Эпигенетические эффекты выхлопных газов дизельных двигателей и воздействия озона (Lamarck)

В этом исследовании будут сравниваться эпигенетические реакции здоровых взрослых и взрослых с легкой астмой на выхлопы дизельных двигателей и воздействие озона. До пятидесяти субъектов будут набраны в группу здоровых взрослых и до тридцати субъектов в группу больных астмой от легкой до умеренной степени. Как нормальная здоровая группа, так и группа больных астмой будут случайным образом подвергаться воздействию чистого воздуха, выхлопных газов дизельных двигателей и озона с интервалом между воздействиями не менее двух недель, после чего через 18–24 часа после воздействия будет проведена процедура бронхоскопии. Кроме того, здоровая группа будет участвовать во второй группе исследования, в которой они будут случайным образом подвергаться воздействию чистого воздуха и озона с интервалом не менее 2 недель с последующей процедурой бронхоскопии через 1 час после воздействия. Ответы, представляющие основной интерес, будут включать: 1) генетические и эпигенетические изменения 2) ОФВ1, измеренный с помощью спирометрии, и 3) воспаление легких и клеточные изменения, оцененные с помощью бронхоальвеолярного лаважа. Выполнение этих тестов и процедур считается необходимым для проведения исследования. Исследовательские конечные точки будут включать: общий анализ крови и дифференциал, фибриноген и тромбоциты, изменения в IL-6 и IL-8 при сравнении значений до и после воздействия. Конечные точки безопасности будут включать сравнение температуры, телеметрии, частоты дыхания, насыщения O2 и оценки симптомов до и после воздействия, а также через 18–24 часа после воздействия. Все медицинские процедуры будут выполняться исследовательским персоналом.

Еще до 15 здоровых людей будут набраны специально для воздействия озона, генерируемого с использованием тяжелого нерадиоактивного изотопа кислорода (18O). Вдыхание этого изотопа, который встречается в природе в малых концентрациях, не представляет опасности для субъекта. Ранее мы использовали 18Ozone в исследовании, одобренном UNC IRB в 1993 году. Цель этих воздействий состоит в том, чтобы измерить количество метки 18O, прикрепленной к эпителиальным клеткам дыхательных путей, удаленной во время бронхоскопии, и, таким образом, рассчитать дозу озона, полученную этими клетками. Мы возьмем небольшой образец крови, но для этих субъектов не будут проводиться никакие другие тесты, кроме обычной спирометрии, чтобы убедиться, что они не подвержены риску бронхоскопии.

День медицинского осмотра:

Перед включением в исследование испытуемые проходят медицинский осмотр. Во время этого визита будет проведен краткий обзор анамнеза субъекта и будут оценены основные показатели жизнедеятельности, рост и вес (температура, пульс, частота дыхания и артериальное давление), чтобы определить, соответствует ли человек каким-либо основным критериям исключения из исследования. . До 50 мл крови может быть собрано для CBC/дифференциального, биохимического и липидного панелей. В это время субъект может пройти физикальное обследование для бронхоскопии или может быть запланировано на другое время.

Для участия в этом исследовании испытуемым будет предложено:

• Избегайте дыма и дыма за 24 часа до каждого посещения.
• Избегайте употребления алкоголя за 24 часа до всех визитов.
• Избегайте физических нагрузок в течение 24 часов до и после всех посещений.
• Никакого кофеина за 12 часов до всех учебных посещений.
• Ешьте обычный завтрак до воздействия, когда бронхоскопия выполняется через ~ 24 часа после воздействия.
• Не ешьте и не пейте ничего после полуночи накануне бронхоскопии. Это включает отказ от еды и питья перед воздействием, при котором проводится бронхоскопия через 1 час после воздействия.

