Mechanismen van door N-acetylcysteïne gemedieerde vasculaire bijwerkingen

In deze studie testen de onderzoekers de volgende hypothesen:

1. NAC veroorzaakt dosisafhankelijke vasodilatatie geassocieerd met afgifte van histamine in vivo.
2. Afgifte van andere mediatoren, waarvan bekend is dat ze geassocieerd zijn met anafylaxie, vindt niet plaats tijdens anafylactoïde reacties op NAC.
3. Paracetamol heeft een beschermende rol tegen bijwerkingen van NAC.

Onderzoek naar deze hypothesen bij de mens is moeilijk. Hoewel lokale huidveranderingen in intradermale NAC zijn gebruikt om de dosis-respons bij patiënten te onderzoeken, leent deze benadering zich niet voor gedetailleerd onderzoek van het onderliggende mechanisme en kan deze niet worden gebruikt om het effect van hoge paracetamolconcentraties te onderzoeken. We stellen voor om een ​​alternatief, goed ingeburgerd model te gebruiken dat eerder door ons werd gebruikt om de mechanismen te onderzoeken die betrokken zijn bij de farmacodynamiek van morfine bij de mens door de meting van de doorbloeding van de onderarm en de huidrespons na intra-arteriële infusie. Het voorgestelde model maakt toediening mogelijk van doses die veel kleiner zijn dan die welke systemisch worden gebruikt en minimaliseert zo het risico op ongewenste systemische effecten van NAC of paracetamol. Veilige toediening van intra-arteriële NAC (tot 300 mg/min, meer dan hier bedoeld) is eerder aangetoond. Lokale veranderingen kunnen worden gebruikt als surrogaat voor systemische effecten, zoals eerder beschreven.

We zullen een gestructureerde 3-delige benadering van de onderzoekshypothesen hanteren. Onderzoek 1 en 2 zullen gericht zijn op het vaststellen van een dosis-responscurve en het zoeken naar bewijs van tachyfylaxie, terwijl het niveau van histamine-afgifte wordt gemeten. De aanwezigheid van tachyfylaxie kan helpen verklaren waarom NAC in de klinische setting vaak veilig opnieuw kan worden geïntroduceerd na een reactie. In studie 3 zijn de onderzoekers van plan een 4-weg gerandomiseerde gecontroleerde crossover mechanistische studie uit te voeren. Dit zal het farmacodynamische effect van NAC onderzoeken in zowel de aan- als afwezigheid van histamine-antagonisten (antihistaminica) en laag- en hooggedoseerde paracetamol. Dit onderzoek maakt het ook mogelijk om een ​​mogelijke beschermende rol van paracetamol te onderzoeken.

Voor alle onderzoeken zullen de onderzoekers gezonde mannelijke vrijwilligers werven tussen de 18 en 64 jaar. Onderwerpen zullen niet-rokers zijn die geen gelijktijdige medicatie gebruiken. Personen met klinisch significante comorbiditeit zoals hartfalen, hypertensie, hyperlipidemie, diabetes mellitus, astma, coagulopathie of bloedingsstoornissen worden uitgesloten. Uitsluitingscriteria omvatten ook personen die recent een infectie- of ontstekingsziekte hebben gehad of onlangs bloed hebben gedoneerd (in de afgelopen 3 maanden).

Elke studie zal worden uitgevoerd in een stille, temperatuurgecontroleerde kamer die op 22-24ºC wordt gehouden, met proefpersonen die op hun rug liggen. De deelnemers hebben voor elk onderzoek ten minste 4 uur gevast en zich onthouden van cafeïne en tabak en gedurende 24 uur van alcohol.

Proefpersonen ondergaan een canulatie van de armslagader in één arm met een steriele 27-standaard draadgauge stalen naald. Studiegeneesmiddelen zullen via deze canule worden toegediend. Bloed zal worden afgenomen uit zowel de geïnfundeerde als de controle-arm via 17-gauge veneuze canules die onder plaatselijke verdoving in elke arm worden ingebracht.

