NOS, COX 및 ROS 억제가 대뇌 혈류 조절에 미치는 영향

구체적인 목표:

1A. 젊고 건강한 성인의 MCA에서 저산소 및 고탄산 혈관확장에 대한 NOS 및 COX의 독립적인 기여도를 결정합니다.

1B. 젊고 건강한 성인의 MCA에서 저산소 및 고탄산성 혈관확장에 대한 NOS 및 COX의 기여도를 결정합니다.

1. C. 젊고 건강한 성인의 MCA에서 저산소성 및 고탄산성 혈관확장에 대한 NOS, COX 및 ROS의 결합된 기여도를 결정합니다.
2. A. 젊고 건강한 성인의 BA에서 저산소성 및 고탄산성 혈관확장에 대한 NOS 및 COX의 독립적인 기여도를 결정합니다.

2B. 젊고 건강한 성인의 BA에서 저산소 및 고탄산 혈관 확장에 대한 NOS와 COX의 기여도를 결정합니다.

2C. 젊고 건강한 성인의 BA에서 저산소 및 고탄산성 혈관확장에 대한 NOS, COX 및 ROS의 결합된 기여도를 결정합니다.

초기 선별: 잠재적 피험자가 예비 자격 기준을 충족하는지 여부를 전화 선별 설문지로 결정합니다. 잠재적으로 자격이 있는 피험자는 추가 대면 심사에 초대됩니다. 피험자는 최소 10시간 동안 금식(물 제외)한 상태로 스크리닝 방문에 와야 합니다.

검사실 선별 절차에는 다음이 포함됩니다.

1. 동의
2. 건강 이력 설문지
3. 신체 활동 설문지
4. 소변 임신 검사(여성 전용)
5. 정맥 채혈
6. DEXA 스캔(이중 에너지 X선 흡수계측법)

연구 설계: 적격 피험자는 대조군, NOS 억제 또는 COX 억제, NOS 및 COX 억제 및 NOS, COX 및 ROS 억제의 4가지 조건 하에서 저산소증 및 고칼슘혈증 반응을 조사하는 2번의 연구 방문을 완료할 것입니다. 방문 1 동안 피험자는 L-NMMA(NG-모노메틸-L-아르기닌; NOS 억제), 케토로락(COX 억제), 그 다음 아스코르브산(ROS 억제)을 받게 됩니다. 방문 2 동안 피험자는 케토롤락, L-NMMA, 그 다음 아스코르브산을 받게 됩니다. 연구 방문은 무작위로 균형 잡힌 순서로 수행되며 모든 약물은 정맥 주사됩니다. 저산소증은 맥박 산소 측정법에 의해 결정된 대로 SPO2~80%를 유발하고 고칼슘혈증은 호기말 CO2(PETCO2)를 기준선에서 ~10mmHg 증가시킵니다. 방문할 때마다 피험자는 심박수, 혈압, 맥박 산소 측정 산소 포화도, 호흡 가스, 환기 및 CBF 속도를 모니터링합니다. 계측 및 기본 데이터 수집 후 저산소 및 고탄산 시험이 중간 대뇌 동맥 속도(MCAv), 기저 동맥 속도(BAv), 호흡 및 심혈관 변수를 기록하면서 시작됩니다. 모든 임상시험은 실내 공기를 마시면서 10분간의 조용한 휴식으로 분리되며, 우리의 목표를 탐색하는 데 필요한 약물 주입의 순서와 시간으로 인해 무작위로 배정되지 않습니다. BA에 소명하는 것이 어렵기 때문에 이는 탐색적 목표로 사용되며 연구 완료에 필요한 결과로 간주되지 않습니다.

실험 방법 및 개입 계획:

TCD(Transcranial Doppler Ultrasound) MCAv는 경두개 창을 통해 측정되며 BAv는 2MHz(메가헤르츠) 경두개 도플러 초음파 프로브를 사용하여 경두개 창을 통해 측정됩니다. 개인의 약 30%에서 BA를 식별할 수 없습니다. 따라서 BA를 찾을 수 없는 경우 MCA의 무음만으로도 연구를 진행하기에 충분하다고 간주됩니다.

측정 키와 몸무게를 측정하여 체질량 지수(BMI)를 계산합니다. 허리와 엉덩이 둘레는 지역 비만의 지표로 측정됩니다. DEXA 스캔은 체성분 결정에 사용됩니다. 혈액 화학 값을 결정하기 위해 정맥혈 샘플을 채취합니다. 방문할 때마다 피험자는 반 누운 자세로 연구되며 심박수(3리드 ECG), 맥박 산소 포화도(SPO2, 맥박 산소 포화도) 및 혈압(MABP, 자동 생리학적 모니터)을 지속적으로 측정할 수 있습니다. . 혈역학 파라미터는 손가락 혈량 측정법으로 지속적으로 측정됩니다. 흡기 및 호기 가스는 가스 분석기로 측정되고 호흡 흐름은 가열된 Pneumotachometer로 결정됩니다.