Тренировочный день

1. Подходящие субъекты отправятся в исследовательскую лабораторию на примерно 2-часовую тренировку.
2. Информированное согласие будет получено.
3. Оценка показателей жизнедеятельности (температура, пульс, частота дыхания и артериальное давление), насыщение кислородом
4. Тесты на беременность будут проводиться всем женщинам, которые могут иметь детородный потенциал.
5. Субъекты будут обучены работе на велоэргометре, и будет определена рабочая нагрузка для обеспечения минутной вентиляции, нормированная для поверхности тела 25 л/м2/ППТ. У большинства испытуемых это будет около 50 л/минуту (IE. VO2 примерно 2,0 л/м). Настройка велоэргометра от 75 до 100 Вт обычно обеспечивает такой физиологический ответ.
6. Субъекты будут выполнять спирометрию.
7. Субъектам будет показана камера, где будут проходить облучения. Группа исследования 1 — бронхоскопия через ~24 ч после воздействия (здоровые и астматические субъекты)

День воздействия 1

Субъекты будут подвергаться воздействию озона, дизельных выхлопов и чистого воздуха в трех отдельных случаях, при этом воздействия будут разделены как минимум двумя неделями (это будут сеансы воздействия с двумя посещениями). Субъекты, получающие 18Ozone, будут подвергаться воздействию только озона.

1. Субъектов попросят прибыть на место исследования не ранее 8 утра, и они пройдут оценку основных показателей жизнедеятельности (температура, пульс, частота дыхания и артериальное давление), насыщение кислородом и оценку симптомов.
2. Тесты на беременность будут проводиться всем женщинам, которые могут иметь детородный потенциал.
3. Блок телеметрии будет присоединен для сердечного мониторинга.
4. Субъект будет оснащен холтеровским монитором, и ему будет предложено полежать в тихом темном месте в течение 30 минут. Примерно через 20 минут активируется маркер времени, чтобы в течение следующих 10 минут можно было снимать показания частоты вариабельности сердечного ритма. Субъект будет носить монитор Холтера в течение следующих 24 часов. Субъекты, подвергшиеся воздействию 18Ozone, не будут оснащены холтеровским монитором.
5. Венепункция: до 80 мл крови будет собрано для общего анализа крови/дифференциала, и ее можно использовать для оценки функции свертывания и маркеров, фагоцитарной функции, воспаления и маркеров клеточной поверхности. Часть образца может быть использована для выделения РНК для микрочипового анализа и для выделения ДНК в целях генотипирования. Кровь перед воздействием не будет браться у субъектов, подвергшихся воздействию 18Ozone.
6. Базовая спирометрия
7. Сеансы воздействия: воздействие озона, выхлопных газов дизельного топлива или чистого воздуха будет проводиться в камере воздействия в Центре исследований человека Агентства по охране окружающей среды в кампусе Университета Северной Каролины. Каждый субъект будет подвергаться воздействию озона до 0,3 ppm, выхлопных газов дизельных двигателей (до 300 мкг/м3) или чистого воздуха в течение 2 часов. Субъекты начнут заниматься на велотренажере. Каждое занятие будет состоять из 15-минутного интервала упражнений на уровне до 25 л/м2/ППТ, за которым следует 15-минутный период отдыха. Минутная вентиляция может быть измерена во время каждого периода нагрузки. Непрерывная частота сердечных сокращений и ритм, а также насыщение кислородом будут контролироваться с помощью телеметрии и пульсоксиметрии соответственно. Артериальное давление может контролироваться с перерывами. Субъектам будет предложено воздержаться, но им не будет запрещено использовать ингаляционные бронходилататоры во время воздействия; если использование лекарств необходимо, субъекты будут проинструктированы поддерживать постоянное использование лекарств в течение двух воздействий. Субъекты смогут прекратить воздействие и выйти из камеры в любое время. Показания к прекращению воздействия включают выраженный респираторный дистресс или одышку, боль в груди или стенокардию, выраженные сердечные аритмии, бледность, атаксию или падение насыщения кислородом более чем на 5 пунктов (или падение ниже 89%). Они будут находиться под постоянным наблюдением обученного персонала, а врач будет находиться на связи всякий раз, когда субъект проходит процедуру в учреждении. Подробное описание физических объектов в Отделе исследований человека Лаборатории исследований воздействия на здоровье Агентства по охране окружающей среды США, расположенной в кампусе UNC-CH, было опубликовано как публикация правительства США EPA-600/1-78-064 и хранится в файле в Офис Комитета ООН по защите прав человека. Медицинский пункт отдела исследований человека включает в себя полностью оборудованную комнату для медицинского осмотра, тележку для неотложной помощи при сердечно-сосудистых и респираторных заболеваниях, палату для пациентов, пост медсестры, комнату ожидания и конференц-залы. Учреждение укомплектовано квалифицированными медсестрами, а врач на месте может своевременно отреагировать на неотложную медицинскую помощь. Окружающая среда будет иметь относительную влажность приблизительно 40 + 10 % и температуру приблизительно 22 + 2 oC. DE будет генерироваться дизельным генератором, используемым для питания блока нагрузки, расположенного за пределами Центра исследований человека, и впоследствии вводиться в камеру экспонирования после различных разбавлений чистым HEPA и угольно-фильтрованным и увлажненным воздухом для получения концентрации в камере до до 300 мкг/м3. Мониторинговый анализатор регистрирует концентрацию в режиме реального времени. Воздействие будет прекращено при значениях ≥ 400 мкг/м3 во время экспериментов, в которых воздействие должно составлять 300 мкг/м3 DE. Этот предел безопасности предотвратит ингаляционное воздействие, превышающее 1080 мкг, что предполагает, что субъект вдохнет 2,7 м3 в течение 120-минутного воздействия. Уровни окиси углерода (CO) и оксидов азота (NOx; в основном NO и немного NO2) будут поддерживаться на уровне ниже 10 частей на миллион CO, 15 частей на миллион NO и 2,5 частей на миллион NO2, или воздействие будет прекращено. [Восьмичасовое средневзвешенное значение (TWA) OSHA для этих веществ составляет: CO = 50 частей на миллион; NO=25 м.д.; NO2=5 частей на миллион; Дизельное топливо, используемое для исследования, будет закуплено как коммерческое топливо со сверхнизким содержанием серы. Субъекты войдут в экспозиционную камеру (около 6 футов x 6 футов x 8 футов). Масса частиц будет измеряться в режиме реального времени. Распределение частиц по размерам можно определять не во время каждого воздействия на субъекта, а через регулярные промежутки времени (например, ежемесячно), чтобы показать, что распределение по размерам не меняется радикально. Образцы фильтров также будут проанализированы на химический состав частиц. Облучение озоном будет проводиться в камере из нержавеющей стали (6 футов x 6 футов x 8 футов) с непрерывной подачей среды воздействия. Озон будет контролироваться постоянно. Сразу после воздействия субъекты снова проходят спирометрию, холтеровское мониторирование частоты, подсчет симптомов и оценку основных показателей жизнедеятельности.
8. Затем будет собрано до 80 мл крови для общего анализа крови/дифференциала, оценки функции свертывания крови, фагоцитарной функции лейкоцитов крови, цитокинов, маркеров клеточной поверхности и выделения РНК для анализа микрочипов. У субъектов, подвергшихся воздействию 18Ozone, будет взято только 20 мл крови для анализа метки 18O, присутствующей в клетках крови, и будут проведены спирометрические измерения после воздействия.

