Poluição do Ar, Epigenética e Saúde Cardiovascular: Um Teste de Intervenção Humana (EPI-Air)
10 de maio de 2017 atualizado por: Andrea Baccarelli, Harvard School of Public Health (HSPH)
Neste estudo, as pílulas formuladas estão sendo usadas para tentar melhorar o efeito da poluição do ar nas mudanças epigenéticas, especificamente a metilação do DNA, potencialmente ligada à inalação da poluição do ar por partículas e aos efeitos na saúde cardiovascular. A forma como isso é feito é que as vitaminas, que atuam como doadoras de metil, adicionam um grupo metil ao DNA para reverter a perda observada na exposição à poluição do ar.
Especificamente para este estudo, o suplemento doador de metil foi feito pelos Jamieson Laboratories e consiste em 50 mg de vitamina B6 e 1 mg de vitamina B12 (ambos dentro dos limites aprovados pela Health Canada) e 2,5 mg de ácido fólico. Os ingredientes não vitamínicos são aqueles comumente usados na formação de pílulas. No entanto, a concentração de ácido fólico é de 2,5 mg, que está acima do limite de 1,0 mg estabelecido pela Health Canada para um produto de saúde natural. Essa concentração, no entanto, foi usada em estudos acadêmicos anteriores com segurança e eficácia e também foi formulada pelos Laboratórios Jamieson. (ClinicalTrials.gov número, NCT00106886; Número de ensaios controlados atuais, ISRCTN14017017. Estudo HOPE2).
Visão geral do estudo
Status
Concluído
Intervenção / Tratamento
Descrição detalhada
A poluição do ar é uma ameaça ambiental generalizada, estimada em cerca de 800.000 mortes por ano em todo o mundo, principalmente devido a doenças cardiovasculares.
Esta proposta aborda uma questão mecanicista e farmacológica fundamental sobre os efeitos da poluição do ar, que podem ser abordados de forma mais eficaz por meio de experimentos controlados de exposição humana: a exposição tem efeitos epigenéticos que podem ter consequências subclínicas ou clínicas a jusante e os efeitos adversos podem ser reduzidos com segurança farmacologicamente?
Evidências consistentes de estudos in vitro e em humanos mostraram que a exposição à poluição do ar particulado (PM, ou seja, partículas finas) induz a hipometilação do DNA, um processo epigenético que pode estar por trás da ativação de genes inflamatórios e é postulado para ligar a inalação de PM nos pulmões com inflamação cardiovascular e respostas adversas.
Nosso objetivo é determinar se uma intervenção farmacológica com doadores de metil (isto é, ácido fólico, vitaminas B6 e B12, betaína, metionina e colina) pode evitar essa perda de metilação do DNA e mitigar os efeitos cardiovasculares induzidos pela exposição ao PM.
Os pesquisadores usarão experimentos de exposição humana controlada ao PM - que reproduzem condições de exposição semelhantes às encontradas na vida real em ambientes urbanos - para conduzir um estudo cruzado duplo-cego controlado por placebo.
Os investigadores testarão se a intervenção farmacológica com doadores de metil atenua os efeitos da exposição ao PM na metilação do DNA (objetivo 1), expressão de mRNA e citocinas plasmáticas (objetivo 2) e pressão arterial, vasoconstrição arterial, função endotelial e controle autonômico do coração (Objetivo 3).
O estudo dos pesquisadores está prestes a ser a primeira investigação humana a traduzir uma riqueza de dados de animais mostrando que os doadores de metil podem ser usados para modular estados epigenéticos e evitar efeitos ambientais.
Os investigadores têm uma oportunidade única de atingir esse objetivo porque temos acesso a uma das poucas instalações em todo o mundo para estudos de exposição humana controlada, bem como a recursos de última geração para investigações epigenéticas.
Os investigadores examinarão a metilação do DNA e a expressão do mRNA em células T-helper de indivíduos humanos, um tipo de célula com papéis-chave na determinação de respostas adversas hipertensivas e endoteliais, conforme mostrado em vários modelos animais.
