Efeitos epigenéticos do escapamento de diesel e da exposição ao ozônio (Lamarck)

Este estudo irá comparar as respostas epigenéticas de adultos saudáveis ​​e adultos com asma leve à exaustão de diesel e exposições ao ozônio. Até cinquenta indivíduos serão recrutados para o grupo de adultos saudáveis ​​e até trinta indivíduos para o grupo de asmáticos leves a moderados. Tanto o grupo normal saudável quanto o grupo asmático serão expostos aleatoriamente a ar limpo, exaustão de diesel e ozônio com exposições separadas por um mínimo de duas semanas, seguidas de um procedimento de broncoscopia 18-24 h pós-exposição. Além disso, o grupo saudável participará de um segundo braço do estudo no qual serão expostos aleatoriamente a ar limpo e ozônio apenas separados por um mínimo de 2 semanas, seguido de um procedimento de broncoscopia 1 h após a exposição. As respostas de interesse primário incluirão: 1) alterações genéticas e epigenéticas 2) VEF1 medido por espirometria e 3) inflamação pulmonar e alterações celulares avaliadas por lavagem broncoalveolar. A realização desses testes e procedimentos são considerados essenciais para a realização do estudo. Os parâmetros exploratórios incluirão: hemograma completo e diferencial, fibrinogênio e plaquetas, alterações em IL 6 e IL 8 comparando valores pré-exposição com pós-exposição. Os pontos finais de segurança incluirão comparação de temperatura, telemetria, frequência respiratória, saturação de O2 e pontuações de sintomas para pré e pós-exposição e 18 a 24 horas após a exposição. Todos os procedimentos médicos serão realizados pela equipe do estudo.

Até 15 indivíduos saudáveis ​​adicionais serão recrutados especificamente para serem expostos ao ozônio gerado usando o isótopo pesado não radioativo do oxigênio (18O). Não há risco para o sujeito de inalar este isótopo, que ocorre naturalmente em pequenas concentrações. Anteriormente, usamos o 18Ozone em um estudo aprovado pelo UNC IRB em 1993. O objetivo dessas exposições é medir a quantidade de marcador 18O aderido às células epiteliais das vias aéreas removidas durante a broncoscopia e, assim, calcular a dose de ozônio que essas células receberam. Coletaremos uma pequena amostra de sangue, mas nenhum outro teste será realizado nesses indivíduos além da espirometria de rotina para garantir que não haja risco de broncoscopia.

Dia do exame físico:

Antes do recrutamento para o estudo, os indivíduos serão submetidos a um exame físico. Durante esta visita, uma breve revisão da história do sujeito será realizada e os sinais vitais, altura e peso serão avaliados (temperatura, pulso, frequência respiratória e pressão arterial), para determinar se o indivíduo atende a algum critério de exclusão importante para o estudo . Até 50 ml de sangue podem ser coletados para hemograma/diferencial, bioquímica e painéis lipídicos. Neste momento, o sujeito pode ser submetido a um exame físico para broncoscopia ou pode ser agendado para um em outro momento.

Para participar deste estudo, os sujeitos serão solicitados a:

• Evite fumaça e fumaça por 24 horas antes de todas as visitas.
• Evite beber álcool 24 horas antes de todas as visitas.
• Evite exercícios extenuantes por 24 horas antes e depois de todas as visitas.
• Sem cafeína por 12 horas antes de todas as visitas do estudo.
• Tome um café da manhã normal antes das exposições em que a broncoscopia está sendo realizada ~ 24 horas após a exposição.
• Não coma ou beba nada depois da meia-noite da noite anterior à broncoscopia. Isso inclui não comer ou beber antes das exposições nas quais a broncoscopia está sendo realizada 1 h após a exposição.

