만성 폐쇄성 폐질환(COPD) 환자의 담배 연기 비강 및 전혈 챌린지

소개 만성 폐쇄성 폐질환(COPD)은 광범위한 이환율과 사망률을 유발하는 흔한 호흡기 질환입니다. Global Burden of Disease Study에서는 COPD를 현재 전 세계적으로 6번째로 흔한 사망 원인으로 추정하고 있습니다. 수십 년간의 흡연은 단연 주요 기여 요인이며, 이는 다양한 호흡기 질환을 유발합니다. 만성 기관지염, 폐쇄성 세기관지염, 폐기종 및 폐혈관 질환을 포함합니다. COPD의 의학적 치료는 대체로 완화적입니다. 금연, 흡입 기관지 확장제 사용, 호흡 부전을 위한 장기 산소 요법 등이 있습니다. 최근에 COPD가 발병하는 흡연자는 "건강한 흡연자"에 비해 염증이 증폭된다는 사실이 인식되었고 일부 흡연자에서 COPD가 발병하는 이유를 평가하기 위한 새로운 챌린지 모델을 개발할 긴급한 필요성이 있음이 인식되었습니다.

담배 연기 비강 챌린지 모델 코는 비침습적 방식으로 조직 삼출물과 세포 브러싱을 얻을 수 있는 호흡계의 접근 가능한 부분입니다. 이러한 비강 방법론에 대한 광범위한 임상 연구 경험에 대한 포괄적인 리뷰가 최근에 발표되었습니다. 또한 COPD 환자는 일반적으로 기도와 비강 모두에 염증이 있으며, 하부 및 상부 기도에 유사한 유형의 염증 침윤이 있다는 통찰력이 있습니다. COPD에서 염증은 천식의 특징인 비만 세포 및 호산구의 증가와 대조적으로 주로 호중구 및 대식세포를 포함합니다.

알레르기성 비염과 알레르기성 천식을 비교할 때 특히 백혈구와 염증 매개체의 침윤 측면에서 코와 기관지 사이에 강한 기능적, 면역학적 관계가 있다는 것은 오랫동안 인식되어 왔습니다. 상기도 및 하기도는 관련 호흡 상피를 가지며 알레르겐 도전에 대한 유사한 반응을 갖는다.

COPD가 있는 흡연자의 비강 및 기관지 점막은 CD8+ T 림프구 및 호중구로 침윤되는 것으로 입증되었습니다. 이것은 COPD 악화 동안 비강 증상의 존재에 해당하며 가래와 비강 수준의 IL-8은 COPD에서 상관 관계가 있습니다.

알레르기성 염증 매개체에 대한 비강 삼출물을 샘플링하기 위한 비강 세척의 고전적인 방법은 Naclerio et al., Greiff et al.의 비강 풀 방법 및 Grünberg 및 동료의 Foley's 카테터 사용입니다. 세척은 1~10ml의 식염수로 수행됩니다. 다양한 비강 세척 방법의 반복성과 타당성을 비교했습니다.

Tommy Sim과 동료들은 비강 분비물을 흡수하기 위해 비갑개에 부착하는 여과지 스트립의 사용을 개발했습니다. 비강 여과지 방법은 덜 희석된 비강 분비물을 직접 샘플링하여 비강 세척의 검출 한계보다 낮은 단백질 신호를 포착할 수 있는 장점이 있습니다. 매트릭스 또는 여과지 방법은 NAC 후 케모카인 및 사이토카인을 측정하는 데 사용되었습니다.

세포 샘플은 상피 위에서 부드럽게 회전하는 작은 나일론 치실 브러시를 사용하여 비강 점막에서 얻을 수 있으며 부착된 세포는 균형 잡힌 염 용액에서 제거됩니다. 비강 칫솔질이 비강 생검의 대안으로 사용될 수 있는 반면[24], 비강 칫솔질 상층액은 사이토카인 방출에 대해 분석될 수 있음이 입증되었습니다[25]. 대안적인 방법은 플라스틱 큐렛(Rhinoprobe, Arlington Scientific, Utah)을 사용하여 비점막 스크래핑을 사용하는 것입니다. 비강 솔질 및 긁기는 약간의 불편함을 유발하지만 국소 마취가 필요하지 않습니다. 비강 생검은 일반적으로 전문의가 하비갑개 하부 가장자리에서 시행합니다. 이것은 신중한 국소 마취가 필요한 외상성 절차이지만 기저막과 점막하 조직이있는 점막 상피 표본을 얻습니다.

