Sigarettrøyk nese- og fullblodsutfordring hos pasienter med kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS)

Innledning Kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS) er en vanlig luftveissykdom som forårsaker utbredt sykelighet og dødelighet, Global Burden of Disease Study estimerer KOLS til å være den sjette vanligste dødsårsaken på verdensbasis. Tiår med sigarettrøyking er den desidert viktigste medvirkende faktoren, og dette forårsaker en rekke luftveislidelser; inkludert kronisk bronkitt, obstruktiv bronkiolitt, emfysem og lungekarsykdom. Medisinsk behandling av KOLS er i stor grad palliativ; som involverer røykeslutt, bruk av inhalerte bronkodilatatorer og langvarig oksygenbehandling for respirasjonssvikt. Nylig har det blitt erkjent at de røykere som utvikler KOLS har forsterkning av betennelse sammenlignet med "friske røykere", og at det er et presserende behov for å utvikle nye utfordringsmodeller for å vurdere hvorfor KOLS utvikler seg hos noen storrøykere.

Sigarettrøyk Nasal Challenge Model Nesen er en tilgjengelig del av luftveiene, hvorfra det er mulig å få vevsekssudater og cellebørsting på en ikke-invasiv måte. En omfattende gjennomgang av den omfattende kliniske forskningserfaringen med disse nasale metodikkene har nylig blitt publisert. Det er også innsikt i at pasienter med KOLS ofte har betennelse i både luftveier og nesepassasjer, med en lignende type inflammatorisk infiltrat i nedre og øvre luftveier. Ved KOLS involverer betennelsen hovedsakelig nøytrofiler og makrofager, i motsetning til økningen i mastceller og eosinofiler som er karakteristisk for astma.

Det har lenge vært erkjent at det er et sterkt funksjonelt og immunologisk forhold mellom nese og bronkier, spesielt når det gjelder infiltrerende leukocytter og inflammatoriske mediatorer når man sammenligner allergisk rhinitt og allergisk astma. De øvre og nedre luftveiene har relatert respiratorisk epitel og lignende responser på allergenutfordring.

Nese- og bronkialslimhinnen til røykere med KOLS har vist seg å være infiltrert med CD8+ T-lymfocytter og nøytrofiler. Dette tilsvarer tilstedeværelsen av nesesymptomer under eksaserbasjoner av KOLS, og sputum og nesenivåer av IL-8 er korrelert ved KOLS.

For å prøve neseeksudater for allergiske inflammatoriske mediatorer, er de klassiske metodene for neseskylling de som er beskrevet av Naclerio et al., nesebassengmetoden til Greiff et al., og bruken av et Foleys kateter av Grünberg og kolleger. Skylling utføres med saltvann i volumer på mellom 1 og 10 ml. Repeterbarheten og validiteten til forskjellige neseskyllingsmetoder har blitt sammenlignet.

Tommy Sim og kollegene har utviklet bruken av filterpapirstrimler, som plasseres på turbinatene for å absorbere sekret fra nesen. Nesefilterpapirmetoden har fordelen av direkte prøvetaking av nesesekret som er mindre fortynnet og kan derfor fange opp proteinsignaler som er under deteksjonsgrensene for neseskylling. Matrise- eller filterpapirmetoden har blitt brukt til å måle kjemokiner og cytokiner etter NAC.

Celleprøver kan tas fra neseslimhinnen ved bruk av små nylontannbørster som roteres forsiktig over epitelet, og deretter løsnes de festede cellene i en balansert saltløsning. Det er vist at nesebørsting kan brukes som et alternativ til nesebiopsi [24], mens nesebørstesupernatanter kan analyseres for cytokinfrigjøring [25]. En alternativ metode er å bruke neseslimhinneavskraping ved hjelp av en plastkyrett (Rhinoprobe, Arlington Scientific, Utah). Nasal børsting og skraping forårsaker noe ubehag, men krever ikke lokalbedøvelse. Nesebiopsi utføres vanligvis fra den nedre kanten av den nedre turbinatet av en spesialist. Dette er en traumatisk prosedyre som krever nøye lokalbedøvelse, men det oppnås et prøveeksemplar av slimhinneepitel med basalmembran og submukosalt vev.