9. Субъектам, подвергшимся воздействию озона-18, будет проведена бронхоскопия примерно через 1 час после воздействия.

   Воздействие озона-18 и бронхоскопия примерно через час не должны увеличивать риск для субъектов. Мы завершили два более ранних исследования, в которых испытуемые подвергались бронхоскопии после воздействия более высоких концентраций озона, чем в этом исследовании, и не столкнулись с какими-либо проблемами. Другие также опубликовали исследования, в которых субъекты подвергались воздействию озона с последующей бронхоскопией через час.

10. Затем субъекты будут оценены и выписаны медицинским персоналом.

День 2 воздействия (примерно через 24 часа после воздействия) Субъекты, подвергшиеся воздействию 18O, не будут возвращаться в течение дня 2.

Субъект прибудет в HSF Агентства по охране окружающей среды США для:

1. Мониторинг жизненно важных функций.
2. Оценка симптомов.
3. Венепункция: будет взято до 80 мл крови для общего анализа крови/дифференциала, функции свертывания крови, оценки фагоцитарной функции моноцитов крови, воспаления и маркеров клеточной поверхности, а также выделения РНК для анализа микрочипов.
4. Чтение и удаление частоты холтеровского монитора
5. Спирометрия
6. Бронхоскопия. Субъекты должны пройти медицинский осмотр, включая оценку пригодности для трансназальной фиброоптической бронхоскопии в Центре исследований человека сертифицированным или имеющим допуск пульмонологом.

