Anstrengelsesutløst bronkokonstriksjon hos skolebarn

Metoder:

Pasienter og studiedesign Det vil være to-trinns studie utført blant skoletenåringer. I det første trinnet vil skolebarna bli screenet for EIB i løpet av kroppsøvingstimen. Inn alle barn før og etter fysisk trening (PE) leksjon spirometri vil bli utført. Barn med redusert FEV1 (>=10 % fra baseline) og/eller barn med EIB-historie i løpet av de siste 12 månedene (symptomer: dyspné, hoste, hvesing, brystsmerter under/etter trening) vil bli invitert til klinikken for fremtidig evaluering og kvalifisert til neste trinn i studien.

I det andre trinnet vil barn med mistenkt EIB og deres foreldre bli invitert til klinikken. Tre besøk er planlagt. Behandling med langtidsvirkende beta-agonister vil bli stoppet 24 timer før hvert besøk; antihistaminbehandling vil bli stoppet 21 dager før første besøk.

Første besøk

Hos alle barn vil det bli utført standardisert treningsutfordring sammen med reversibilitetstest og hudstikktester. Basert på disse resultatene vil barn bli delt inn i følgende grupper:

• barn med EIB og astma (EIB+A+)
• barn med EIB uten astma (EIB+A-)
• barn uten EIB og astma (EIB-A+)
• barn uten EIB uten astma (EIB-A-) Andre besøk Tjue barn vil bli tilfeldig valgt fra hver gruppe. Hos alle barn vil standardisert treningshandel mil challenge bli utført igjen sammen. Det vil bli tatt blodprøve før og etter provokasjon sammen med utåndingskondensatprøve for å påvise markører for betennelse. Også før og etter treningsutfordring vil utåndet nitrogenoksid bli målt.

Tredje besøk Bronkial provokasjonsutfordring med metakoline vil bli utført hos hvert barn.