저산소증 저산소증은 휴식, 반 누운 상태에서 대뇌 혈관 확장을 유발하는 데 사용됩니다. 3개의 isocapnic 저산소증 시험이 연구 방문당 수행될 것입니다. 피험자는 의료용 가압 산소(O2), 이산화탄소(CO2) 및 질소(N2)가 공급되는 가스 혼합기에 연결된 양방향 비재호흡 밸브를 통해 영감을 얻습니다. 기준선 실내 공기 호흡 3분 후, 저산소증은 흡기 O2(~11% O2)를 감소시켜 맥박 산소 측정기에 의해 결정된 대로 3분 동안 SPO2~80%를 유도하고 유지합니다. 기준선 정상 상태 저산소증의 3분 후, 5분 약물 로딩 기간(L-NMMA, 케토롤록 또는 아스코르브산)에 이어서 5분 약물 유지 기간이 있을 것입니다. 저산소증은 이 시간 동안 유지되며 각 저산소증 시도당 총 저산소증 지속 시간은 ~15분입니다. Isocapnia는 흡기 가스에 CO2를 추가하여 얻을 수 있습니다. 호기말 CO2(PETCO2)는 동맥혈 CO2 수준의 유효한 예측인자로 나타났습니다. 실험실의 이전 데이터에 따르면 정상 상태의 저산소증은 3분 이내에 달성됩니다. 또한, 뇌혈관은 덜 심한 저산소증(SPO2~90%)에 대한 뇌혈관 민감도가 상대적으로 낮기 때문에 SPO2~80%를 유발하는 저산소증을 검사합니다. ~45분의 정상 상태 저산소증을 생성하는 연구 방문당 총 3개의 저산소증 시험이 수행될 것입니다.

과탄산혈증 전신 CO2의 증가는 대뇌 순환 내의 혈류를 증가시키는 강력한 신호입니다. 각 연구 방문 동안 총 4회의 고칼슘혈증 시험이 수행될 것입니다. 피험자는 균형 N2와 함께 과산소(O2=40%), 과탄산(CO2=3%) 가스 혼합물을 포함하는 라텍스 풍선에 부착된 3방향 슬라이딩 재호흡 밸브를 통해 영감을 얻습니다. 풍선은 예상 폐활량(나이, 성별, 키에 따라 결정됨)을 1리터 초과하는 부피까지 채워집니다. 3분의 기본 실내 공기 호흡 후, 3방향 재호흡 밸브를 실내 공기에서 부착된 라텍스 풍선으로 밀어서 고탄산혈증이 시작됩니다. 고탄산혈증 동안 PETCO2는 증가하지만(기준 값보다 ~10mmHg 높음) 흡기 O2는 실내 공기 비율인 21% 아래로 떨어지지 않습니다. PETCO2 값이 기준 값보다 ~10mmHg 이상에 도달할 때까지 과탄산혈증이 지속되며(~2분) 대상자는 실내 공기를 호흡하기 시작합니다. PETCO2는 신뢰할 수 있고 비침습적인 동맥 CO2 측정으로 사용됩니다. 연구 방문당 총 4회의 고탄산혈증 시험이 수행되어 연구 방문당 약 8분의 고탄산혈증이 발생합니다.

정맥 카테터 교육을 받은 실험실 직원은 각 연구 방문에 대해 2개의 정맥 카테터(각 팔에 하나씩)를 배치합니다. 하나의 카테터는 연구 약물(L-NMMA, Ketorolac 및 Ascorbic Acid)의 정맥 주입에 사용됩니다. 두 번째 카테터는 약효를 보장하고 관심 있는 전신 생리학적 혈액 변수를 검사하기 위해 각 연구 방문 동안 8개의 특정 시점에서 간헐적인 혈액 샘플을 채취하는 데 사용됩니다. 채혈에 사용되는 카테터는 0.9% 식염수 드립으로 특허를 유지합니다. 하나의 IV 카테터만 배치할 수 있거나 하나가 실패한 경우, 연구는 단일 카테터에서 발생하는 약물 주입 및 채혈로 진행됩니다.

정맥 L-NMMA 주입 정맥 L-NMMA는 FDA 승인을 받지 않은 유일한 약물이지만 연구 환경에서 일반적으로 사용됩니다. L-NMMA의 정맥 주입은 NO 형성을 담당하는 효소 NOS를 억제하는 데 사용됩니다. L-NMMA는 식염수로 희석된 동결건조 분말입니다. 현재 연구에서 정맥 내 L-NMMA는 5분 동안 3 mg kg-1 부하 용량(36 mg kg-1 hr-1)을 통해 투여된 후 1 mg kg-1 hr-1의 유지 용량을 통해 투여됩니다. 남은 공부를 위해. 전형적인 75kg 개인을 고려하면 L-NMMA가 주입된 첫 번째 연구 약물인 연구 기간 동안 총 365mg L-NMMA인 140mg의 부하 용량과 유지 용량(~112분)이 됩니다(L -HX1, HX2, HX3 및 HC2, HC3, HC4 동안 주입된 NMMA). L-NMMA가 두 번째 연구 약물 주입인 방문 동안(HX2, HX3 및 HC3, HC4 동안 L-NMMA 주입) 총 투여량은 유지 주입(~67분)이 ~45분 감소하여 총 309 mg L-NMMA. L-NMMA의 로딩 용량은 저산소성 대뇌 혈관 확장에 대한 NOS의 기여도를 조사하는 이전 연구에서 사용된 것과 동일하지만 주입된 L-NMMA의 절대량과 유지 용량은 이전에 사용된 것보다 적습니다.