Os investigadores testarão os efeitos dos doadores de metil em uma bateria de parâmetros cardiovasculares que são altamente sensíveis à exposição ao PM.
Os investigadores explorarão o uso de métodos estatísticos avançados para análises de mediação para entender as relações entre PM, metilação do DNA, expressão de RNA, citocinas plasmáticas e parâmetros cardiovasculares.
O estudo será conduzido por uma equipe de investigação que conduziu um trabalho seminal em todas as áreas de pesquisa nas quais esta proposta se baseia, incluindo epigenética ambiental, efeitos cardiovasculares de PM e estudos de exposição humana controlada.
Tipo de estudo
Intervencional
Inscrição (Real)
10
Estágio
- Fase 1
Contactos e Locais
Esta seção fornece os detalhes de contato para aqueles que conduzem o estudo e informações sobre onde este estudo está sendo realizado.
Locais de estudo
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Ontario
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Toronto, Ontario, Canadá, M5T 1R4
- Gage Occupational and Environmental Health St. Michael's Hospital/University of Toronto
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Critérios de participação
Os pesquisadores procuram pessoas que se encaixem em uma determinada descrição, chamada de critérios de elegibilidade. Alguns exemplos desses critérios são a condição geral de saúde de uma pessoa ou tratamentos anteriores.
Critérios de elegibilidade
Idades elegíveis para estudo
14 anos a 56 anos (Adulto)
Aceita Voluntários Saudáveis
Não
Gêneros Elegíveis para o Estudo
Tudo
Descrição
Critério de inclusão:
- voluntário saudável
- Idade 18-60 anos
- Não fumante
- deve ser capaz de jejuar 8 horas antes das visitas de exposição e por mais 4 horas durante a exposição
Critério de exclusão:
- Os indivíduos não devem tomar regularmente multivitaminas, vitaminas C e E, folato, medicamentos, óleo de peixe ou aspirina, esteróides orais ou inalados, por 4 semanas antes e durante o teste.
- Anormalidades lipídicas
- Asma ou doença respiratória
- Hipertensão (Bp> 140/90) ou uso de qualquer medicamento para pressão arterial
- Doença cardíaca conhecida
- níveis anormais de homocisteína ou glicose
Plano de estudo
Esta seção fornece detalhes do plano de estudo, incluindo como o estudo é projetado e o que o estudo está medindo.
Como o estudo é projetado?
Detalhes do projeto
- Finalidade Principal: Outro
- Alocação: Não randomizado
- Modelo Intervencional: Atribuição de grupo único
- Mascaramento: Solteiro
Armas e Intervenções
Grupo de Participantes / Braço |
Intervenção / Tratamento |
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Experimental: doador de metila
O doador de metila é composto por: 2,5 mg de ácido fólico, 50 mg de vitamina B6 e 1 mg de vitamina B12 O projeto incluirá um placebo run-in de 2 semanas seguido de um estudo em branco de linha de base (2 horas de exposição ao ar medicinal) para fornecer referências para todos os avaliados variáveis. Os participantes receberão um tratamento placebo de 4 semanas antes do primeiro estudo de exposição PM2.5. Um tratamento de doador de metil de 4 semanas (Dose: 2,5 mg de ácido fólico, 50 mg de vitamina B6 e 1 mg de vitamina B12 uma vez ao dia) precederá a 2ª exposição a PM2.5. |
O projeto incluirá um placebo run-in de 2 semanas seguido por um estudo em branco de linha de base (2 horas de exposição ao ar medicinal) para fornecer referências para todas as variáveis avaliadas.
Os participantes receberão um tratamento placebo de 4 semanas antes do primeiro estudo de exposição PM2.5.
Um tratamento de doador de metil de 4 semanas (Dose: 2,5 mg de ácido fólico, 50 mg de vitamina B6 e 1 mg de vitamina B12 uma vez ao dia) precederá a 2ª exposição a PM2.5.