Dia de treinamento

1. Os participantes elegíveis se apresentarão no laboratório de pesquisa para uma sessão de treinamento de aproximadamente 2 horas.
2. O consentimento informado será obtido.
3. Avaliação dos sinais vitais (temperatura, pulso, frequência respiratória e pressão arterial), saturação de oxigênio
4. Testes de gravidez serão administrados a todas as mulheres que possam ter potencial para engravidar.
5. Os sujeitos serão treinados no cicloergômetro e a carga de trabalho para eliciar uma ventilação minuto normalizada para superfície corporal de 25L/m2/BSA será determinada. Na maioria dos indivíduos, isso será de cerca de 50 L/minuto (IE. VO2 de aproximadamente 2,0 L/m). Uma configuração de trabalho de cicloergômetro de 75 a 100 watts geralmente alcançará essa resposta fisiológica
6. Os indivíduos realizarão espirometria.
7. Os assuntos serão mostrados na câmara onde as exposições ocorrerão. Braço de Estudo 1 - Broncoscopia ~ 24 h Pós-Exposição (Indivíduos Saudáveis ​​e Asmáticos)

Dia de exposição 1

Os sujeitos serão expostos ao ozônio, exaustão de diesel e ar limpo em três ocasiões distintas, com as exposições separadas por um mínimo de duas semanas (serão sessões de exposição de 2 visitas). Indivíduos que recebem 18Ozônio serão expostos apenas ao ozônio.

1. Os indivíduos serão solicitados a chegar ao local do estudo antes das 8h e serão submetidos à avaliação dos sinais vitais (temperatura, pulso, frequência respiratória e pressão arterial), saturação de oxigênio e avaliação do escore de sintomas.
2. Testes de gravidez serão administrados a todas as mulheres que possam ter potencial para engravidar.
3. Uma unidade de telemetria será anexada para monitoramento cardíaco.
4. O sujeito será equipado com um monitor Holter e o sujeito será solicitado a se reclinar em um local escuro e silencioso por 30 minutos. Após aproximadamente 20 minutos, um marcador de tempo será ativado para que as leituras de frequência da variabilidade da frequência cardíaca possam ser feitas nos próximos 10 minutos. O sujeito usará o monitor Holter pelas próximas 24 horas. Indivíduos expostos a 18 Ozônio não serão equipados com um Holter.
5. Punção venosa: Serão coletados até 80 ml de sangue para hemograma/diferencial, podendo ser utilizados para avaliação da função de coagulação e marcadores, função fagocitária, inflamação e marcadores de superfície celular. Uma parte da amostra pode ser usada para isolamento de RNA para análise de microarray e para isolamento de DNA para fins de genotipagem. O sangue pré-exposição não será coletado de indivíduos expostos ao 18Ozônio
6. Espirometria de linha de base
7. Sessões de exposição: A exposição ao ozônio, escape de diesel ou ar limpo será realizada em uma câmara de exposição no EPA Human Studies Facility no campus da UNC. Cada indivíduo será exposto a 0,3 ppm de ozônio, exaustão de diesel (até 300 ug/m3) ou ar limpo por 2 horas. Os indivíduos começarão a se exercitar em uma bicicleta ergométrica. Cada sessão de exercício consistirá em um intervalo de exercício de 15 minutos a um nível de até 25 L/m2/BSA, seguido de um período de descanso de 15 minutos. A ventilação por minuto pode ser medida durante cada período de exercício. Frequência e ritmo cardíacos contínuos e saturação de oxigênio serão monitorados usando telemetria e oximetria de pulso, respectivamente. A pressão arterial pode ser monitorada intermitentemente. Os indivíduos serão solicitados a abster-se, mas não serão proibidos, de usar broncodilatador inalatório durante as exposições; se o uso de medicamentos for necessário, os indivíduos serão instruídos a manter o uso consistente de medicamentos nas duas exposições. Os sujeitos poderão terminar sua exposição e sair da câmara a qualquer momento. As indicações para encerrar a exposição incluem dificuldade respiratória significativa ou dispnéia, dor no peito ou tipo angina, arritmias cardíacas significativas, palidez, ataxia ou uma queda maior que 5 pontos no oxigênio saturado (ou uma queda para menos de 89%). Eles serão monitorados continuamente por pessoal treinado e um médico estará de plantão sempre que um indivíduo for submetido a um procedimento nas instalações. Uma descrição detalhada das instalações físicas na Divisão de Estudos Humanos do Laboratório de Pesquisa de Efeitos na Saúde da EPA dos EUA, localizada no campus da UNC-CH, foi publicada como Publicação do Governo dos EUA EPA-600/1-78-064 e está arquivada no escritório do Comitê da UNC sobre a Proteção dos Direitos dos Sujeitos Humanos. O posto médico da Divisão de Estudos Humanos inclui uma sala de exames médicos totalmente equipada, um carrinho de emergência cardíaco/respiratório, uma sala de recuperação de pacientes, um posto de enfermagem, uma sala de espera e salas de conferência. A instalação é composta por RNs qualificados e um médico no local está disponível para responder a uma emergência médica em tempo hábil. A atmosfera de exposição será de aproximadamente 40 + 10% UR e aproximadamente 22 + 2 oC. O DE será gerado a partir de um gerador a diesel usado para alimentar um banco de carga localizado fora da Instalação de Estudos Humanos e, posteriormente, introduzido na câmara de exposição após diferentes diluições com HEPA limpo e carvão filtrado e ar umidificado para dar uma concentração na câmara de até a 300 μg/m3. O analisador de monitoramento registra uma concentração em tempo real. As exposições serão encerradas em valores ≥ 400 µg/m3 durante as execuções nas quais a exposição visa 300 µg/m3 DE. Este limite de segurança evitará uma exposição por inalação superior a 1080 µg, o que pressupõe que o sujeito irá inalar 2,7 m3 durante os 120 min de exposição. Os níveis de monóxido de carbono (CO) e óxidos de nitrogênio (NOx; principalmente NO e algum NO2) serão mantidos abaixo de 10 ppm CO, 15 ppm NO e 2,5 ppm NO2 ou a exposição será encerrada. [A média ponderada pelo tempo (TWA) de 8 horas da OSHA para essas substâncias é: CO=50 ppm; NO=25 ppm; NO2=5 ppm; O combustível diesel usado para o estudo será adquirido como um combustível comercial com baixo teor de enxofre. Os assuntos entrarão na câmara de exposição (cerca de 6 pés x 6 pés x 8 pés). A massa da partícula será medida em tempo real. A distribuição de tamanho de partícula pode não ser determinada durante a exposição de cada sujeito, mas em intervalos regulares (por exemplo, mensalmente) para mostrar que a distribuição de tamanho não muda radicalmente. As amostras dos filtros também serão analisadas quanto à composição química das partículas. As exposições ao ozônio serão conduzidas em uma câmara de aço inoxidável (6 pés x 6 pés x 8 pés) com um fornecimento contínuo de meio de exposição. O ozônio será monitorado continuamente. Imediatamente após a exposição, os indivíduos serão novamente submetidos a espirometria, leitura de frequência do monitor Holter, pontuação de sintomas e avaliação de sinais vitais.
8. Em seguida, serão coletados até 80 ml de sangue para hemograma/diferencial, avaliação da função de coagulação, função fagocitária de leucócitos sanguíneos, citocinas, marcadores de superfície celular e isolamento de RNA para análise de microarray. Indivíduos expostos ao 18Ozônio terão apenas 20 ml de sangue removidos para análise do marcador 18O presente nas células sanguíneas e terão medições de Espirometria pós-exposição.