Перед процедурой субъекты проведут спирометрию (как указано выше); бронхоскопия не будет выполняться, если функция легких не соответствует рекомендуемому уровню эффективности (рекомендации NIH; ОФВ1 ≥ 60 % от ожидаемого). Перед бронхоскопией в вену будет помещена небольшая трубка (IV) для потенциального использования при введении жидкостей. Субъекты получат ингаляционный альбутерол перед бронхоскопией по усмотрению врача-пульмонолога, выполняющего процедуру. Бронхоскопия с бронхоальвеолярным лаважем и щеточной биопсией будет выполняться лицензированным врачом, сертифицированным Советом или имеющим право на участие в легочной медицине и имеющим опыт проведения фиброоптической бронхоскопии. Врачу будет помогать по крайней мере один RN, имеющий опыт бронхоскопии. Субъекты будут тщательно контролироваться на протяжении всей процедуры следующим образом: 1) нагрудные электроды для непрерывной электрокардиограммы, 2) пульсоксиметрия артериальной крови и 3) мониторинг артериального давления с использованием электронного сфигмоманометра. Субъектов можно премедикировать внутривенным введением атропина (0,6 мг) для предотвращения брадикардии и гипотензии, которые могут возникнуть в результате стимуляции блуждающего нерва, вызванной проведением бронхоскопа через гортань субъекта, и для сведения к минимуму количества секрета дыхательных путей. Во время процедуры будет вводиться носовой кислород. Во время бронхоскопии ни в коем случае не вводят седативные и/или наркотические средства. Мы обнаружили, что премедикация седативными средствами (мидазолам) или опиатами (демерол) не требуется для испытуемых с бронхоскопией. Отказ от этих препаратов снижает риск процедуры и заметно сокращает время восстановления после процедуры. Неозинефрин будет использоваться для устранения заложенности носовых ходов, после чего следует полоскание горла раствором лидокаина в течение нескольких секунд, чтобы обезболить горло. Затем субъект нюхает (вдыхает) небольшое количество лидокаинового желе через одну ноздрю, чтобы обезболить нос и заднюю часть горла. В нос осторожно вводят ватную палочку с лидокаиновым гелем, чтобы обеспечить полное онемение перед введением бронхоскопа. Местная анестезия лидокаином будет вводиться в гортань и нижние дыхательные пути через бронхоскоп для комфорта субъекта и для предотвращения кашля с максимальной дозой 15 мл 2% раствора лидокаина (360 мг лидокаина). Будет получено до 8 биопсий эндобронхиальной щетки из нижняя часть трахеи, правый и левый главные бронхи. Цитологическая щетка (Bronchoscope Cytology Brush; Бард, Тьюксбери, Массачусетс) применяется к области, находящейся под прямой визуализацией. Для однократной чистки делают шесть проходов, каждый с линейной экскурсией около 2-5 см, делают щеткой по эндобронхиальной поверхности. Бронхоальвеолярный лаваж будет выполняться в правой средней доле с использованием общего объема до 250 мл стерильного 0,9% физиологического раствора; от одной до 5 аликвот по 50 мл вводят и немедленно аспирируют через канал в бронхоскопе с помощью шприца.

Субъекты наблюдаются и контролируются в течение как минимум 1-2 часов после процедуры в медицинском пункте на месте дипломированной медсестрой под наблюдением врача. При выписке у субъектов не будет симптомов. По крайней мере, 2 врача, включая ответственного бронхоскописта, будут доступны (круглосуточно) для субъектов, у которых после выписки появятся какие-либо симптомы. Субъект выписывается врачом, и ему сообщаются имена и номера телефонов бронхоскописта и еще одного врача. С субъектом связываются через 24 часа после бронхоскопии, чтобы спросить о любых нежелательных эффектах.

Субъекты вернутся в HSF Агентства по охране окружающей среды США для дополнительных сеансов воздействия и бронхоскопии после воздействия (контроль воздуха, озон или дизельный выхлоп) после минимального интервала времени в две недели.