정맥 케토로락 주입 정맥 케토로락은 통증 치료에 사용되는 FDA 승인 비스테로이드성 항염증제입니다. Ketorolac은 혈관 활성 프로스타글란딘(프로스타사이클린, 트롬복산)의 형성을 담당하는 효소 시클로옥시게나제를 비특이적으로 억제하는 데 사용될 것입니다. 저산소증 동안 프로스타글란딘 합성의 억제는 저산소성 혈관확장에 대한 이들 혈관활성 프로스타글란딘의 기여도를 평가할 수 있게 할 것이다. ketorolac의 일반적인 정맥 투여량은 15mg 및 30mg 일시 주입입니다. 그러나 케토로락은 체질량에 비례하여 투여됩니다. Ketorolac은 15mg의 최소 부하 용량으로 5분 동안 0.3mg kg-1 부하 용량(3.6mg kg-1hr-1)을 통해 정맥 내 투여됩니다. 그런 다음 연구의 나머지 기간 동안 0.03 mg kg-1 hr-1의 유지 용량이 뒤따를 것입니다. 전형적인 75kg 개인을 고려하면 연구 기간 동안 22.5mg의 부하 용량과 4.2mg의 유지 용량(~112분), 총 26.7mg의 케토로락이 생성될 것입니다. HX1, HX2, HX3 및 HC2, HC3, HC4). 케토로락이 HX2, HX3 및 HC3, HC4 동안 주입된 두 번째 연구 약물 주입된 케토로락인 방문 동안 유지 주입(~67분)이 ~45분까지 감소되어 총 25mg의 케토로락이 될 것이기 때문에 총 투여량은 더 적을 것입니다. 유사한 용량의 케토로락이 전신 프로스타노이드를 감소시키고 수술 전후 통증을 감소시키는 것으로 나타났습니다. 혈장 케토로락 농도는 5.6시간의 최종 반감기로 정맥 투여 후 ~3분 이내에 최고조에 달합니다.

정맥 아스코르브산 주입 정맥 아스코르브산은 FDA 승인을 받았습니다. ROS를 급격하게 줄이기 위해 아스코르브산을 정맥 주사합니다. 아스코르브산은 5분에 걸쳐 0.035g kg 무지방 질량-1의 부하 용량(0.42g kg 무지방 질량-1시간-1)을 통해 투여됩니다. 활성 산소 종의 지속적인 억제를 위해 남은 연구 시간 과정(~20분) 동안 0.060g/kg 무지방 질량-1시간-1의 유지 용량이 뒤따릅니다. ~55kg의 무지방 조직 질량을 가진 75kg 개인을 고려하면(우리 연구실의 이전 젊고 건강한 피험자 기준), 피험자는 연구 방문 과정 동안 ~3.025g의 아스코르브산을 받게 됩니다.

혈장 분석

~10 mL의 혈액은 연구 적격성의 구성 요소로 스크리닝 방문 중에 채취됩니다. 스크리닝 혈액 샘플은 공복 정맥 포도당, 크레아티닌, 총 콜레스테롤, HDL 콜레스테롤, LDL 콜레스테롤 및 트리글리세리드에 대해 분석됩니다. 정맥 카테터를 통해 연구 프로토콜 동안 8 시점에서 정맥혈 샘플을 채취합니다. 각 채혈량은 10mL, 총 80mL입니다. 혈액은 혈장과 혈청으로 원심분리되어 -80ºC에서 보관됩니다. COX 억제의 효능은 순환하는 COX 대사산물인 6-케토-프로스타글란딘 F1α(PGI2의 안정한 마커) 및 트롬복산 B2(TXA2의 안정한 마커)의 측정(EIA)에 의해 결정될 것입니다. ROS 억제의 효능은 혈장 비타민 C 농도와 산화 스트레스의 전신 마커 역할을 하는 산화 저밀도 지단백질(oxLDL)에 의해 결정됩니다. 급성 정맥 아스코르브산 투여는 건강한 성인에서 oxLDL을 감소시키는 것으로 나타났습니다. NOS 억제 효능은 NO 생산의 지표로 여겨지는 아질산염과 질산염(NOx)의 합에 의해 결정될 것이다.