Влияние воздействия холода и методов дыхания на иммунный ответ (EXPOCOL)

Аутоиммунные заболевания характеризуются неадекватной воспалительной реакцией на ткани в организме. Эти заболевания, наиболее известным из которых является ревматоидный артрит (РА), представляют собой серьезное бремя для здравоохранения. Провоспалительные цитокины, такие как TNF-α, IL-6 и IL-1β, играют центральную роль в патогенезе РА и многих других аутоиммунных заболеваний. Биопрепараты, которые противодействуют воспалительным цитокинам или их рецепторам, т.е. анти-TNF-α, растворимый TNF-α-рецептор, анти-IL-6 рецептор и антагонист рецептора IL-1 являются очень эффективными методами лечения. Однако они очень дороги и могут иметь серьезные побочные эффекты. Кроме того, последствия РА в настоящее время совершенно не зависят от пациентов. Таким образом, инновационные методы лечения, направленные на ограничение воспаления у пациентов с РА, оправданы.

Недавно исследование эффектов вмешательства, разработанного «Ледяным человеком» Вимом Хофом, показало, что можно намеренно ослабить провоспалительную реакцию во время экспериментальной эндотоксемии человека (стандартизированная, контролируемая и воспроизводимая модель системного воспаления, вызванного введением липополисахарида (ЛПС) у здоровых добровольцев). Вмешательство, разработанное Хофом, состоит из нескольких элементов, а именно медитации, воздействия холодом и дыхательных техник. У субъектов, обученных этому вмешательству, наблюдалось значительное повышение уровня адреналина в плазме, быстрое увеличение противовоспалительного цитокина IL-10 и последующее ослабление провоспалительного ответа (например, плазменные уровни TNF-α, IL-6 и IL-8) во время экспериментальной эндотоксемии человека. Таким образом, это вмешательство может представлять собой способ лечения, который позволит пациентам с РА проявлять самоконтроль над своим заболеванием.

На основании этих данных исследование эффективности вмешательства у больных РА является весьма оправданным. Исследование, описанное в этом протоколе, является частью более крупного проекта, в котором исследователи в конечном итоге стремятся перевести вмешательство в клиническую практику для пациентов с РА. Однако есть важные вопросы, которые необходимо решить в первую очередь. Например, осуществимость и безопасность были бы значительно улучшены, если бы пациенты должны были изучить или практиковать только один из трех элементов вмешательства. Элемент медитации вряд ли будет задействован. Это была очень незначительная часть программы обучения и не практиковалась во время экспериментов с эндотоксемией. Кроме того, нет объективного способа измерить этот элемент и нет гипотезы о возможном механизме. Что касается второго элемента, воздействия холода, было бы особенно полезно определить, имеет ли этот элемент дополнительную ценность, поскольку он очень требователен и может вообще не подходить для пациентов с РА. Исследователи предполагают, что третий элемент, дыхательные техники, является основным фактором противовоспалительного эффекта вмешательства, наблюдаемого ранее по причинам, изложенным ниже.

Дыхательные техники Во-первых, хотя здоровые добровольцы были обучены всем трем элементам, испытуемые практиковали дыхательные техники только во время эксперимента с эндотоксемией. Во-вторых, дыхательные техники характеризовались циклической гипервентиляцией, которая, как было показано ранее, приводит к повышению уровня адреналина. Субъекты практиковали два типа дыхательных техник во время эксперимента с эндотоксемией в нашем предыдущем исследовании эндотоксемии. Обе эти техники дыхания характеризовались циклами гипервентиляции. В одном из методов (гипер/гиповентиляция) испытуемые задерживали дыхание на срок до нескольких минут после каждого периода гипервентиляции, в то время как в другом методе (силовая вентиляция) испытуемые задерживали дыхание только на 10 секунд, в течение которых все мышцы напрягались после каждого периода гипервентиляции. каждый период гипервентиляции.

Тем не менее, неопубликованные данные (CMO 2014-1374) показали влияние этих двух дыхательных техник в отсутствие воздействия холода (или медитации) на уровень адреналина в плазме. Исследователи обнаружили, что они сильно коррелируют с ранее обнаруженными противовоспалительными эффектами. Обе техники дыхания приводили к сопоставимому повышению уровня адреналина в плазме. Кроме того, уровень адреналина у испытуемых, тренируемых Хофом, был сравним с теми, которых тренировал независимый тренер, ранее не знакомый с вмешательством, разработанным Хофом. Наконец, уровень адреналина у испытуемых, тренировавшихся в течение 4 дней, был таким же, как у тех, кто тренировался всего 2 часа.