비강 알레르겐 챌린지(NAC)는 알레르기성 비염 및 천식에 대한 새로운 항염증 요법을 테스트하는 데 입증된 이점입니다.

NAC는 피험자를 모집하는 것이 더 쉽고 덜 침습적이며 반복적인 조직 샘플을 쉽게 얻을 수 있기 때문에 흡입 알레르겐 챌린지에 비해 이점이 있습니다. 적은 수의 환자에게 단일 용량의 요법을 제공할 수 있으며 NAC 반응에 대한 항염증 및 임상 효과가 언급되었습니다. 천식 및 알레르기성 비염에 대한 약물 개발의 2상에서 이러한 챌린지 방법을 사용하면 대규모의 장기적이고 비용이 많이 드는 3상 연구를 시작하기 전에 조기에 신뢰할 수 있는 "진행 여부" 결정을 내릴 수 있습니다.

우리는 담배 연기로 비강 도전의 효과를 평가함으로써 COPD에 대한 유사한 도전 모델을 개발하기를 희망합니다.

주요 과제는 COPD용으로 개발 중인 항염증제를 평가하는 데 사용할 수 있는 IIa상 임상 약리학 디자인을 개발하는 것입니다. 오존 노출에 대한 비강 상피 및 염증 반응이 많이 연구되었습니다[31-39]. 실제로 COPD는 산화제/항산화제 수준의 불균형을 동반한 만성 염증을 특징으로 하며 전신 염증은 국소 운동 유발 산화 스트레스를 유발할 수 있습니다.

수천 명의 환자를 대상으로 한 3년 임상 시험에서 흡입 코르티코스테로이드가 COPD에서 폐 기능의 가속 손실 속도에 영향을 미치지 않는다는 사실이 밝혀졌습니다. 또한 경구용 포스포다이에스테라제 4형(PDE4) 억제제를 사용하여 진행 중인 3상 시험도 초기 소규모 연구들이 유망해 보임에도 불구하고 설득력이 없습니다. COPD에서 항염증 요법의 효과를 신뢰할 수 있게 평가할 수 있도록 2상 임상 약리학 연구에 사용하기 위한 비침습적 바이오마커 및 임상 챌린지 모델을 개발할 필요성이 분명히 있습니다.

민감한 바이오마커 및 임상 종점과 결합된 비강 챌린지 모델의 사용은 아마도 소규모 연구에서 COPD에 대한 신약의 임상적 효능을 확립하는 데 사용될 수 있습니다. 새로운 치료법은 다양한 염증성 질환과 관련된 다양한 세포 유형 및 특정 매개체를 선택적으로 억제할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 우리는 비강 알레르겐 챌린지가 흡입 챌린지보다 이점이 있다고 믿습니다: 안전성, 비침습적 샘플링 반복.

미래에 이것은 항염증 치료의 임상 약리학 평가에서 비강 도전이 점점 더 중요한 역할을 할 것임을 보장할 것입니다. 새로운 항염증 약물의 임상 약리학 평가에 사용할 수 있는 COPD에서 발견되는 염증을 모방하기 위한 비강 챌린지 모델을 개발하기 위한 주요 노력이 진행 중입니다.

담배 연기를 이용한 시험관 내 전혈 챌린지 담배 연기 추출물로 시험관 내 방식으로 실험실에서 혈액 샘플을 자극합니다. 담배 연기 추출물은 실험실 직원의 안전을 보장하는 흄 캐비닛에서 생성됩니다. 담배 연기에는 자유 라디칼과 산화제를 포함한 많은 독성 화합물이 포함되어 있습니다. 담배연기조절배지(CSCM)는 담배를 태울 때 발생하는 연기를 완충염 용액에 거품을 내어 만들어지며, 이는 시험관 내에서 세포를 자극하는 데 사용할 수 있습니다. 담배 연기 추출물은 폐포 II형 세포 유래 계통에 세포독성이 있는 것으로 나타났으며 이 효과는 산화제의 제거제인 N-아세틸 시스테인에 의해 차단될 수 있습니다. {Hoshino, Mio, et al. 2001 7463 /id}. 우리는 사이토카인과 케모카인을 사용한 자극에 반응하여 호중구 CD11b 상향 조절을 평가하는 방법을 개발했습니다. CD11b는 세포가 자극될 때 세포내 저장소에서 동원되는 백혈구의 세포 표면 수용체입니다. 표면 CD11b는 형광 표지된 항체 및 유동 세포측정법을 사용하여 측정할 수 있습니다. 우리는 20분 동안 배양한 후 CD11b 상향 조절을 200% 증가시키는 CSCM으로 전혈을 자극하는 방법을 개발했습니다. 이 효과는 자극 전에 전혈에서 혈장을 제거하면 더욱 증가하며 감소된 글루타티온의 존재로 인해 효과가 부분적으로 억제될 수 있습니다. COPD 환자와 흡연자는 혈장의 항산화 능력이 감소한 것으로 나타났습니다. 우리는 COPD 환자와 흡연자 사이의 호중구 반응성과 혈장의 가능한 항산화 효과를 비교하기 위해 전혈에서 CSCM 자극에 대한 호중구 반응과 혈장이 제거된 세척 혈액을 비교하는 것을 목표로 합니다.

