Akutt eksponering for diesel: Forlenge effekter på betennelse og vaskulatur (DEVA)

Introduksjon Diesel og dens produkter representerer en av de vanligste forurensningene som påvirker mennesker som bor i urbane og landlige områder i verden. Flertallet av pasienter som går på akuttmottak har sannsynligvis vært utsatt for kronisk eksponering for eksos fra dieselmotorer, spesielt de som bor i nærheten av travle byveier og motorveier. Dieseleksosgass anses å bidra til over 50 % av atmosfæriske partikler med en masse på mindre enn 10 μM (PM10) gjennomsnittlig aerodynamisk diameter, som er ansvarlig for luftforurensning. For fine partikler lavere enn 2,5 μM (PM2,5) og ekstremt små partikler under 0,1 μM i diameter, er bidraget til luftforurensning mye større. Disse partiklene er små nok til å inhaleres og avsettes i lungene hvor de kan ha skadelige effekter.

I Europa og Japan har epidemiologiske studier vist høye forekomster av kardiovaskulær sykelighet, så vel som akutte og kroniske luftveissykdommer, etter yrkesmessig eksponering for dieseleksos. Eksperimentelle dyrestudier har også vist at eksponering for fortynnet dieselmotorutslipp svekker venstre ventrikkels systoliske ytelse, sympatisk drivkraft, fibrose/fibrinolyse og akselererer åreforkalkning. Epidemiologiske studier og eksperimentelle dyremodeller er imidlertid ganske upresise når det gjelder mekanismene som er ansvarlige for disse effektene og den kliniske effekten av kronisk eksponering av dieseleksos. Dessuten, selv om det er dokumentert en sammenheng mellom akutte koronare syndromer (ACS) og akutt eksponering for eksosgass fra dieselmotorer, er det ikke kjent om relativt kortvarig eksponering kan forårsake langvarig inflammatorisk respons og/eller påvirke endotelfunksjon og karveggegenskaper i en slik måte å potensielt fremme utviklingen av aterosklerotiske forandringer.

Formålet med denne studien er å vurdere virkningen av kortvarig eksponering for dieseleksosgasser på arteriell elastisitet, vaskulær funksjon og inflammatoriske biomarkører.

Metoder Studiepopulasjon Frivillige vil bli inkludert i denne randomiserte, dobbeltblinde, crossover-studien. Alle frivillige som kvalifiserte seg til studieoppgang vil være fri for hjerte- og karsykdommer, hypertensjon, diabetes mellitus, lungesykdom og akutte inflammatoriske eller kroniske sykdommer. Personer som vil vise seg å ha et unormalt 12-avlednings elektrokardiogram og/eller nedsatt respiratoriske funksjonstester vil bli ekskludert fra studien.

Personer som tar kardiovaskulære medisiner, antioksidant- eller vitamintilskudd, orale prevensjonsmidler eller antiinflammatoriske midler i løpet av de to månedene før inkludering i studien vil bli ekskludert.

Kvinner som får hormonbehandling og premenopausale kvinner med uregelmessig menstruasjonssyklus vil også ekskluderes fra studien. Alle kvinner valgt til studien vil gjennomgå graviditetstester før hver studieøkt.

Studiedesign Dette er en randomisert dobbeltblind, cross-over-studie. Alle forsøkspersoner vil bli eksponert for luft eller forurensninger i to økter som vil finne sted med 4 ukers mellomrom mellom 8.00 og 10.00 i et ad hoc-laboratorium. I hver økt vil forsøkspersonene gjennomgå en 2-timers eksponeringsperiode for kontrollerte mengder dieseleksos eller filtrert luft. I hver økt vil det foregå målinger av markører for vaskulær funksjon (strømmediert dilatasjon, pulsbølgehastighet og augmentasjonsindeks), sympatisk aktivitet og blodprøver som viser den inflammatoriske og fibrinolytiske profilen. Disse målingene vil bli utført ved baseline (før eksponering-T0), ved slutten av den 2-timers økten (T2) og 24 timer etter slutten av eksponeringen (T24) (Figur 1).

Målinger hos hver kvinne som deltar i studien vil bli utført i samme fase av menstruasjonssyklusen (sen luteal fase). Deltakerne vil avstå fra å drikke alkohol eller koffeinholdige væsker og bruke medisiner som inneholder koffein, eller røyking. Alle frivillige vil bli vurdert etter å ha vært i fastende tilstand i minst 8 timer. Deltakerne vil bli bedt om å unngå endringer i kosthold og fysiske aktivitetsvaner i løpet av studieperioden.