9. Indivíduos expostos ao 18Ozônio terão broncoscopia realizada cerca de 1 hora após a exposição.

   A exposição ao 18Ozônio e a realização de broncoscopia aproximadamente uma hora depois não devem aumentar o risco para os indivíduos. Concluímos dois estudos anteriores nos quais os indivíduos foram submetidos à broncoscopia após a exposição a concentrações de ozônio superiores às usadas neste estudo e não encontramos problemas. Outros também publicaram estudos em que os indivíduos foram expostos ao ozônio seguido de broncoscopia uma hora depois

10. Os indivíduos serão então avaliados e liberados pela equipe de enfermagem.

Exposição Dia 2 (aproximadamente 24 horas após a exposição) Indivíduos expostos a 18O não retornarão para o Dia 2

O sujeito chegará ao U.S. EPA HSF para:

1. Monitoramento de sinais vitais.
2. Pontuação de sintomas.
3. Punção venosa: serão coletados até 80 ml de sangue para hemograma/diferencial, função de coagulação, avaliação da função fagocitária de monócitos sanguíneos, inflamação e marcadores de superfície celular e isolamento de RNA para análise de microarray.
4. Leitura e remoção da frequência do monitor Holter
5. Espirometria
6. Broncoscopia. Os indivíduos serão submetidos a um exame físico, incluindo avaliação de adequação para broncoscopia de fibra óptica transnasal no Human Studies Facility por um pneumologista certificado ou qualificado pelo conselho.