Основываясь на этих результатах, предполагается, что техника искусственной вентиляции легких вносит основной вклад в наблюдаемый ранее противовоспалительный эффект вмешательства. Однако влияние исключительно этой техники дыхания на воспалительную реакцию еще не исследовано. Кроме того, нельзя исключать, что воздействие холода имеет дополнительные эффекты, поскольку существует несколько способов, которыми воздействие холода может способствовать противовоспалительному эффекту, как описано ниже.

Воздействие холода Во-первых, воздействие холода и последующее согревание до нормальной температуры тела могут влиять на воспалительную реакцию посредством высвобождения иммуномодулирующих молекулярных паттернов, связанных с опасностью (DAMP), в частности, лигандов TLR-4, таких как белок теплового шока 70 (HSP-70). ). Показано, что уровни мРНК HSP-70 в изолированных кардиомиоцитах повышались при отогревании после 2,5 часов гипотермии. Кроме того, предварительная инкубация клеток человека при температуре 4°C в течение 1, 2, 3 и 4 часов индуцировала синтез и накопление HSP-70 после восстановления до 37°C. Актуальность HSP-70 для воспалительной реакции очевидна из исследования, в котором было показано, что HSP-70 вызывает мощные противовоспалительные эффекты, напоминающие индукцию толерантности к эндотоксинам в моноцитах человека.

Во-вторых, воздействие холода может вызвать состояние, подобное ишемии-реперфузии, в коже и периферических тканях. Изучение эффектов криотерапии показало, что локальное охлаждение кожи снижает локальную перфузию тканей. Сочетание тканевой гипоперфузии и реперфузии при реактивной вазодилатации, которая следует после согревания, является формой ишемии/реперфузии (И/Р). Способность И/Р защищать ткани от ишемического повреждения известна как ишемическое прекондиционирование (ИПК). Он может влиять на иммунный ответ несколькими путями. Например, недавняя работа на животных показала, что I/R приводит к подавлению провоспалительных цитокинов, таких как TNF-α и IL-6, и повышению активности противовоспалительных цитокинов, таких как IL-10. Кроме того, было показано, что фактор, индуцируемый гипоксией (HIF), вносит основной вклад в индуцированный I / R ответ IL-10.

В-третьих, воздействие холода может иметь потенцирующий эффект на выброс адреналина, вызванный дыхательными техниками. В исследовании на добровольцах уровень адреналина повышался после 2 часов сидения в холодной комнате. Интересно, что в исследовании, проведенном на добровольцах во время интенсивной физической нагрузки, воздействие холода перед тренировкой было связано с дополнительным иммуностимулирующим эффектом. Кроме того, цитокиновый ответ IL-1бета и IL-6 в ex vivo LPS-стимулированной крови был ниже у опытных пловцов по льду по сравнению с неопытными пловцами.

В совокупности воздействие холода может влиять на реакцию in vivo на эндотоксемию. Это может быть опосредовано прямыми, независимыми от адреналина эффектами или повышением уровня адреналина, вызванным усиленной вентиляцией легких.

Синтез Это исследование направлено на изучение влияния двух элементов вмешательства, первоначально разработанного Хофом, а именно техники принудительного вентиляционного дыхания и воздействия холода, на иммунный ответ во время эндотоксемии человека. Будут проверены эффекты обоих элементов по отдельности, а также в сочетании, последнее для изучения взаимодействия между элементами.

Кроме того, будет проведена оценка влияния (комбинации) дыхательных техник и воздействия холода на восприятие боли. В предыдущих исследованиях тренированные испытуемые испытывали значительно меньше гриппоподобных симптомов во время эндотоксемии. Это может быть связано с ослабленным иммунным ответом у этих субъектов, а также с другими эффектами, вызванными методами дыхания и/или воздействием холода. Чтобы исследовать это, используется количественный сенсорный тест (QST), объективный метод измерения порогов боли.

Наконец, неинвазивные измерения напряжения кислорода в митохондриях будут использоваться для оценки функции митохондрий во время эндотоксемии человека с использованием методики подъема состояния триплетов протопорфирина IX (PpIX-TSLT).

Митохондриальная дисфункция является важным элементом патофизиологии сепсиса. Тем не менее, действительный неинвазивный метод измерения митохондриальной функции еще не доступен. В моделях на животных метод PpIX-TSLT показал себя подходящим методом для измерения изменений напряжения кислорода в митохондриях во время эндотоксемии. Это никогда не изучалось на людях во время эндотоксемии. Кроме того, воздействие холода и особенно техника дыхания могут влиять на напряжение кислорода в митохондриях, а также на параметры газов крови (например, pCO2, кислотно-щелочной баланс и т.д.) сильно колеблются при использовании этой методики.