계획 연구 개요

COPD가 있는 흡연자와 폐 질환이 없는 "건강한" 흡연자의 2개의 특징이 일치된 그룹이 이 연구에 등록됩니다. 각 그룹은 8개의 주제로 구성됩니다. 각 피험자는 다음과 같이 NHLI 임상 연구 부서를 2회 방문해야 합니다.

방문 1: 스크리닝 스크리닝 동안, 연구 대상자는 연구의 특성 및 가능한 AE에 대해 충분히 알게 될 것이다. 응시자는 동의서를 읽고 조사관이 응시자가 만족할 만큼 모든 질문에 답한 후 문서에 서명해야 합니다. 추가 절차는 동의서에 서명한 후에만 시작할 수 있습니다. 피험자가 사전 동의서 사본 2부를 서명합니다. 서명된 동의서 원본은 조사관이 보관하고 두 번째 원본은 응시자가 집으로 가져갈 수 있도록 제공됩니다.

후보자는 명시된 포함 및 제외 기준에 따라 연구 참여에 대해 평가됩니다. 연구에 등록하기 위한 각 후보자의 일반적인 건강 및 자격을 확립하기 위해 다음 절차가 수행됩니다.

• 서명된 서면 동의를 얻습니다.
• 지난 30일 동안의 투약 이력을 기록하십시오. 흡연 상태를 포함한 병력을 기록하십시오.
• 심장, 폐 및 코에 대한 신체 검사 수행
• 가임기 여성 대상자에 대한 임신 검사
• 폐활량 측정 및 테스트 가역성 수행
• 포함 및 제외 기준 검토

조사관은 임상 실험실 테스트를 포함한 모든 검사의 결과를 평가하고 연구에 대한 각 후보의 적합성을 결정할 것입니다. 피험자가 연구에 적합하면 담배 연기 전혈 검사를 위해 혈액 샘플(10ml)을 채취합니다.

방문 2: 비강 연기 챌린지 각 피험자는 유닛에 참석하기 전날 오전 9시부터 오후 9시까지 그리고 이전 7일 동안 최소 5개비의 담배를 피울 수 있습니다. 연구 당일, 각 환자는 담배 한 개비를 피우되 코로 숨을 내쉬도록 요청받을 것입니다.

이 담배 챌린지에 이어 8시간(사전(x2), 1시간, 2시간, 3시간, 4시간, 6시간 및 8시간)에 걸쳐 다음 절차를 수행합니다.

1. 비강 세척은 따뜻한 소금 용액 5ml(티스푼)로 코를 씻는 것입니다. 이 용액은 주사기에서 속이 빈 "올리브"를 통해 왼쪽 콧구멍 끝으로 부드럽게 전달됩니다. 액체는 부비동으로 들어가거나 코 뒤쪽으로 내려가지 않습니다. 각 시점에서 총 2회의 플러시가 수행됩니다.
2. 비강 여과지는 7mm x 30mm 크기의 종이 조각으로 구성되어 있으며 오른쪽 콧구멍 끝에 부드럽게 위치합니다. 비강 분비물로 축축해질 때까지 최대 2분 동안 그대로 둡니다.
3. 사이토카인 및 케모카인의 혈청 분석을 위해 위의 시점에서 혈액을 채취할 수 있도록 캐뉼라를 삽입합니다.
4. 가임 연령의 여성 피험자를 대상으로 한 임신 테스트.

연구의 일환으로 피험자는 흡연의 유해한 영향에 대해 알리고 금연의 필요성에 대해 조언을 받을 것입니다. 피험자는 금연에 도움이 되는 흡연 수업이 제공됩니다. 공부하는 날이 피험자의 종료 날짜로 설정될 것으로 예상됩니다.