Outros nomes:
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Comparador de Placebo: placebo
placebo: O projeto incluirá um placebo run-in de 2 semanas seguido por um estudo em branco de linha de base (2 horas de exposição ao ar medicinal) para fornecer referências para todas as variáveis avaliadas.
Os participantes receberão um tratamento placebo de 4 semanas antes do primeiro estudo de exposição PM2.5.
Um tratamento de doador de metil de 4 semanas (Dose: 2,5 mg de ácido fólico, 50 mg de vitamina B6 e 1 mg de vitamina B12 uma vez ao dia) precederá a 2ª exposição a PM2.5.
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Placebo
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O que o estudo está medindo?
Medidas de resultados primários
Medida de resultado |
Descrição da medida |
Prazo |
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Metilação do DNA em linfócitos T auxiliares circulantes de seis genes candidatos (TNFa, TGFb, IFNg, IL17, IL2, IL6)
Prazo: 2 anos
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O sangue será coletado da flebotomia venosa e processado para isolamento de células Th dentro de 4 horas.
A extração de DNA será realizada manualmente em células frescas descongeladas.
As análises de metilação do DNA serão realizadas por meio de reação em cadeia bissulfito-polimerase-pirosequenciamento.
Para selecionar as sequências-alvo dentro de cada gene, contaremos com ensaios de investigações anteriores e análises bioinformáticas usando informações do navegador do genoma em sítios de ligação do fator de transcrição conservados no alinhamento humano/camundongo/rato, marcas de histonas associadas com sequências reguladoras ativas e gene acessibilidade e ocupação do nucleossomo.
Vamos validar todos os ensaios usando uma curva de titulação de 0%-100% de DNA metilado.
O efeito do lote será controlado por: a) usando 0%, 50%, 100% de metilação e DNA universal em cada placa; b) processar todas as amostras do mesmo voluntário em uma placa.
Vamos intercalar duplicatas cegas de 5% para testar a reprodutibilidade.
Todas as amostras serão analisadas em execuções duplicadas.
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2 anos
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Medidas de resultados secundários
Medida de resultado |
Descrição da medida |
Prazo |
|---|---|---|
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Pressão arterial (PA), diâmetro da artéria braquial (BAD), dilatação mediada por fluxo dependente do endotélio (ED-FMD) e variabilidade da frequência cardíaca (VFC).
Prazo: 2 anos
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A PA será medida em intervalos de 30 minutos durante a exposição usando um monitor ambulatorial oscilométrico automatizado fixado no braço esquerdo superior.
Três medidas de PA serão tomadas em cada ponto de tempo separados por 1 minuto, e a média da 2ª e 3ª medidas será usada.
BAD, FMD e dilatação mediada por nitroglicerina serão medidos usando um ultrassom Terason 2000 com um 7,5-10,0
transdutor linear de megahertz.
O pico de FMD dentro deste período será usado como resultado primário do estudo para a função endotelial.
O monitoramento contínuo do EKG será realizado usando monitores Holter digitais de 12 derivações de alta resolução.
O monitoramento Holter ocorrerá por períodos de 24 horas que incluirão antes (teste pré-exposição), durante a exposição de 2 horas e pós-exposição (logo após e 24 horas após).
Imediatamente antes da exposição, após a exposição e 24 horas depois, coletaremos leituras de HRV supina em repouso de 10 minutos.
A VFC será avaliada em dados de ECG de 5 minutos usando técnicas padronizadas.
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2 anos
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Outras medidas de resultado
Medida de resultado |
Descrição da medida |
Prazo |
|---|---|---|
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expressão de mRNA de genes inflamatórios (TNFa, TGFb, IFNg, IL17, IL2, IL6) em linfócitos T auxiliares circulantes; citocinas plasmáticas.
Prazo: 2 anos
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Extrairemos o RNA total das células Th isoladas e imediatamente preservadas em mRNA posteriormente.
