Mekanismer for N-acetylcystein-medierte vaskulære bivirkninger

I denne studien tester etterforskerne følgende hypoteser:

1. NAC forårsaker doseavhengig vasodilatasjon assosiert med histaminfrigjøring in vivo.
2. Frigjøring av andre mediatorer, kjent for å være assosiert med anafylaksi, forekommer ikke under anafylaktoide reaksjoner på NAC.
3. Paracetamol har en beskyttende rolle mot NAC-bivirkninger.

Det er vanskelig å undersøke disse hypotesene hos mennesker. Mens lokale hudforandringer til intradermal NAC har blitt brukt for å undersøke dose-respons hos pasienter, egner denne tilnærmingen seg ikke til detaljert undersøkelse av den underliggende mekanismen og kan ikke brukes til å utforske effekten av høye paracetamolkonsentrasjoner. Vi foreslår å bruke en alternativ veletablert modell tidligere brukt av oss for å undersøke mekanismene involvert i farmakodynamikken til morfin hos mennesker ved måling av underarmens blodstrøm og hudrespons etter intraarteriell infusjon. Den foreslåtte modellen tillater administrering av doser som er langt mindre enn de som brukes systemisk og minimerer dermed risikoen for uønskede systemiske effekter fra enten NAC eller paracetamol. Sikker administrering av intraarteriell NAC (opptil 300 mg/min, større enn det som er tiltenkt her) er tidligere vist. Lokale endringer kan brukes som et surrogat for systemiske effekter, som beskrevet tidligere.

Vi vil ta en strukturert 3-delt tilnærming til forskningshypotesene. Studie 1 og 2 vil ta sikte på å etablere en dose-respons-kurve og søke bevis på takyfylakse, samtidig som nivået av histaminfrigjøring måles. Tilstedeværelsen av takyfylakse kan bidra til å forklare hvorfor NAC i kliniske omgivelser ofte trygt kan gjeninnføres etter en reaksjon. I studie 3 har etterforskerne til hensikt å gjennomføre en 4-veis randomisert kontrollert crossover-mekanistisk studie. Dette vil undersøke den farmakodynamiske effekten av NAC både i nærvær og fravær av histaminantagonister (antihistaminer), og lav- og høydose paracetamol. Denne studien vil også muliggjøre undersøkelse av en mulig beskyttende rolle for paracetamol.

For alle studier vil etterforskerne rekruttere friske mannlige frivillige mellom 18 og 64 år. Forsøkspersonene vil være ikke-røykere på ingen samtidige medisiner. Personer med klinisk signifikant komorbiditet som hjertesvikt, hypertensjon, hyperlipidemi, diabetes mellitus, astma, koagulopati eller blødningsforstyrrelser vil bli ekskludert. Eksklusjonskriterier vil også inkludere de individene som nylig har hatt infeksjons- eller inflammatoriske tilstander eller nylig donert blod (innen de siste 3 månedene).

Hver studie vil bli utført i et stille, temperaturkontrollert rom holdt på 22-24ºC med forsøkspersonene liggende på rygg. Deltakerne vil ha fastet og avstått fra koffein og tobakk i minst 4 timer og fra alkohol i 24 timer før hver studie.

Forsøkspersonene vil gjennomgå kanylering av brachialisarterien i en arm med en steril 27-standard stålnål. Studiemedisiner vil bli infundert via denne kanylen. Blod vil bli tappet fra både den infunderte armen og kontrollarmen via 17-gauge venekanyler satt inn i hver arm under lokalbedøvelse.

Etter en 30-minutters innkjøringsperiode vil underarmens blodstrøm bli målt med 6-10 minutters intervaller i de infunderte og ikke-infunderte armene ved venøs okklusjonspletysmografi ved bruk av kvikksølv-i-silastic strain gauges som beskrevet tidligere.

Forsøkspersoner kan rekrutteres til mer enn én studie forutsatt at det har gått minst 1 uke mellom studiene.

Studie 1: Dose-respons-studie Tilstrekkelig frivillige vil bli rekruttert til å fullføre 8 studier ved bruk av en inkrementell økende doseinfusjon av intraarteriell NAC (6 doser) for å bestemme en doseresponskurve for arteriell vasodilatasjon i underarmen. Etter en utvaskingsperiode på 30 minutter for å sikre en retur til normal tilstand, vil dette gjentas for å avgjøre om responsen er konsistent over tid. Studie 1 vil identifisere en dose som skal brukes i studie 2 som forårsaker maksimal lokal vasodilatasjon i underarmen uten systemiske effekter (økning i kontralateral blodstrøm i underarmen, blodtrykk, hjertefrekvens, ansiktsrødme).

Vår hypotese er at mens en økning i histamin kan observeres som respons på NAC, vil ingen endring i de andre mediatorene som vanligvis er assosiert med anafylaktiske reaksjoner bli demonstrert. Blodprøver vil bli tatt ved baseline, ved slutten av studien og med 10-minutters intervaller under den inkrementelle doseinfusjonen av NAC for å inkludere hver av de 6 administrerte dosene (totalt 14 anledninger). For å maksimere effektiviteten i å adressere hypotesen vår, har vi til hensikt å måle histamin og NAC på hvert tidspunkt. Det vil også bli tatt nok blod ved hver anledning for måling av andre potensielle inflammatoriske mediatorer, inkludert tryptase, vWF, tPA, IL-6, PGD2 og PGI2.