Antes do procedimento, os indivíduos realizarão espirometria (como acima); a broncoscopia não será realizada se a função pulmonar não atingir o nível de desempenho recomendado (diretrizes do NIH; VEF1 ≥ 60% do previsto). Antes da broncoscopia, um pequeno tubo (IV) será colocado em uma veia para uso potencial na administração de fluidos. Os indivíduos receberão albuterol inalado antes da broncoscopia, a critério do pneumologista que realizar o procedimento. A broncoscopia com lavagem broncoalveolar e biópsia por escova será realizada por um médico licenciado certificado pelo conselho ou elegível pelo conselho em medicina pulmonar e com experiência em broncoscopia de fibra óptica. O médico será assistido por pelo menos um RN com experiência em broncoscopia. Os sujeitos serão monitorados de perto durante todo o procedimento da seguinte maneira: 1) Eletrodos de tórax para eletrocardiograma contínuo, 2) Oximetria de pulso do sangue arterial e 3) Monitoramento da pressão arterial usando um esfigmomanômetro eletrônico. Os indivíduos podem ser pré-medicados com atropina IV (0,6 mg) para prevenir bradicardia e hipotensão que podem resultar da estimulação vagal provocada pela passagem do broncoscópio pela laringe do indivíduo e para minimizar a quantidade de secreções das vias aéreas. O oxigênio nasal será administrado durante o procedimento. Nenhum sedativo e/ou narcótico é administrado em nenhum momento durante a broncoscopia. Descobrimos que a pré-medicação com sedativos (midazolam) ou com opiáceos (demerol) não é necessária para pacientes de broncoscopia de pesquisa. Evitar essas drogas reduz o risco do procedimento e encurta significativamente o tempo de recuperação pós-procedimento. A neosinefrina será usada para descongestionar as passagens nasais, seguida de gargarejo com uma solução de lidocaína por alguns segundos para anestesiar a garganta. O sujeito irá então cheirar (cheirar) uma pequena quantidade de geléia de lidocaína através de uma narina para anestesiar o nariz e a parte de trás da garganta. Um cotonete com geleia de lidocaína será inserido suavemente no nariz para garantir que ele esteja completamente dormente antes da inserção do broncoscópio. A anestesia tópica com lidocaína será administrada na laringe e nas vias aéreas inferiores através do broncoscópio para conforto do sujeito e para prevenir a tosse, com uma dose máxima de 15 ml de solução de lidocaína a 2% (360 mg de lidocaína). a traquéia inferior e os brônquios principais direito e esquerdo. Uma escova de citologia (Bronchoscope Cytology Brush; Bard, Tewksbury, MA) é aplicada na região sob visualização direta. Para uma única escovação, seis passagens, cada uma com uma excursão linear de aproximadamente 2-5 cm, são feitas com a escova ao longo da superfície endobrônquica. A lavagem broncoalveolar será realizada no lobo médio direito utilizando um volume total de até 250 cc de soro fisiológico 0,9% estéril; serão injetadas de uma a 5 alíquotas de 50 cc cada e imediatamente aspiradas pelo canal do broncoscópio com auxílio de uma seringa.

Os indivíduos são observados e monitorados por um mínimo de 1 a 2 horas após o procedimento no posto médico local por uma enfermeira com supervisão médica. Na alta, os indivíduos estarão livres de sintomas. Pelo menos 2 médicos, incluindo o broncoscopista responsável, estarão disponíveis (24 horas por dia) para os indivíduos que desenvolverem qualquer sintoma após a alta. O indivíduo recebe alta por um médico e recebe os nomes e números de telefone do broncoscopista e de um outro médico. O sujeito é contatado 24 horas após a broncoscopia para perguntar sobre quaisquer efeitos indesejáveis.

Os indivíduos retornarão à EPA HSF dos EUA para sessões de exposição adicionais e broncoscopias pós-exposição (controle de ar, ozônio ou exaustão de diesel) após um intervalo mínimo de duas semanas.

