脳血流調節に対するNOS、COX、およびROS阻害の影響

具体的な目的:

1A。若くて健康な成人の MCA における低酸素性および高炭酸ガス性血管拡張に対する NOS と COX の独立した寄与を決定します。

1B.若くて健康な成人の MCA における低酸素性および高炭酸ガス性血管拡張に対する NOS と COX の複合寄与を決定します。

1. C. 若い健康な成人の MCA における低酸素性および高炭酸ガス性血管拡張に対する NOS、COX、および ROS の複合寄与を決定します。
2. A. 若い健康な成人の BA における低酸素性および高炭酸ガス性血管拡張に対する NOS および COX の独立した寄与を決定します。

2B.若くて健康な成人の BA における低酸素性および高炭酸ガス性血管拡張に対する NOS と COX の複合寄与を決定します。

2C。若くて健康な成人の BA における低酸素性および高炭酸ガス性血管拡張に対する NOS、COX、および ROS の複合寄与を決定します。

初期スクリーニング: 電話によるスクリーニング アンケートにより、潜在的な被験者が予備的な適格基準を満たしているかどうかが判断されます。 潜在的に適格な被験者は、追加の対面スクリーニングに招待されます。 被験者は、最低10時間絶食（水を除く）してスクリーニング訪問に来る必要があります。

実験室スクリーニング手順には以下が含まれます。

1. インフォームドコンセント
2. 病歴アンケート
3. 身体活動アンケート
4. 尿妊娠検査（女性のみ）
5. 静脈採血
6. DEXAスキャン（デュアルエネルギーX線吸収法）

研究デザイン：適格な被験者は、4つの条件下で低酸素および高炭酸ガス応答を調べる2回の研究訪問を完了します：コントロール、NOS阻害またはCOX阻害、NOSおよびCOX阻害、ならびにNOS、COX、およびROS阻害。 訪問1の間、被験者はL-NMMA（NG-モノメチル-L-アルギニン; NOS阻害）、ケトロラク（COX阻害）、次にアスコルビン酸（ROS阻害）を受け取ります。 訪問2の間、被験者はケトロラク、L-NMMA、次にアスコルビン酸を受け取ります。 研究訪問は、無作為化され、バランスの取れた順序で実施され、すべての薬物は静脈内に注入されます。 低酸素症は、パルスオキシメトリーで決定される SPO2 ～ 80% を誘発し、高炭酸ガス血症は呼気終末 CO2 (PETCO2) をベースラインから ～10 mmHg 増加させます。 各訪問を通して、被験者は心拍数、血圧、パルスオキシメトリー酸素飽和度、呼吸ガス、換気、およびCBF速度について監視されます。 計装とベースライン データ収集の後、中大脳動脈速度 (MCAv)、脳底動脈速度 (BAv)、呼吸器、心血管の変数が記録され、低酸素および高炭酸ガスの試験が開始されます。 すべての試験は、部屋の空気を呼吸しながら 10 分間安静にすることで区切られ、目的を探求するために必要な薬物注入の順序とタイミングのために無作為化されません。 BA に超音波を当てることは難しいため、これは探索的な目的として機能し、研究の完了に必要な結果とは見なされません。

実験方法と介入計画:

経頭蓋ドップラー超音波 (TCD) MCAv は経頭蓋窓を介して測定され、BAv は 2 MHz (メガヘルツ) 経頭蓋ドップラー超音波プローブを使用して経孔窓を介して測定されます。 個人の約 30% では、BA を特定できません。したがって、MCA のみの超音波処理は、BA が見つからない場合に研究を進めるのに十分であると見なされます。

測定 身長と体重を測定して、体格指数 (BMI) を計算します。 ウエストとヒップの周囲は、地域の肥満の指標として測定されます。 体組成の測定にはDEXAスキャンを使用します。 静脈血サンプルは、血液化学値の決定のために取得されます。 各訪問中、被験者は半横臥位で研究され、心拍数（3リードECG）、パルスオキシメトリー酸素飽和度（SPO2、パルスオキシメーター）、および血圧（MABP、自動生理学的モニター）の連続測定用に装備されます. 血行動態パラメータは、指プレチスモグラフィーで継続的に測定されます。 吸気ガスと呼気ガスはガス分析器で測定され、呼吸流量は加熱された気流速度計で測定されます。