Studie 2: Akutt toleransestudie Akutt toleranse vil bli undersøkt i studie 2. Åtte studier vil bli fullført med en konstant infusjon av NAC over 60 minutter ved en dose identifisert i studie 1. Vasodilatasjon i underarmen og nivået av histaminfrigjøring vil bli målt hvert 10. minutt. Denne studien kan bidra til å forklare hvorfor NAC i kliniske omgivelser ofte trygt kan gjeninnføres uten komplikasjoner etter en reaksjon.

Blodprøver vil bli tatt ved baseline, ved slutten av studien og med 10-minutters intervaller under infusjonen av NAC (totalt 8 anledninger). Histamin og NAC vil bli målt på hvert tidspunkt og blod lagret for senere måling av andre potensielle mediatorer hvis det er aktuelt etter resultatene fra studie 1.

Studie 3: Mekanistisk studie

Studie 3 er en 4-veis randomisert kontrollert crossover-studie for å undersøke potensielle mediatorer. Tilstrekkelig med personer vil bli rekruttert til å fullføre 8 studier, hvor hver frivillig deltar 4 ganger. Ved hvert besøk vil forsøkspersonene få en økende dose infusjon av NAC som beskrevet i studie 1. I tillegg vil de også motta en av:

1. Samtidig infusjon av vanlig saltvann (kontroll)
2. Samtidig infusjon av histaminantagonister (H1 og H2 antagonist)
3. Samtidig infusjon av lavdose paracetamol for å gi en lokal konsentrasjon på <50 mg/l
4. Samtidig infusjon av høyere dose paracetamol for å gi en lokal konsentrasjon på ~200 mg/l

Blodprøver vil bli tatt ved baseline, ved slutten av studien og med 10-minutters intervaller under inkrementell doseinfusjon av NAC for å inkludere hver av de 6 administrerte dosene (totalt 8 anledninger). Histamin, NAC og paracetamol analyser vil bli målt til enhver tid. Blod vil også bli lagret for senere analyse av de andre mediatorene hvis det er hensiktsmessig i henhold til resultatene fra studie 1.

Legemidler Vi har tidligere administrert intraarteriell NAC uten komplikasjoner. Forutsatt en underarmsblodstrøm på 50 ml/min, vil en infusjon på 25 mg/min forventes å oppnå en lokal konsentrasjon ~500 mg/l, tilsvarende toppkonsentrasjoner oppnådd under standard 20-timers intravenøs NAC-protokoll som brukes på sykehuset avdelinger. Vi har til hensikt å bruke en rekke av 6 inkrementelle doser med 10 minutters intervaller for å inkludere denne konsentrasjonen: 1 mg/min, 5 mg/min, 10 mg/min, 50 mg/min, 100 mg/min og 200 mg/min. Den totale infusjonshastigheten opprettholdes 1 ml/min.

Histaminantagonister i nåværende klinisk bruk har ennå ikke blitt administrert i intraarterielle studier. Vi har til hensikt å bruke klorfenamin (H1-antagonist) og ranitidin (H2-antagonist). Intravenøs (IV) administrering av 10 mg klorfenamin resulterer i en plasmakonsentrasjon på ~14 mcg/l. IA-administrasjon på 1 mcg/min ville oppnå en lignende underarmskonsentrasjon. Forutsatt at NAC forårsaker vasodilatasjon med en økning i underarmens blodstrøm, foreslår etterforskerne å administrere 5 mcg/min for å sikre maksimal H1-blokade. På samme måte resulterer IV-administrasjon av 50 mg ranitidin i en plasmakonsentrasjon på ~150 mcg/l. IA-administrasjon på 7,5 mcg/min vil forventes å oppnå en lignende underarmskonsentrasjon. I nærvær av økt blodstrøm fra underarmen, foreslår etterforskerne å administrere 37,5 mcg/min.

Terapeutisk IV administrering av 1 g paracetamol resulterer i en plasmakonsentrasjon på ~12 mg/l. For å oppnå en ønsket konsentrasjon på ~25 mg/l, i nærvær av et underarmsblodslag på 50 ml/min, ville etterforskerne ha til hensikt å administrere en IA-infusjon på 1,25 mg/min. For å forklare tilstedeværelsen av økt blodstrøm fra underarmen, foreslår etterforskerne å administrere 4 mg/min IA paracetamol. For å oppnå en høyere lokal PA-konsentrasjon på ~200 mg/l, en konsentrasjon som kan sammenlignes med potensielt hepatotoksiske konsentrasjoner etter PA-overdose, foreslår etterforskerne å administrere 30 mg/min PA.

Hudforandringer Hudforandringer vil bli vurdert gjennom vurdering av erytem eller ødem i underarmen registrert med Modified Draize Scale. Forsøkspersonene vil også bli bedt om subjektivt å uttrykke intensiteten av eventuell kløe på en skala fra 1 (ingen kløe) til 7 (intens kløe).

Tilgjengelig ekspertise Studiene vil bli utført i Clinical Research Facility ved Royal Infirmary of Edinburgh, som har lang erfaring med å utføre slike studier. De fleste av analysene vil bli utført i laboratorier ved University of Edinburgh, som har ekspertise på disse analysene. Hovedetterforskeren er en klinisk toksikolog som har de nødvendige ferdighetene for å utføre forskningen.