Группа исследования 2 - Бронхоскопия через 1 час после воздействия (ТОЛЬКО здоровые субъекты)

День воздействия 1

Субъекты будут подвергаться воздействию озона и чистого воздуха в двух отдельных случаях, причем воздействия разделены как минимум двумя неделями (это будут сеансы воздействия за 1 посещение).

1. Субъектов попросят прибыть на место исследования не раньше 8 утра и пройдут оценку показателей жизнедеятельности (температура, пульс, частота дыхания и артериальное давление) и насыщение кислородом.
2. Тесты на беременность будут проводиться всем женщинам, которые могут иметь детородный потенциал.
3. Блок телеметрии будет присоединен для сердечного мониторинга.
4. Базовая спирометрия
5. Солевой замок будет помещен в руку субъекта для подготовки к внутривенному введению жидкостей после воздействия.
6. Сеансы воздействия: воздействие озона или чистого воздуха будет проводиться в камере воздействия в Центре исследований человека Агентства по охране окружающей среды в кампусе Университета Северной Каролины. Каждый субъект будет подвергаться воздействию озона до 0,3 ppm или чистого воздуха в течение 2 часов. Субъекты начнут заниматься на велотренажере. Каждое занятие будет состоять из 15-минутного интервала упражнений на уровне до 25 л/м2/ППТ, за которым следует 15-минутный период отдыха. Минутная вентиляция может быть измерена во время каждого периода нагрузки. Непрерывная частота сердечных сокращений и ритм, а также насыщение кислородом будут контролироваться с помощью телеметрии и пульсоксиметрии соответственно. Артериальное давление может контролироваться с перерывами. Субъекты смогут прекратить воздействие и выйти из камеры в любое время. Показания к прекращению воздействия включают выраженный респираторный дистресс или одышку, боль в груди или стенокардию, выраженные сердечные аритмии, бледность, атаксию или падение насыщения кислородом более чем на 5 пунктов (или падение ниже 89%). Они будут находиться под постоянным наблюдением обученного персонала, а врач будет находиться на связи всякий раз, когда субъект проходит процедуру в учреждении. Подробное описание физических объектов в Отделе исследований человека Лаборатории исследований воздействия на здоровье Агентства по охране окружающей среды США, расположенной в кампусе UNC-CH, было опубликовано как публикация правительства США EPA-600/1-78-064 и хранится в файле в Офис Комитета ООН по защите прав человека. Медицинский пункт отдела исследований человека включает в себя полностью оборудованную комнату для медицинского осмотра, тележку для неотложной помощи при сердечно-сосудистых и респираторных заболеваниях, палату для пациентов, пост медсестры, комнату ожидания и конференц-залы. Учреждение укомплектовано квалифицированными медсестрами, а врач на месте может своевременно отреагировать на неотложную медицинскую помощь. Окружающая среда будет иметь относительную влажность приблизительно 40 + 10 % и температуру приблизительно 22 + 2 oC. Облучение озоном будет проводиться в камере из нержавеющей стали (6 футов x 6 футов x 8 футов) с непрерывной подачей среды воздействия. Озон будет контролироваться постоянно. Сразу после воздействия субъекты снова проходят спирометрию и оценку основных показателей жизнедеятельности.
7. Перед бронхоскопией будут вводиться внутривенные жидкости, чтобы обеспечить надлежащую гидратацию субъекта.
8. Субъектам будет проведена бронхоскопия примерно через 1 час после воздействия. Прохождение бронхоскопии примерно через час после воздействия не должно увеличивать риск для субъектов. Мы завершили два более ранних исследования, в которых испытуемые подвергались бронхоскопии после воздействия более высоких концентраций озона, чем в этом исследовании, и не столкнулись с какими-либо проблемами. Другие также опубликовали исследования, в которых субъекты подвергались воздействию озона с последующей бронхоскопией через час.