Braço de Estudo 2 - Broncoscopia 1 h Pós-Exposição (SOMENTE Indivíduos Saudáveis)

Dia de exposição 1

Os indivíduos serão expostos ao ozônio e ao ar limpo em duas ocasiões distintas, com as exposições separadas por um mínimo de duas semanas (serão sessões de exposição de 1 visita).

1. Os indivíduos serão solicitados a chegar ao local do estudo antes das 8h e serão submetidos à avaliação dos sinais vitais (temperatura, pulso, frequência respiratória e pressão arterial) e saturação de oxigênio.
2. Testes de gravidez serão administrados a todas as mulheres que possam ter potencial para engravidar.
3. Uma unidade de telemetria será anexada para monitoramento cardíaco.
4. Espirometria de linha de base
5. Uma solução salina será colocada no braço do sujeito em preparação para fluidos IV a serem administrados após a exposição.
6. Sessões de exposição: A exposição ao ozônio ou ao ar limpo será realizada em uma câmara de exposição no EPA Human Studies Facility no campus da UNC. Cada sujeito será exposto a 0,3 ppm de ozônio ou ar limpo por 2 horas. Os indivíduos começarão a se exercitar em uma bicicleta ergométrica. Cada sessão de exercício consistirá em um intervalo de exercício de 15 minutos a um nível de até 25 L/m2/BSA, seguido de um período de descanso de 15 minutos. A ventilação por minuto pode ser medida durante cada período de exercício. Frequência e ritmo cardíacos contínuos e saturação de oxigênio serão monitorados usando telemetria e oximetria de pulso, respectivamente. A pressão arterial pode ser monitorada intermitentemente. Os sujeitos poderão terminar sua exposição e sair da câmara a qualquer momento. As indicações para encerrar a exposição incluem dificuldade respiratória significativa ou dispnéia, dor no peito ou tipo angina, arritmias cardíacas significativas, palidez, ataxia ou uma queda maior que 5 pontos no oxigênio saturado (ou uma queda para menos de 89%). Eles serão monitorados continuamente por pessoal treinado e um médico estará de plantão sempre que um indivíduo for submetido a um procedimento nas instalações. Uma descrição detalhada das instalações físicas na Divisão de Estudos Humanos do Laboratório de Pesquisa de Efeitos na Saúde da EPA dos EUA, localizada no campus da UNC-CH, foi publicada como Publicação do Governo dos EUA EPA-600/1-78-064 e está arquivada no escritório do Comitê da UNC sobre a Proteção dos Direitos dos Sujeitos Humanos. O posto médico da Divisão de Estudos Humanos inclui uma sala de exames médicos totalmente equipada, um carrinho de emergência cardíaco/respiratório, uma sala de recuperação de pacientes, um posto de enfermagem, uma sala de espera e salas de conferência. A instalação é composta por RNs qualificados e um médico no local está disponível para responder a uma emergência médica em tempo hábil. A atmosfera de exposição será de aproximadamente 40 + 10% UR e aproximadamente 22 + 2 oC. As exposições ao ozônio serão conduzidas em uma câmara de aço inoxidável (6 pés x 6 pés x 8 pés) com um fornecimento contínuo de meio de exposição. O ozônio será monitorado continuamente. Imediatamente após a exposição, os indivíduos passarão novamente por espirometria e avaliação dos sinais vitais.
7. Fluidos IV serão administrados antes da broncoscopia para garantir a hidratação adequada do sujeito
8. Os indivíduos terão broncoscopia realizada cerca de 1 hora após a exposição. Submeter-se a uma broncoscopia aproximadamente uma hora após a exposição não deve aumentar o risco para os indivíduos. Concluímos dois estudos anteriores nos quais os indivíduos foram submetidos à broncoscopia após a exposição a concentrações de ozônio superiores às usadas neste estudo e não encontramos problemas. Outros também publicaram estudos nos quais os indivíduos foram expostos ao ozônio seguido de broncoscopia uma hora depois.