Metoder

• sykehistorie og fysisk undersøkelse
• lungefunksjonstester Lungefunksjonstester Lungefunksjonstesting vil bli utført med en Master Screen-enhet (Erich Jaeger Gmbh-Hochberg, Tyskland). Forutsagte verdier for alle lungefunksjonsvariabler er basert på en tidligere studie av friske kontroller levert av produsenten av lungefunksjonstestutstyret. Strømningsvolumkurver vil bli utført i henhold til American Thoracic Society-standarder. Den høyeste av 3 vellykkede målinger vil bli tatt og analysert. Resultatene vil bli uttrykt som prosentandelen av en anslått verdi. Alle forsøkspersonene vil kunne utføre spirometri.
• målinger av utåndet nitrogenoksid NO-målingene vil bli utført i henhold til anbefalinger fra European Respiratory Society/American Thoracic Society (ERS/ATS) med en kjemiluminescensanalysator (modell 280i nitrogenoksidanalysator; Sievers, Boulder, CO, USA) og dekanert i deler per milliard . Analysatoren gir en on-line kontinuerlig måling av NO i en enkelt utånding med et deteksjonsområde på 0,1 til 500 ppb. Miljømessig NO vil bli målt før og etter hver test og aldri overstige 5 ppb. Alle emner studeres i sittende stilling, uten å ha på seg neseklemme. Forsøkspersonene puster ut med en konstant strømningshastighet (50 ml/s) fra total lungekapasitet til restvolum uten å holde pusten. De opprettholder et konstant munntrykk (17 cm H2O) ved å overvåke en visuell visning for å eliminere kontaminering fra nasal NO. Dead space og nasal NO (som reflekteres av NO-konsentrasjonstoppen under utånding) og NO fra nedre luftveier (bestemt av platåverdien etter toppen) registreres automatisk ved å bruke produsentens programvare. Tre fraksjonerte målinger av utåndet nitrogenoksid (FeNO) av platåfasen vil bli oppnådd, med mindre enn 10 % variasjon. Gjennomsnittsverdien av 3 påfølgende, reproduserbare opptak vil bli beholdt for statistisk analyse.
• standardisert trening tredemølle utfordring Treningsindusert bronkokonstriksjon vil bli testet ved bruk av en motordrevet tredemølle (Kettler, Ense-Parsit, Tyskland) i henhold til ATS/ERS retningslinjer. Barna vil bli instruert til å løpe i 8 minutter med en submaksimal treningsbelastning. Treningstesten består av en 2-minutters oppvarming og 6 minutters løping i jevn tilstand på en tredemølle som er tilbøyelig til å produsere en hjertefrekvens på minst 95 % av den maksimale spådd for alder (beregnet som 220 - alder [år]) . Hellingen på tredemøllen er 5,5 % (3°). Små justeringer i arbeidsmengden (tredemøllehastighet) vil bli gjort, om nødvendig, for å oppnå målrettede hjertefrekvenser. Neseklips vil bli brukt under testen, og hjertefrekvensen vil bli kontinuerlig overvåket (elektronisk pulsskanner; Kettler). Den submaksimale løpeturen på tredemøllen vil bli utført med samme hastighet (treningsbelastning) ved begge testtilfellene (ved randomisering og etter 4 ukers behandling) for hvert barn. Omgivelsestemperaturen i det luftkondisjonerte laboratoriet vil holdes stabil ved 22 °C, og luftfuktigheten vil være stabil mellom 40 % og 50 % på hver dag av studien. Forskjeller på 1°C i temperatur og 5 mg H2 OxL-1 luftfuktighet på testdagene på hver pasient vil bli akseptert. 14 FEV1 vil bli målt før løping, umiddelbart etter, og 3, 6, 10, 15, 20 og 30 minutter etter løping. Maksimalt prosentvis fall i FEV1 etter treningstest vil bli beregnet ved å bruke følgende formel: [(før trening FEV1 - laveste postexercise FEV1) /pre-exercise FEV1] x 100. FEV1-verdiene vil bli plottet mot tid for hver behandling. Arealet under kurven (AUC) for FEV1-verdiene fra trening over 30-minutters perioden vil bli beregnet ved å bruke en trapesregel. EIB vil bli definert som en ≥ 15 % reduksjon i FEV1 fra baseline innen de første 5 minuttene etter trening.
• utåndet pust kondensat EBC prøver vil bli samlet inn gjennom EcoScreen-II enhet (Viasys Healthcare GmbH, Berlin, Tyskland). Prøver av utåndingskondensat (EBC) vil bli tatt fra barn under tidevannspusting mens de har på seg en neseklemme, som beskrevet tidligere [6]. De toveis ikke-repustende ventilene og slangen til kondensatoren vil bli tjent som en spyttfelle. Etter innsamling (i løpet av 10 minutter), vil EBC raskt bli frosset i små plastrør ved -80 °C ved bruk av tørris og vil bli lagret ved -80 °C frem til analyse.

Materialet vil være utåndingskondensatet fra barn diagnostisert med astma. Analysen vil bli utført ved bruk av Quantibody Human Inflammation Array 3 (RayBiotech, Norcross, GA, USA) i henhold til produsentens instruksjoner. Dette multiplekse ELISA-arraysettet tillater kvantitativ måling av 40 humane cytokiner. Hvert standard glassglass består av 16 brønner, hver med en identisk cytokinantistoffarray. Alle antistoffer og positive kontroller vil bli skrevet ut i firedoblet i hver brønn.

I det første trinnet bindes fangantistoffet til glassoverflaten på objektglasset. Deretter tilsettes 100 µl av hver pasientprøve og de arayspesifikke cytokinstandardene med kjent konsentrasjon til hver brønn. Etter inkubering i 2 timer ved romtemperatur, vaskes gruppen 5 ganger med 150 ul vaskebuffer I og to ganger med 150 ul vaskebuffer II, 5 minutter per vask. Deretter inkuberes matrisen i 2 timer med 1,4 ml av det biotin-konjugerte antistoffet ved romtemperatur. Deretter gjentas vaskeprotokollen før tilsetning av 80 µl Cy3-ekvivalent fargestoff-konjugert streptavidin til hver brønn i 1 time. Etter å ha vasket matrisen, blir fluorescenssignalet oppdaget og kvantifisert med Axon GenePix 4000B-skanneren og GenePix Pro 6.0-programvaren (Molecular Devices). Resultatene vil bli analysert ved hjelp av Q - Analyzer Software (RayBiotech, Norcross, GA, USA).