Na een inloopperiode van 30 minuten wordt de bloedstroom in de onderarm gemeten met tussenpozen van 6-10 minuten in de geïnfundeerde en niet-geïnfundeerde armen door middel van veneuze occlusieplethysmografie met behulp van kwik-in-silastic spanningsmeters zoals eerder beschreven.

Proefpersonen kunnen voor meer dan één onderzoek worden gerekruteerd, op voorwaarde dat er minimaal 1 week is verstreken tussen de onderzoeken.

Onderzoek 1: Dosis-responsonderzoek Er zullen voldoende vrijwilligers worden geworven om 8 onderzoeken te voltooien met een incrementeel stijgende dosisinfusie van intra-arterieel NAC (6 doses) om een ​​dosis-responscurve voor arteriële vasodilatatie in de onderarm te bepalen. Na een uitwasperiode van 30 minuten om een ​​terugkeer naar de normale toestand te verzekeren, wordt dit herhaald om te bepalen of de respons in de loop van de tijd consistent is. Studie 1 zal een dosis identificeren die in studie 2 moet worden gebruikt die maximale lokale vasodilatatie van de onderarm veroorzaakt zonder systemische effecten (toename van de contralaterale doorbloeding van de onderarm, bloeddruk, hartslag, blozen in het gezicht).

Onze hypothese is dat hoewel een toename van histamine kan worden waargenomen als reactie op NAC, er geen verandering in de andere mediatoren die gewoonlijk worden geassocieerd met anafylactische reacties zal worden aangetoond. Bloedmonsters zullen worden verkregen bij aanvang, aan het einde van het onderzoek en met tussenpozen van 10 minuten tijdens de incrementele dosisinfusie van NAC om elk van de 6 toegediende doses op te nemen (totaal 14 gelegenheden). Om de efficiëntie bij het aanpakken van onze hypothese te maximaliseren, zijn we van plan histamine en NAC op elk tijdstip te meten. Er zal ook bij elke gelegenheid voldoende bloed worden afgenomen voor het meten van andere potentiële ontstekingsmediatoren, waaronder tryptase, vWF, tPA, IL-6, PGD2 en PGI2.

Onderzoek 2: onderzoek naar acute tolerantie Acute tolerantie zal worden onderzocht in onderzoek 2. Acht onderzoeken zullen worden voltooid met een constante infusie van NAC gedurende 60 minuten met een dosis die is geïdentificeerd in onderzoek 1. De vasodilatatie van de onderarm en de afgifte van histamine worden elke 10 minuten gemeten. Deze studie kan helpen verklaren waarom NAC in de klinische setting vaak veilig opnieuw kan worden geïntroduceerd, zonder complicaties, na een reactie.

Er zullen bloedmonsters worden genomen bij aanvang, aan het einde van het onderzoek en met tussenpozen van 10 minuten tijdens de infusie van NAC (totaal 8 keer). Histamine en NAC worden op elk tijdstip gemeten en bloed wordt opgeslagen voor latere meting van andere potentiële mediatoren, indien van toepassing na de resultaten van onderzoek 1.

Studie 3: Mechanistische studie

Studie 3 is een 4-weg gerandomiseerde gecontroleerde cross-over studie om potentiële bemiddelaars te onderzoeken. Er zullen voldoende proefpersonen worden geworven om 8 studies te voltooien, waarbij elke vrijwilliger 4 keer aanwezig zal zijn. Bij elk bezoek krijgen proefpersonen een infuus met toenemende dosis NAC, zoals beschreven in onderzoek 1. Daarnaast ontvangen ze ook een van:

1. Co-infusie van normale zoutoplossing (controle)
2. Co-infusie van histamine-antagonisten (H1- en H2-antagonist)
3. Gelijktijdige infusie van een lage dosis paracetamol om een ​​lokale concentratie van <50 mg/l te verkrijgen
4. Gelijktijdige infusie van een hogere dosis paracetamol om een ​​lokale concentratie van ~200 mg/l te verkrijgen

Bloedmonsters zullen worden verkregen bij aanvang, aan het einde van het onderzoek en met tussenpozen van 10 minuten tijdens de infusie van de incrementele dosis NAC om elk van de 6 toegediende doses op te nemen (totaal 8 gelegenheden). Histamine-, NAC- en paracetamolassays zullen op alle tijdstippen worden gemeten. Bloed zal ook worden bewaard voor latere analyse van de andere mediatoren, indien van toepassing volgens de resultaten van onderzoek 1.