Nasal allergen challenge (NAC) er en bevist fordel for å teste ny antiinflammatorisk terapi for allergisk rhinitt og astma.

NAC har fordeler fremfor inhalert allergenutfordring siden det er lettere å rekruttere forsøkspersoner, det er mindre invasivt, og gjentatte vevsprøver er lett å få. Små antall pasienter kan gis til og med enkeltdoser med terapi, og de antiinflammatoriske og kliniske effektene på NAC-responser noteres. Ved å bruke disse utfordringsmetodene i fase II av legemiddelutvikling for astma og allergisk rhinitt er det mulig å gi en tidlig og pålitelig "Go/No Go"-beslutning før man går i gang med storskala, langsiktige og kostbare fase III-studier.

Vi håper å utvikle en analog utfordringsmodell for KOLS ved å vurdere effekten av nasal utfordring med sigarettrøyk.

En stor utfordring er å utvikle fase IIa klinisk farmakologisk design som kan brukes til å vurdere betennelsesdempende legemidler som utvikles for KOLS. Neseepitel og inflammatorisk respons på ozoneksponering har blitt mye studert [31-39]. KOL er faktisk preget av kronisk betennelse med ubalanse i oksidant/antioksidantnivåer, og systemisk betennelse kan utløse lokalt treningsindusert oksidativt stress.

Tre år lange kliniske studier med tusenvis av pasienter har funnet at inhalerte kortikosteroider ikke påvirker akselerert tap av lungefunksjon ved KOLS. Videre er pågående fase III-studier med orale fosfodiesterase type 4 (PDE4)-hemmere også lite overbevisende, til tross for at de innledende mindre studiene ser lovende ut. Det er helt klart et tvingende behov for å utvikle ikke-invasive biomarkører og kliniske utfordringsmodeller for bruk i fase II kliniske farmakologiske studier for å muliggjøre pålitelig vurdering av effekten av antiinflammatorisk behandling ved KOLS.

Bruk av neseutfordringsmodeller koblet til sensitive biomarkører og kliniske endepunkter kan kanskje brukes til å etablere klinisk effekt av nye legemidler for KOLS i småskalastudier. Nye terapier har potensial til å selektivt hemme ulike celletyper og spesielle mediatorer involvert i ulike inflammatoriske sykdommer. Vi tror at nasal allergenutfordring har fordeler fremfor inhalasjonsutfordring: sikkerhet, gjentatt ikke-invasiv prøvetaking.

I fremtiden vil dette sikre at nasal utfordring vil spille en økende rolle i klinisk farmakologisk vurdering av antiinflammatorisk behandling. Stor innsats pågår for å utvikle neseutfordringsmodeller for å etterligne betennelsen som finnes i KOLS, som kan brukes i klinisk farmakologisk vurdering av nye antiinflammatoriske legemidler.

Fullblodsutfordring in vitro med sigarettrøyk Vi skal stimulere blodprøver i laboratoriet på en in vitro måte med et sigarettrøykekstrakt. Sigarettrøykekstraktet er produsert i et avtrekksskap som sikrer sikkerheten til laboratoriepersonell. Sigarettrøyk inneholder mange giftige forbindelser inkludert frie radikaler og oksidanter. Sigarettrøykkondisjonert medium (CSCM) lages ved å boble røyken fra brennende sigaretter gjennom bufret saltløsning, og dette kan brukes til å stimulere celler in vitro. Sigarettrøykekstrakt har vist seg å være cytotoksisk for en alveolær type II celle-avledet linje, og denne effekten kan blokkeres av N-acetylcystein, en renser for oksidanter. {Hoshino, Mio, et al. 2001 7463 /id}. Vi har utviklet metoder for å vurdere nøytrofil CD11b-oppregulering som respons på stimulering med cytokiner og kjemokiner. CD11b er en celleoverflatereseptor på leukocytter som mobiliseres fra intracellulære lagre når celler stimuleres. Overflate CD11b kan måles ved å bruke fluorescerende merkede antistoffer og flowcytometri. Vi har utviklet en metode for å stimulere fullblod med CSCM som gir en 200 % økning i CD11b oppregulering etter inkubasjon i 20 minutter. Denne effekten økes ytterligere hvis plasma fjernes fra helblodet før stimulering, og effekten kan delvis hemmes av tilstedeværelsen av redusert glutation. KOLS-pasienter og røykere har vist seg å ha redusert antioksidantkapasitet i plasma. Vi tar sikte på å sammenligne nøytrofilresponser på CSCM-stimulering i fullblod, og vasket blod der plasmaet er fjernet, for å sammenligne nøytrofilrespons mellom KOLS-pasienter og røykere og mulige antioksidanteffekter av plasma.