Os indivíduos serão submetidos a um exame físico, incluindo avaliação de adequação para broncoscopia de fibra óptica transnasal no Human Studies Facility por um pneumologista certificado ou qualificado pelo conselho. Antes do procedimento, os indivíduos realizarão espirometria (como acima); a broncoscopia não será realizada se a função pulmonar não atingir o nível de desempenho recomendado (diretrizes do NIH; VEF1 ≥ 60% do previsto). A broncoscopia com lavagem broncoalveolar e biópsia por escova será realizada por um médico licenciado certificado pelo conselho ou elegível pelo conselho em medicina pulmonar e com experiência em broncoscopia de fibra óptica. O médico será assistido por pelo menos um RN com experiência em broncoscopia. Os sujeitos serão monitorados de perto durante todo o procedimento da seguinte maneira: 1) Eletrodos de tórax para eletrocardiograma contínuo, 2) Oximetria de pulso do sangue arterial e 3) Monitoramento da pressão arterial usando um esfigmomanômetro eletrônico. Os indivíduos podem ser pré-medicados com atropina IV (0,6 mg) para prevenir bradicardia e hipotensão que podem resultar da estimulação vagal provocada pela passagem do broncoscópio pela laringe do indivíduo e para minimizar a quantidade de secreções das vias aéreas. O oxigênio nasal será administrado durante o procedimento. Nenhum sedativo e/ou narcótico é administrado em nenhum momento durante a broncoscopia. Descobrimos que a pré-medicação com sedativos (midazolam) ou com opiáceos (demerol) não é necessária para pacientes de broncoscopia de pesquisa. Evitar essas drogas reduz o risco do procedimento e encurta significativamente o tempo de recuperação pós-procedimento. A neosinefrina será usada para descongestionar as passagens nasais, seguida de gargarejo com uma solução de lidocaína por alguns segundos para anestesiar a garganta. O sujeito irá então cheirar (cheirar) uma pequena quantidade de geléia de lidocaína através de uma narina para anestesiar o nariz e a parte de trás da garganta. Um cotonete com geleia de lidocaína será inserido suavemente no nariz para garantir que ele esteja completamente dormente antes da inserção do broncoscópio. A anestesia tópica com lidocaína será administrada na laringe e nas vias aéreas inferiores através do broncoscópio para conforto do sujeito e para prevenir a tosse, com uma dose máxima de 15 ml de solução de lidocaína a 2% (360 mg de lidocaína). a traquéia inferior e os brônquios principais direito e esquerdo. Uma escova de citologia (Bronchoscope Cytology Brush; Bard, Tewksbury, MA) é aplicada na região sob visualização direta. Para uma única escovação, seis passagens, cada uma com uma excursão linear de aproximadamente 2-5 cm, são feitas com a escova ao longo da superfície endobrônquica. A lavagem broncoalveolar será realizada no lobo médio direito utilizando um volume total de até 250 cc de soro fisiológico 0,9% estéril; serão injetadas de uma a 5 alíquotas de 50 cc cada e imediatamente aspiradas pelo canal do broncoscópio com auxílio de uma seringa.

Os indivíduos são observados e monitorados por um mínimo de 1 a 2 horas após o procedimento no posto médico local por uma enfermeira com supervisão médica. Na alta, os indivíduos estarão livres de sintomas e capazes de urinar. Pelo menos 2 médicos, incluindo o broncoscopista responsável, estarão disponíveis (24 horas por dia) para os indivíduos que desenvolverem qualquer sintoma após a alta. O indivíduo recebe alta por um médico e recebe os nomes e números de telefone do broncoscopista e de um outro médico. O sujeito é contatado 24 horas após a broncoscopia para perguntar sobre quaisquer efeitos indesejáveis.

Os indivíduos retornarão à EPA HSF dos EUA para sessões de exposição adicionais e broncoscopias pós-exposição (controle de ar ou ozônio) após um intervalo mínimo de duas semanas.

Prevemos a realização de vários procedimentos clínicos durante o curso deste estudo, que incluem desfechos primários, secundários e exploratórios. No entanto, é possível que nem todos os procedimentos sejam realizados em todos os indivíduos. Se não formos capazes de realizar um procedimento devido a um problema do investigador (como, entre outros, falhas de construção/equipamento, atrasos climáticos ou problemas de pessoal), o paciente será compensado pelo(s) referido(s) procedimento(s) e pelo tempo gasto dia e pode ser remarcado.