Dieseleksos og filtrert lufteksponering Frivillige eksponering for dieseleksos vil utføres på et spesialdesignet 30m2 rom som var hermetisk forseglet. Dieseleksosen vil bli produsert av en dieselmotor (2500 cc og 100-150HK) og dispensert gjennom et rørsystem inn i eksponeringsrommet. Før studiestart vil innendørs nivåer av karbonmonoksid (CO) sammen med konsentrasjoner av fine luftbårne partikler (PM2.5) bli målt, kontrollert og holdt innenfor de ønskede grensene ved hjelp av bærbar miljøinstrumentering. For å sikre tilstrekkelige nivåer av eksponering for PM2.5 og CO, vil alle målinger bli kontrollert og sammenlignet med de respektive standardene til EU-kommisjonen. Nærmere bestemt, 25 µg/m3 (gjennomsnittlig årlig grense) for PM2.5-partikler og 10 µg/m3 (maksimalt daglig 8-timers gjennomsnitt) for CO.

Vaskulære målinger Evaluering av endotelfunksjon Ved bruk av en lineær array ultralyd (U/S) transduser vil endotelfunksjonen bli evaluert ved å estimere strømningsmediert dilatasjon (FMD) i brachialis arterien, i henhold til standardiserte protokoller.

Målinger av sentral arteriell stivhet Carotis-femoral pulsbølgehastighet (PWV), en indeks for aortastivhet, vil bli beregnet fra målinger av pulspassasjetid og avstanden mellom 2 registreringssteder (PWV = avstand, i meter, delt på transittid, i sekunder) ved å bruke en godt validert ikke-invasiv enhet (SphygmoCor; AtCor Medical, Sydney, Australia) som tidligere beskrevet.

Måling av bølgerefleksjoner AIx for den sentrale (aorta) trykkbølgeformen vil bli beregnet som en sammensatt indeks av bølgerefleksjoner og arteriell stivhet ved bruk av et validert, kommersielt tilgjengelig system (SphygmoCor; AtCor Medical, Sydney, Australia) som bruker applanasjonsprinsippet tonometri. Bølgeformer av radialt trykk vil bli kalibrert i henhold til sfygmomanometrisk systolisk blodtrykk og diastolisk blodtrykk målt i arterien brachialis. Fordi AIx er påvirket av endringer i HR, ble den korrigert etter behov (korrigert for en jevn HR på 75 bpm; AI75).

Vurdering av sympatisk aktivitet Hjertefrekvensvariabilitet (HRV) uttrykker virkningen av det autonome nervesystemet på hjerteaktivitet. Lav HRV kan tilskrives økt sympatisk tonus og har vist seg å være assosiert med økt kardiovaskulær morbiditet og dødelighet. Sympatisk aktivitet vil bli evaluert ved å beregne HRV med kontinuerlig elektrokardiografisk studie (EKG) som ble registrert i 20 minutter med en Holter-enhet. EKG-data vil deretter overføres til en datamaskin for vurdering av HRV, som er utført i henhold til gjeldende internasjonale retningslinjer, og standardavvik for normal til normal intervall (SDNN) vil bli målt. (Holter-programvare, Synescope, versjon 3.1, ELA Medical, Frankrike).

Fibrinolyse og betennelsesmarkører En fastende venøs blodprøve vil bli tatt ved venepunktur ved baseline (før eksponering-T0), ved slutten av 2 timers økt (T2) og 24 timer etter endt eksponering (T24). Venøse blodprøver vil bli sentrifugert ved 3000 rpm og serum ble samlet og lagret ved -80 C inntil analysert.

Den protrombotiske statusen ble vurdert ved å måle nivåer av fibrinogen ved å bruke Multifibren® U-systemet. Fibrinolytisk aktivitet vil bli vurdert med målinger av protein C plasmanivåer og protein S aktivitet, som ble målt med henholdsvis STA® - Staclot® Protein C kit og HemosIL™ Protein S Activity kit. Videre vil endringer fra baseline i den inflammatoriske profilen indusert av dieseleksosgasser bli studert ved å måle serum C-reaktivt protein (CRP) ved hjelp av Architect Abbott-enheten.