低酸素症 低酸素症は、安静半横臥状態で脳血管拡張を引き起こすために使用されます。 研究訪問ごとに3つの等炭酸低酸素試験が行われます。 被験者は、医療グレードの加圧酸素 (O2)、二酸化炭素 (CO2)、および窒素 (N2) によって供給されるガス ミキサーに接続された双方向の非再呼吸バルブを通じて吸気します。 ベースラインの室内空気呼吸を 3 分間行った後、吸気 O2 (~11% O2) を減少させることで低酸素症を導入し、パルス酸素濃度計で測定した SPO2~80% を 3 分間引き出して維持します。 3 分間のベースラインの定常状態の低酸素状態の後、5 分間の薬物負荷期間 (L-NMMA、ケトロロック、またはアスコルビン酸) があり、その後 5 分間の薬物維持期間が続きます。 この間、低酸素症は維持され、低酸素症試験ごとに総低酸素症期間は約 15 分です。 等炭酸ガスは、吸気ガスに CO2 を追加することで達成されます。 呼気終末 CO2 (PETCO2) は、動脈血 CO2 レベルの有効な予測因子であることが示されています。 私たちの研究室からの以前のデータは、定常状態の低酸素が 3 分以内に達成されることを示しています。 さらに、脳血管はそれほど深刻でない低酸素 (SPO2 ~ 90%) に対する脳血管の感受性が比較的低いため、SPO2 ~ 80% を誘発する低酸素症が検査されます。 研究訪問ごとに合計3回の低酸素試験が実施され、約45分間の定常状態の低酸素が得られます。

高炭酸ガス血症 全身の CO2 の増加は、脳循環内の血流を増加させる強力なシグナルです。 各研究訪問中に合計4回の高炭酸ガス試験が行われます。 対象者は、高酸素 (O2=40%)、高炭酸ガス (CO2=3%) のガス混合物と残りの N2 を含むラテックス バルーンに取り付けられた 3 方向スライド式再呼吸バルブから吸気します。 バルーンには、推定肺活量（年齢、性別、身長によって決定される）を 1 リットル超える量が充填されます。 ベースラインの室内空気呼吸を 3 分間行った後、3 方向再呼吸バルブを室内空気から付属のラテックス バルーンにスライドさせることにより、高炭酸ガス血症が始まります。 高炭酸ガス血症の間、PETCO2 は増加しますが (ベースライン値より約 10 mmHg)、吸気 O2 は室内空気の割合である 21% を下回りません。 高炭酸ガス血症は、PETCO2 値がベースライン値を約 10 mmHg 上回るまで (約 2 分間) 持続し、その後被験者は室内の空気を呼吸し始めます。 PETCO2 は、動脈 CO2 の信頼できる非侵襲的測定として使用されます。 研究訪問ごとに合計4回の高炭酸ガス試験が実施され、研究訪問ごとに〜8分間の高炭酸ガス血症がもたらされます。

静脈内カテーテル 訓練を受けた検査室の担当者は、各研究訪問ごとに 2 つの静脈内カテーテル (各腕に 1 つ) を配置します。 治験薬（L-NMMA、ケトロラク、アスコルビン酸）の静脈内注入には 1 本のカテーテルを使用します。 2 番目のカテーテルは、薬効を確認し、関心のある全身の生理学的血液変数を調べるために、各研究訪問を通じて 8 つの特定の時点で断続的な血液サンプルを描画するために使用されます。 採血に使用されるカテーテルは、0.9% の生理食塩水を滴下して開存状態を維持します。 IV カテーテルが 1 つしか配置できない場合、または 1 つが失敗した場合、研究は 1 つのカテーテルから行われる薬物注入と採血の両方で続行されます。

静脈内 L-NMMA 注入 静脈内 L-NMMA は、使用される唯一の非 FDA 承認薬ですが、研究環境で一般的に利用されています。 L-NMMA の静脈内注入は、NO の形成に関与する酵素 NOS を阻害するために使用されます。 L-NMMA は生理食塩水で希釈した凍結乾燥粉末です。 現在の研究では、静脈内 L-NMMA は、5 分間にわたって 3 mg kg-1 負荷用量 (36 mg kg-1 hr-1) を介して投与され、続いて 1 mg kg-1 hr-1 の維持用量が続きます。研究の残りのために。 典型的な 75 kg の個人を考慮すると、L-NMMA が最初に注入された治験薬である場合 (L -HX1、HX2、HX3およびHC2、HC3、HC4中に注入されたNMMA)。 L-NMMA が 2 回目の治験薬注入 (HX2、HX3 および HC3、HC4 中に L-NMMA 注入) である訪問中は、維持注入 (約 67 分) が約 45 分減少し、合計 309 になるため、総投薬量は少なくなります。 mg L-NMMA。 L-NMMA の負荷量は、低酸素脳血管拡張に対する NOS の寄与を調査した以前の研究で使用されたものと同等ですが、注入された L-NMMA の維持量と絶対量は以前に使用された量よりも少なくなります。