Oversikt over planlagt forskning

To karakteriserte matchede grupper av røykere med KOLS og "friske" røykere som ikke har lungesykdom vil bli registrert for denne studien. Hver gruppe vil bestå av 8 fag. Hvert emne vil bli pålagt å foreta 2 besøk til NHLI Clinical Studies Unit som følger:

Besøk 1: Screening Under screening vil kandidater til studien bli fullstendig informert om studiens art og mulige bivirkninger. Kandidater må lese samtykkeskjemaet og signere dokumentet etter at etterforskeren har besvart alle spørsmål til kandidatens tilfredshet. Ytterligere prosedyrer kan begynne først etter at samtykkeskjemaet er signert. To originale kopier av informert samtykke vil bli signert av personen. Et originalt signert samtykkeskjema vil bli oppbevart av etterforskeren, og den andre originalen vil bli gitt til kandidaten for å ta med hjem.

Kandidater vil bli evaluert for inntreden i studiet i henhold til de oppgitte inklusjons- og eksklusjonskriteriene. Følgende prosedyrer vil bli utført for å fastslå hver kandidats generelle helse og kvalifikasjoner for påmelding til studiet:

• Innhent underskrevet, skriftlig informert samtykke
• Registrer medisinhistorie de siste 30 dagene Registrer medisinsk historie, inkludert røykestatus
• Utfør en fysisk undersøkelse av hjerte, lunge og nese
• Graviditetstest for kvinnelige forsøkspersoner i fertil alder
• Utfør spirometri og test reversibilitet
• Gjennomgå inkluderings- og eksklusjonskriterier

Etterforskeren vil evaluere resultatene av alle undersøkelser, inkludert kliniske laboratorietester, og vil bestemme hver kandidats egnethet for studien. Når forsøkspersonen er egnet for studien, vil en blodprøve (10 ml) bli tatt for sigarettrøyk fullblodsprøve.

Besøk 2: Nasal røykutfordring Hvert forsøksperson vil få lov til å røyke minst 5 sigaretter mellom kl. 09.00 og 21.00 dagen før oppmøte på enheten, og de siste 7 dagene. På studiedagen vil hver pasient bli bedt om å røyke en enkelt sigarett, men å puste ut gjennom nesen.

Etter denne sigarettutfordringen vil vi utføre følgende prosedyrer over en periode på 8 timer (pre(x2), 1t, 2t, 3t, 4t,6t og 8t):

1. Neseskylling består av å vaske nesen med 5 ml (en teskje) varm saltløsning. Denne løsningen føres forsiktig fra en sprøyte gjennom en hul "oliven" inn i enden av venstre nesebor. Væsken kommer ikke inn i bihulene eller passerer nedover baksiden av nesen. Totalt 2 spyler vil bli utført på hvert tidspunkt.
2. Nesefilterpapir består av 7 mm x 30 mm papirstrimler som er forsiktig plassert inne i enden av høyre nesebor. De blir liggende der i opptil 2 minutter til de er fuktige med nesesekret.
3. En kanyle vil bli satt inn for å gjøre det mulig å ta blod på de ovennevnte tidspunktene for serumanalyse av cytokiner og kjemokiner.
4. Graviditetstest kun for kvinnelige forsøkspersoner i fertil alder.

Som en del av studien vil forsøkspersonene bli informert om de skadelige effektene av sigarettrøyking, og informert om behovet for å slutte å røyke. Forsøkspersoner vil bli tilbudt røykekurs for å hjelpe dem å slutte å røyke. Det er forventet at studiedagen vil bli satt som sluttdato for fagene.