Субъекты должны пройти медицинский осмотр, включая оценку пригодности для трансназальной фиброоптической бронхоскопии в Центре исследований человека сертифицированным или имеющим допуск пульмонологом. Перед процедурой субъекты проведут спирометрию (как указано выше); бронхоскопия не будет выполняться, если функция легких не соответствует рекомендуемому уровню эффективности (рекомендации NIH; ОФВ1 ≥ 60 % от ожидаемого). Бронхоскопия с бронхоальвеолярным лаважем и щеточной биопсией будет выполняться лицензированным врачом, сертифицированным Советом или имеющим право на участие в легочной медицине и имеющим опыт проведения фиброоптической бронхоскопии. Врачу будет помогать по крайней мере один RN, имеющий опыт бронхоскопии. Субъекты будут тщательно контролироваться на протяжении всей процедуры следующим образом: 1) нагрудные электроды для непрерывной электрокардиограммы, 2) пульсоксиметрия артериальной крови и 3) мониторинг артериального давления с использованием электронного сфигмоманометра. Субъектов можно премедикировать внутривенным введением атропина (0,6 мг) для предотвращения брадикардии и гипотензии, которые могут возникнуть в результате стимуляции блуждающего нерва, вызванной проведением бронхоскопа через гортань субъекта, и для сведения к минимуму количества секрета дыхательных путей. Во время процедуры будет вводиться носовой кислород. Во время бронхоскопии ни в коем случае не вводят седативные и/или наркотические средства. Мы обнаружили, что премедикация седативными средствами (мидазолам) или опиатами (демерол) не требуется для испытуемых с бронхоскопией. Отказ от этих препаратов снижает риск процедуры и заметно сокращает время восстановления после процедуры. Неозинефрин будет использоваться для устранения заложенности носовых ходов, после чего следует полоскание горла раствором лидокаина в течение нескольких секунд, чтобы обезболить горло. Затем субъект нюхает (вдыхает) небольшое количество лидокаинового желе через одну ноздрю, чтобы обезболить нос и заднюю часть горла. В нос осторожно вводят ватную палочку с лидокаиновым гелем, чтобы обеспечить полное онемение перед введением бронхоскопа. Местная анестезия лидокаином будет вводиться в гортань и нижние дыхательные пути через бронхоскоп для комфорта субъекта и для предотвращения кашля с максимальной дозой 15 мл 2% раствора лидокаина (360 мг лидокаина). Будет получено до 8 биопсий эндобронхиальной щетки из нижняя часть трахеи, правый и левый главные бронхи. Цитологическая щетка (Bronchoscope Cytology Brush; Бард, Тьюксбери, Массачусетс) применяется к области, находящейся под прямой визуализацией. Для однократной чистки делают шесть проходов, каждый с линейной экскурсией около 2-5 см, делают щеткой по эндобронхиальной поверхности. Бронхоальвеолярный лаваж будет выполняться в правой средней доле с использованием общего объема до 250 мл стерильного 0,9% физиологического раствора; от одной до 5 аликвот по 50 мл вводят и немедленно аспирируют через канал в бронхоскопе с помощью шприца.

Субъекты наблюдаются и контролируются в течение как минимум 1-2 часов после процедуры в медицинском пункте на месте дипломированной медсестрой под наблюдением врача. При выписке у субъектов не будет никаких симптомов, и они смогут мочиться. По крайней мере, 2 врача, включая ответственного бронхоскописта, будут доступны (круглосуточно) для субъектов, у которых после выписки появятся какие-либо симптомы. Субъект выписывается врачом, и ему сообщаются имена и номера телефонов бронхоскописта и еще одного врача. С субъектом связываются через 24 часа после бронхоскопии, чтобы спросить о любых нежелательных эффектах.

Субъекты вернутся в HSF Агентства по охране окружающей среды США для дополнительных сеансов воздействия и бронхоскопии после воздействия (контроль воздуха или озона) после минимального интервала времени в две недели.

Мы ожидаем выполнения нескольких клинических процедур в ходе этого исследования, которые включают первичные, вторичные и исследовательские конечные точки. Однако возможно, что не все процедуры будут выполнены по каждому предмету. Если мы не можем выполнить процедуру из-за проблемы исследователя (например, помимо прочего, поломки здания/оборудования, задержек из-за погодных условий или проблем с персоналом), то пациенту будет компенсирована указанная(ые) процедура(ы) и время, затраченное на нее. день и может быть перенесен.