静脈内ケトロラク注入 静脈内ケトロラクは、痛みの治療に使用される FDA 承認の非ステロイド性抗炎症薬です。 ケトロラックは、血管作動性プロスタグランジン（プロスタサイクリン、トロンボキサン）の形成に関与する酵素シクロオキシゲナーゼを非特異的に阻害するために使用されます。 低酸素中のプロスタグランジン合成の阻害は、これらの血管作動性プロスタグランジンの低酸素血管拡張への寄与の評価を可能にする。 ケトロラクの一般的な静脈内投与量は、15 mg および 30 mg のボーラス注入です。ただし、ケトロラクは体重に比例して投与されます。 ケトロラックは、0.3 mg kg-1 の負荷用量を 5 分間 (3.6 mg kg-1 hr-1) かけて、最小負荷用量 15 mg で静脈内投与されます。 その後、研究の残りの期間、0.03 mg kg-1 hr-1 の維持用量が続きます。 典型的な 75 kg の個体を考慮すると、ケトロラクが最初に注入された治験薬である場合 (ケトロラクが注入された最初の治験薬である場合)、これにより、試験期間全体で 22.5 mg の負荷用量と 4.2 mg の維持用量 (約 112 分) が合計 26.7 mg のケトロラクになります。 HX1、HX2、HX3 および HC2、HC3、HC4)。 訪問中、ケトロラクが 2 番目の治験薬注入ケトロラクである場合 (HX2、HX3 および HC3、HC4 中に注入)、維持注入 (約 67 分) が約 45 分減少し、合計 25 mg のケトロラクになるため、総投与量は少なくなります。 同様の用量のケトロラクは、全身のプロスタノイドを減少させ、周術期の痛みを軽減することが示されています。 血漿ケトロラク濃度は、静脈内投与後 3 分以内にピークに達し、最終半減期は 5.6 時間です。

静脈内アスコルビン酸注入 静脈内アスコルビン酸は FDA 承認済みです。 アスコルビン酸を静脈内投与して、ROSを急激に低下させます。 アスコルビン酸は、0.035 g kg 無脂肪質量-1 の負荷量を 5 分間かけて投与します (0.42 g kg 無脂肪質量-1 hr-1)。 続いて、活性酸素種の継続的な抑制のために、残りの試験時間コース (約 20 分) にわたって 0.060 g kg 無脂肪質量 -1 時間 -1 の維持量を投与します。 無脂肪組織質量が 55 kg までの 75 kg の個人を考慮すると (私たちの研究室の以前の若くて健康な被験者に基づく)、被験者は研究訪問の過程でアスコルビン酸 3.025 g を受け取ります。

血漿アッセイ

研究適格性の要素として、スクリーニング訪問中に約 10 mL の血液が採取されます。 スクリーニング血液サンプルは、空腹時静脈グルコース、クレアチニン、総コレステロール、HDLコレステロール、LDLコレステロール、およびトリグリセリドについて分析されます。 静脈血液サンプルは、静脈カテーテルを介して研究プロトコル中に8つの時点で採取されます。 各採血は 10 mL、合計 80 mL になります。 血液を遠心分離し、血漿と血清を抜き取り、-80ºC で保存します。 ＣＯＸ阻害の有効性は、循環ＣＯＸ代謝物である６－ケト－プロスタグランジンＦ１α（ＰＧＩ２の安定マーカーとして）およびトロンボキサンＢ２（ＴＸＡ２の安定マーカーとして）の測定（ＥＩＡ）によって決定される。 ROS 阻害の有効性は、血漿ビタミン C 濃度と、酸化ストレスの全身マーカーとして機能する酸化低密度リポタンパク質 (oxLDL) によって決定されます。 アスコルビン酸の急性静脈内投与は、健康な成人の oxLDL を減少させることが示されています。 NOS阻害の有効性は、NO産生の指標と考えられる亜硝酸塩と硝酸塩の和(NOx)によって決定されます。