Iremos projetar ensaios de PCR em tempo real para medir os níveis de mRNA de TNFα, IFNγ, IL-17, TGFβ, IL2 e IL6 seguindo procedimentos padronizados.
Todos os ensaios serão executados em triplicado.
Mediremos 27 citocinas incluídas em um painel Luminex Bio-Plex 27-plex predefinido.
As análises incluirão medidas dos mesmos mediadores para os quais a análise de metilação é medida (TNFα, IFNγ, IL-17, TGFβ, IL2 e IL6), que representam os candidatos mais fortes para seus papéis nas células Th, conforme mostrado em modelos cardiovasculares de hipertensão .
Os mediadores inflamatórios restantes são IL7, IL8, IL12, GM-CSF, IL4, IL5, IL9, IL10, IL13, GM-CSF, IL1β, IL1ra, IL15, IL17, MCP1, MIP1α, MIP1β, PDGF-BB, VEGF, FGF , RANTES, IP-10, eotaxina, GCSF.
As amostras serão executadas em triplicado.
Além disso, mediremos a PCR plasmática através de um método de alta sensibilidade (Dade Behring).
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2 anos
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Colaboradores e Investigadores
É aqui que você encontrará pessoas e organizações envolvidas com este estudo.
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Investigadores
- Investigador principal: Andrea Baccarelli, MD PHD MPH, HSPH
- Diretor de estudo: Frances Silverman, PHD, Unity Health Toronto
- Cadeira de estudo: Diane R. Gold, MD, HSPH
Publicações e links úteis
A pessoa responsável por inserir informações sobre o estudo fornece voluntariamente essas publicações. Estes podem ser sobre qualquer coisa relacionada ao estudo.
Publicações Gerais
- Brook RD, Rajagopalan S, Pope CA 3rd, Brook JR, Bhatnagar A, Diez-Roux AV, Holguin F, Hong Y, Luepker RV, Mittleman MA, Peters A, Siscovick D, Smith SC Jr, Whitsel L, Kaufman JD; American Heart Association Council on Epidemiology and Prevention, Council on the Kidney in Cardiovascular Disease, and Council on Nutrition, Physical Activity and Metabolism. Particulate matter air pollution and cardiovascular disease: An update to the scientific statement from the American Heart Association. Circulation. 2010 Jun 1;121(21):2331-78. doi: 10.1161/CIR.0b013e3181dbece1. Epub 2010 May 10.
- O'Toole TE, Conklin DJ, Bhatnagar A. Environmental risk factors for heart disease. Rev Environ Health. 2008 Jul-Sep;23(3):167-202. doi: 10.1515/reveh.2008.23.3.167.
- Zanobetti A, Canner MJ, Stone PH, Schwartz J, Sher D, Eagan-Bengston E, Gates KA, Hartley LH, Suh H, Gold DR. Ambient pollution and blood pressure in cardiac rehabilitation patients. Circulation. 2004 Oct 12;110(15):2184-9. doi: 10.1161/01.CIR.0000143831.33243.D8. Epub 2004 Oct 4.
- Brook RD, Rajagopalan S. Particulate matter, air pollution, and blood pressure. J Am Soc Hypertens. 2009 Sep-Oct;3(5):332-50. doi: 10.1016/j.jash.2009.08.005.
- Brook RD, Bard RL, Burnett RT, Shin HH, Vette A, Croghan C, Phillips M, Rodes C, Thornburg J, Williams R. Differences in blood pressure and vascular responses associated with ambient fine particulate matter exposures measured at the personal versus community level. Occup Environ Med. 2011 Mar;68(3):224-30. doi: 10.1136/oem.2009.053991. Epub 2010 Oct 8.
- Liu L, Ruddy T, Dalipaj M, Poon R, Szyszkowicz M, You H, Dales RE, Wheeler AJ. Effects of indoor, outdoor, and personal exposure to particulate air pollution on cardiovascular physiology and systemic mediators in seniors. J Occup Environ Med. 2009 Sep;51(9):1088-98. doi: 10.1097/JOM.0b013e3181b35144.
