richiesta per il completamento dello studio.

Campioni di sangue: nei giorni di scansione PET, i campioni di sangue arterioso verranno raccolti prima della somministrazione del radiotracciante e in più punti temporali (t = 0, 0,3, 1, 3, 5, 10, 20, 30, 60, 90 minuti dopo il test) dopo EC/uso di sigarette per determinare le concentrazioni di nicotina nel sangue, che saranno analizzate mediante cromatografia liquida tandem-spettrometria di massa con standard interni deuterati.47 Questi dati verranno utilizzati per calcolare i pattern farmacocinetici del rilascio di nicotina in ciascuna condizione (Cmax, Tmax e AUC per la nicotina).

Analisi dell'immagine e misurazione del risultato: i dati PET in modalità elenco verranno ricostruiti con OSEM con correzioni integrate per attenuazione, normalizzazione, dispersione, casualità, tempo morto e movimento del soggetto.53,54 Dopo la ricostruzione dell'immagine, un'immagine sommata verrà registrata nella risonanza magnetica del soggetto. Le regioni di interesse (ROI) saranno definite anatomicamente utilizzando un modello [Anatomical Automatic Labeling (AAL)] coregistrato sull'immagine MRI del soggetto. Le ROI utilizzate per il calcolo dell'occupazione dei recettori saranno: cervelletto, corteccia frontale, parietale, temporale e occipitale, caudato, putamen, ippocampo e amigdala. Queste regioni sono state scelte perché sono state precedentemente esaminate negli studi β2*-nAChR, hanno una densità significativa nel cervello umano e sono rilevanti per le proprietà di desiderio e astinenza della nicotina. Il talamo non sarà incluso perché l'equilibrio non viene raggiunto in questa regione con il paradigma dell'infusione in bolo. Il volume di distribuzione VT sarà stimato utilizzando il rapporto di equilibrio tra la concentrazione totale di radioattività nel tessuto e la concentrazione parentale nel plasma arterioso. La TV basale sarà stimata da 90-120 minuti dopo l'inizio dell'infusione, precedentemente dimostrato di stabilire un buon equilibrio nel cervello La TV post-ECig sarà stimata da 180-210 minuti dopo l'inizio dell'infusione (55-85 minuti dopo il test). I dati preliminari precedenti mostrano che questo è un tempo sufficiente per raggiungere un nuovo stato stazionario. L'occupazione del recettore e il VND saranno stimati utilizzando l'approccio del diagramma di Lassen.