Rola eikozanoidów w działaniach sercowo-naczyniowych nanocząsteczek wziewnych (ECOARM)

W ramach tego badania zbadane zostaną biologiczne skutki wdychania różnych nanocząstek u zdrowych ochotników. Porównamy 4 różne rodzaje nanocząstek: nanocząsteczki spalin z silników Diesla (nanocząsteczka zawierająca złożoną mieszaninę chemikaliów), nanocząsteczki sadzy ('prosta, czysta' nanocząstka węgla) oraz dwa różne rozmiary tlenku grafenu (płaskie płatki węgla), a także wdychanie przefiltrowanego powietrza dla porównania. Ochotnicy zostaną losowo podzieleni na 2 grupy i każda z nich zostanie narażona na działanie 3 nanocząstek, oddzielnie w losowej kolejności, z co najmniej 2-tygodniowymi przerwami między ekspozycjami (badanie kohortowe z randomizowanym, krzyżowym projektem z podwójnie ślepą próbą).

Wizyta przesiewowa Zrekrutowanych zostanie 30 zdrowych, niepalących ochotników. Wolontariusz weźmie udział w wizycie przesiewowej w Clinical Research Facility (CRF) w Royal Infirmary of Edinburgh (RIE). Kwalifikowalność zostanie potwierdzona, a zgoda podjęta. Zostaną wykonane podstawowe pomiary czynności płuc (FEV1, FVC), ciśnienia krwi i biochemii krwi. Uczestnik zostanie poproszony o wykonanie krótkiej próby wysiłkowej na rowerze stacjonarnym w celu określenia obciążenia roweru dla badania głównego.

Wizyta studyjna Podczas każdej wizyty w CRF zostaną podjęte podstawowe pomiary. Uczestnik zostanie zabrany do mobilnego obiektu, aby wdychać ustalony poziom nanocząstek (docelowe stężenie 200 mikrogramów na metr sześcienny) przez maskę na twarz przez 2 godziny, z przerwami na rowerze. Mobilna komora ekspozycyjna umożliwia ochotnikom wdychanie określonych zanieczyszczeń powietrza (typowych dla środowiska miejskiego), nanocząstek lub gazów w ściśle określonych stężeniach podczas ćwiczeń. Nanocząsteczki zostaną uzyskane jako standardowe materiały odniesienia lub w drodze syntezy niestandardowej w National Graphene Institute na Uniwersytecie w Manchesterze. Wszystkie zawiesiny nanocząstek są dobrze scharakteryzowane, wolne od zanieczyszczeń i zostały dokładnie przetestowane na modelach przedklinicznych.

Po ekspozycji uczestnik powróci do CRF i ponownie zmierzy czynność płuc i ciśnienie krwi. Krew będzie pobierana przez kaniulę w dużej żyle ramienia w określonych odstępach czasu po ekspozycji (15 min, 2h, 4h) w celu pomiaru eikozanoidów i innych wskaźników odpowiedzi hematologicznej (np. odpowiedzi zapalnej). Krew będzie powoli pobierana (10 ml/min przez 5 min) przez rurkę do małego urządzenia zwanego Komorą Badimona, które daje miarę szybkości krzepnięcia krwi. Reaktywność naczyń krwionośnych w ramieniu zostanie następnie zmierzona techniką zwaną pletyzmografią przedramienia. Tutaj mankiety są napompowane wokół nadgarstka i górnej części ramienia, a przepływ krwi jest mierzony za pomocą czułego miernika wokół przedramienia. Dwa różne leki rozszerzające naczynia krwionośne (acetylocholina i nitroprusydek sodu) zostaną podane do tętnicy w ramieniu, aby zobaczyć, jak ekspozycja na nanocząsteczki zmieniła sposób, w jaki naczynia krwionośne ramienia reagują na te leki. Po każdym leku zostanie również pobrana krew w celu zmierzenia substancji uwalnianych ze ścian tętnic, aby uzyskać dodatkowe informacje na temat stanu tętnicy. Kaniula zostanie usunięta, a czynność płuc i ciśnienie krwi zostaną ponownie zmierzone. Przed opuszczeniem szpitala uczestnik będzie mógł odpocząć, zaopatrzony w jedzenie i picie.

Próbki biologiczne (krew i mocz) zostaną wykorzystane do pomiaru szeregu parametrów sercowo-naczyniowych w RIE i na Uniwersytecie w Edynburgu. Pierwszorzędowym punktem końcowym badania jest pomiar panelu mediatorów lipidowych zwanych eikozanoidami, który zostanie przeprowadzony przez naszych współpracowników z University of Highlands and Islands, którzy dysponują wyspecjalizowanymi urządzeniami do badań lipidomicznych i mają doświadczenie w tej dziedzinie.

Protokół skrócony Do wykonania skróconej wersji protokołu głównego zostanie zatrudnionych dodatkowo 12 ochotników. Protokół jest identyczny z powyższym, z wyjątkiem tego, że usunięto przepływ krwi w przedramieniu, badanie Badimona i punkt czasowy t=4. Badania te zostaną wykorzystane w celu umożliwienia dodatkowego monitorowania wpływu nanocząsteczek podczas pierwszych wizyt.