• metacholin bronchial provokation challenge Metakoline bronkial test av provokasjonen vil bli utført ved bruk av dosimeterteknikken aerosol provokasjonssystem (APS) Pro (Erich Jaeger Gmbh-Hochberg, Tyskland) med kontrollert tidevannspust. Etter pulveriseringsfysiologisk fortynningsmiddel vil metakolin leveres i fire kumulative doser: 0,015 mg, 0,045 mg, 0,18 mg, 0,72 mg. Metakolinebasert provokasjonstest (MBPT) fortsettes med 2-minutters intervaller mellom inhalasjonene inntil et fall i forsert ekspirasjonsvolum i 1s (FEV1) på ≥20 % vil oppnås. Provoserende dose (PD20) beregnes ved lineær interpolasjon på en log-dose-responskurve (13).
• i blodprøve (5 ml prøve): tryptase, lipoksin A4 serumnivåer
• også i denne studien vil det bli tatt blodprøve før og etter utfordring sammen med utåndet pust kondensatprøve for å oppdage markører for betennelse (som interleukin (IL)-1a, IL-2, IL-5, IL-6, IL -8, IL-9, IL-12p70, IL-13, IL-17, IL-22, monocytt kjemoattraktant protein en (MCP1), toll-lignende reseptor 2 (TLR2), makrofag inflammatorisk protein en alfa (MIP1a), blodplater avledet vekstfaktor (PDGFBB), vevsinhibitor av metalloproteinase to (TIMP2), tumornekrosefaktor alfa (TNFalpha), C reaktivt protein (CRP), transformerende vekstfaktor beta én (TGF-b1), tymisk stromal lymfopoietin (TSLP) - ELISA og cysteinylleukotriener, leukotrien B4 (LTB4), prostaglandin E2 - høytrykksvæskekromatografi ((PGE2-HPLC))/massespektrometri).

Betydning:

Praktisk vurdering/Resultatene av den foreslåtte studien vil tillate oss å vurdere utbredelsen og definere den inflammatoriske bakgrunnen for anstrengelsesutløst bronkokonstriksjon (EIB) hos skolebarn. Skolefravær, sykelighet og komorbiditet som påvirker fysisk aktivitet vil bli verifisert og udiagnostiserte pasienter vil bli behandlet. Betydningen av miljøfaktorer (tobakksrøyking, type trening, temperatur og fuktighet i treningsrommet) og individuelle (alder, kjønn, atopi, fedme, tilbakevendende luftveisinfeksjoner, tilstedeværelse av kroniske sykdommer) vil bli verifisert.

Nye funn/hovedfunn av studien vil tillate å definere primære forebyggingsmetoder for EIB uten å unngå trening, og nye anbefalinger for EIB-behandling hos barn:

1. EIB-screening i virkelig levende miljø (under treningstime på skolen) verifisert ved standardisert treningstest i klinikken
2. Definere de individuelle og miljømessige risikofaktorene til EIB hos skolebarn
3. Kinetikk av inflammatoriske markører (i utåndet pust kondensat og serum) under treningstest
4. Kompleks evaluering av klinisk og inflammatorisk profil av pasienter med EIB med/uten astma.

Funn på feltet/Å definere markører for inflammasjon ved EIB og mulige forskjeller mellom astmatiske og ikke-astmatiske barn med/uten EIB.

Effekter/Målet med prosjektet er å definere prevalens og inflammatorisk bakgrunn av anstrengelsesutløst bronkokonstriksjon (EIB) hos skolebarn og bestemme individuelle og miljømessige risikofaktorer for EIB. De oppnådde resultatene vil gi objektive mål på biologiske prosesser som fører til bronkokonstriksjon under trening, som kan oppleves naturlig i løpet av skolehverdagen. Resultatene kan brukes i behandlingen av EIB-pasienter med eller uten astma. Resultatene av planlagt forskning vil bli publisert i tidsskrifter med nasjonal og internasjonal gjennomslagskraft, og presenteres under symposier og konferanser.