- O'Neill MS, Veves A, Zanobetti A, Sarnat JA, Gold DR, Economides PA, Horton ES, Schwartz J. Diabetes enhances vulnerability to particulate air pollution-associated impairment in vascular reactivity and endothelial function. Circulation. 2005 Jun 7;111(22):2913-20. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.104.517110. Epub 2005 May 31.
- Baccarelli A, Cassano PA, Litonjua A, Park SK, Suh H, Sparrow D, Vokonas P, Schwartz J. Cardiac autonomic dysfunction: effects from particulate air pollution and protection by dietary methyl nutrients and metabolic polymorphisms. Circulation. 2008 Apr 8;117(14):1802-9. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.107.726067. Epub 2008 Mar 31.
- Adar SD, Gold DR, Coull BA, Schwartz J, Stone PH, Suh H. Focused exposures to airborne traffic particles and heart rate variability in the elderly. Epidemiology. 2007 Jan;18(1):95-103. doi: 10.1097/01.ede.0000249409.81050.46.
- Zhong J, Trevisi L, Urch B, Lin X, Speck M, Coull BA, Liss G, Thompson A, Wu S, Wilson A, Koutrakis P, Silverman F, Gold DR, Baccarelli AA. B-vitamin Supplementation Mitigates Effects of Fine Particles on Cardiac Autonomic Dysfunction and Inflammation: A Pilot Human Intervention Trial. Sci Rep. 2017 Apr 3;7:45322. doi: 10.1038/srep45322.
- Zhong J, Karlsson O, Wang G, Li J, Guo Y, Lin X, Zemplenyi M, Sanchez-Guerra M, Trevisi L, Urch B, Speck M, Liang L, Coull BA, Koutrakis P, Silverman F, Gold DR, Wu T, Baccarelli AA. B vitamins attenuate the epigenetic effects of ambient fine particles in a pilot human intervention trial. Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Mar 28;114(13):3503-3508. doi: 10.1073/pnas.1618545114. Epub 2017 Mar 13. Erratum In: Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Apr 18;114(16):E3367.
- Zhong J, Urch B, Speck M, Coull BA, Koutrakis P, Thorne PS, Scott J, Liu L, Brook RD, Behbod B, Gibson H, Silverman F, Mittleman MA, Baccarelli AA, Gold DR. Endotoxin and beta-1,3-d-Glucan in Concentrated Ambient Particles Induce Rapid Increase in Blood Pressure in Controlled Human Exposures. Hypertension. 2015 Sep;66(3):509-16. doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.115.05342. Epub 2015 Jun 29.
Datas de registro do estudo
Essas datas acompanham o progresso do registro do estudo e os envios de resumo dos resultados para ClinicalTrials.gov. Os registros do estudo e os resultados relatados são revisados pela National Library of Medicine (NLM) para garantir que atendam aos padrões específicos de controle de qualidade antes de serem publicados no site público.
Datas Principais do Estudo
Início do estudo
1 de junho de 2013
Conclusão Primária (Real)
1 de julho de 2014
Conclusão do estudo (Real)
1 de julho de 2014
Datas de inscrição no estudo
Enviado pela primeira vez
8 de maio de 2013
Enviado pela primeira vez que atendeu aos critérios de CQ
24 de maio de 2013
Primeira postagem (Estimativa)
30 de maio de 2013
Atualizações de registro de estudo
Última Atualização Postada (Real)
11 de maio de 2017
Última atualização enviada que atendeu aos critérios de controle de qualidade
10 de maio de 2017
Última verificação
1 de maio de 2017
Mais Informações
Termos relacionados a este estudo
Palavras-chave
Termos MeSH relevantes adicionais
Outros números de identificação do estudo
- 1R21ES021895-01 (Concessão/Contrato do NIH dos EUA)
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