Geneesmiddelen We hebben eerder zonder complicaties intra-arteriële NAC toegediend. Uitgaande van een doorbloeding van de onderarm van 50 ml/min, wordt verwacht dat een infusie van 25 mg/min een lokale concentratie van ~500 mg/l zal bereiken, vergelijkbaar met piekconcentraties die worden bereikt tijdens het standaard 20 uur durende intraveneuze NAC-protocol dat in het ziekenhuis wordt gebruikt afdelingen. We zijn van plan om een ​​bereik van 6 incrementele doses met tussenpozen van 10 minuten te gebruiken om deze concentratie op te nemen: 1 mg/min, 5 mg/min, 10 mg/min, 50 mg/min, 100 mg/min en 200 mg/min. De totale infusiesnelheid blijft 1 ml/min.

Histamine-antagonisten die momenteel klinisch worden gebruikt, zijn nog niet toegediend in intra-arteriële studies. We zijn van plan om chloorfenamine (H1-antagonist) en ranitidine (H2-antagonist) te gebruiken. Intraveneuze (IV) toediening van 10 mg chloorfenamine resulteert in een plasmaconcentratie van ~14 mcg/l. IA toediening van 1 mcg/min zou een vergelijkbare onderarmconcentratie bereiken. Ervan uitgaande dat NAC vasodilatatie veroorzaakt met een toename van de bloedstroom in de onderarm, stellen de onderzoekers voor om 5 mcg/min toe te dienen om een ​​maximale H1-blokkade te verzekeren. Evenzo resulteert intraveneuze toediening van 50 mg ranitidine in een plasmaconcentratie van ~150 mcg/l. Een IA-toediening van 7,5 mcg/min zou naar verwachting een vergelijkbare onderarmconcentratie bereiken. Bij een verhoogde doorbloeding van de onderarm stellen de onderzoekers voor om 37,5 mcg/min toe te dienen.

Therapeutische intraveneuze toediening van 1g paracetamol resulteert in een plasmaconcentratie van ~12 mg/l. Om een ​​gewenste concentratie van ~25 mg/l te bereiken, zouden de onderzoekers, in aanwezigheid van een onderarmbloeding van 50 ml/min, een IA-infuus van 1,25 mg/min willen toedienen. Om rekening te houden met de aanwezigheid van een verhoogde doorbloeding in de onderarm, stellen de onderzoekers voor om 4 mg/min IA paracetamol toe te dienen. Om een ​​hogere lokale PA-concentratie van ~200 mg/l te bereiken, een concentratie die vergelijkbaar is met potentieel hepatotoxische concentraties na een PA-overdosis, stellen de onderzoekers voor om 30 mg/min PA toe te dienen.

Huidveranderingen Huidveranderingen worden beoordeeld door middel van beoordeling van erytheem of oedeem in de onderarm geregistreerd met behulp van de Modified Draize Scale. Proefpersonen wordt ook gevraagd om subjectief de intensiteit van jeuk uit te drukken op een schaal van 1 (geen jeuk) tot 7 (intense jeuk).

Beschikbare expertise De studies zullen worden uitgevoerd in de Clinical Research Facility van de Royal Infirmary van Edinburgh, die uitgebreide ervaring heeft met het uitvoeren van dergelijke studies. De meeste assays zullen worden uitgevoerd in de laboratoria van de Universiteit van Edinburgh, die expertise hebben in deze assays. De hoofdonderzoeker is een klinisch toxicoloog in opleiding met de nodige vaardigheden om het onderzoek uit te voeren.