Mekanismer för N-acetylcysteinmedierade vaskulära biverkningar

I denna studie testar utredarna följande hypoteser:

1. NAC orsakar dosberoende vasodilatation associerad med histaminfrisättning in vivo.
2. Frisättning av andra mediatorer, kända för att vara associerade med anafylaxi, sker inte under anafylaktoida reaktioner på NAC.
3. Paracetamol har en skyddande roll mot NAC-biverkningar.

Det är svårt att undersöka dessa hypoteser hos människan. Medan lokala hudförändringar till intradermal NAC har använts för att undersöka dos-respons hos patienter, lämpar sig detta tillvägagångssätt inte för detaljerad undersökning av den underliggande mekanismen och kan inte användas för att utforska effekten av höga paracetamolkoncentrationer. Vi föreslår att använda en alternativ väletablerad modell som tidigare använts av oss för att undersöka de mekanismer som är involverade i farmakodynamiken hos morfin hos människa genom mätning av underarmens blodflöde och hudsvar efter intraarteriell infusion. Den föreslagna modellen tillåter administrering av doser som är mycket mindre än de som används systemiskt och minimerar därmed risken för oönskade systemiska effekter från antingen NAC eller paracetamol. Säker administrering av intraarteriell NAC (upp till 300 mg/min, högre än vad som är avsett här) har tidigare visats. Lokala förändringar kan användas som ett surrogat för systemiska effekter, som beskrivits tidigare.

Vi kommer att ta ett strukturerat 3-delat förhållningssätt till forskningshypoteserna. Studie 1 och 2 kommer att syfta till att upprätta en dos-responskurva och söka bevis på takyfylax, samtidigt som nivån av histaminfrisättning mäts. Förekomsten av takyfylax kan hjälpa till att förklara varför NAC i den kliniska miljön ofta kan återinföras på ett säkert sätt efter en reaktion. I studie 3 avser utredarna att genomföra en 4-vägs randomiserad kontrollerad korsningsmekanistisk studie. Detta kommer att undersöka den farmakodynamiska effekten av NAC i både närvaro och frånvaro av histaminantagonister (antihistaminer) och låg- och högdos paracetamol. Denna studie kommer också att möjliggöra undersökning av en möjlig skyddande roll för paracetamol.

För alla studier kommer utredarna att rekrytera friska manliga frivilliga mellan 18 och 64 år. Försökspersonerna kommer att vara icke-rökare som inte får några samtidiga mediciner. Individer med kliniskt signifikant komorbiditet såsom hjärtsvikt, hypertoni, hyperlipidemi, diabetes mellitus, astma, koagulopati eller blödningsrubbningar kommer att uteslutas. Uteslutningskriterier kommer också att inkludera de individer som nyligen har haft infektions- eller inflammatoriska tillstånd eller nyligen donerat blod (inom de senaste 3 månaderna).

Varje studie kommer att utföras i ett tyst, temperaturkontrollerat rum som hålls vid 22-24ºC med försökspersonerna liggande. Deltagarna kommer att ha fastat och avstått från koffein och tobak i minst 4 timmar och från alkohol i 24 timmar före varje studie.

Försökspersonerna kommer att genomgå kanylering av brachialisartären i ena armen med en steril 27-standard stålnål. Studieläkemedel kommer att infunderas via denna kanyl. Blod kommer att tas från både den infunderade armarna och kontrollarmen via 17-gauge venkanyler som sätts in i varje arm under lokalbedövning.

Efter en 30-minuters inledningsperiod kommer underarmens blodflöde att mätas med 6-10 minuters intervall i de infunderade och icke-infunderade armarna genom venös ocklusionspletysmografi med kvicksilver-i-silastic töjningsmätare som beskrivits tidigare.

Försökspersoner kan rekryteras till mer än en studie förutsatt att det har gått minst 1 vecka mellan studierna.

Studie 1: Dos-respons-studie Tillräckligt antal frivilliga kommer att rekryteras för att genomföra 8 studier med en inkrementell ökande dosinfusion av intraarteriell NAC (6 doser) för att bestämma en dosresponskurva för arteriell vasodilatation i underarmen. Efter en tvättperiod på 30 minuter för att säkerställa en återgång till normalt tillstånd, kommer detta att upprepas för att avgöra om svaret är konsekvent över tiden. Studie 1 kommer att identifiera en dos som ska användas i studie 2 som orsakar maximal lokal vasodilatation av underarmen utan systemiska effekter (ökning av kontralateralt underarmsblodflöde, blodtryck, hjärtfrekvens, ansiktsrodnad).

Vår hypotes är att även om en ökning av histamin kan observeras som svar på NAC, kommer ingen förändring i andra mediatorer som vanligtvis är förknippade med anafylaktiska reaktioner att visas. Blodprov kommer att tas vid baslinjen, i slutet av studien och med 10-minutersintervaller under inkrementell dosinfusion av NAC för att inkludera var och en av de 6 administrerade doserna (totalt 14 tillfällen). För att maximera effektiviteten i att ta itu med vår hypotes avser vi att mäta histamin och NAC vid varje tidpunkt. Tillräckligt med blod kommer också att tas vid varje tillfälle för mätning av andra potentiella inflammatoriska mediatorer, inklusive tryptas, vWF, tPA, IL-6, PGD2 och PGI2.

Studie 2: Akut toleransstudie Akut tolerans kommer att undersökas i studie 2. Åtta studier kommer att slutföras med en konstant infusion av NAC under 60 minuter vid en dos som identifierats i studie 1. Vasodilatation i underarmen och nivån av histaminfrisättning kommer att mätas var 10:e minut. Denna studie kan hjälpa till att förklara varför NAC i klinisk miljö ofta kan återinföras på ett säkert sätt, utan komplikationer, efter en reaktion.

Blodprov kommer att tas vid baslinjen, i slutet av studien och med 10 minuters intervall under infusionen av NAC (totalt 8 tillfällen). Histamin och NAC kommer att mätas vid varje tidpunkt och blod lagras för senare mätning av andra potentiella mediatorer om så är lämpligt efter resultaten av studie 1.

Studie 3: Mekanistisk studie

Studie 3 är en 4-vägs randomiserad kontrollerad crossover-studie för att undersöka potentiella mediatorer. Tillräckligt antal försökspersoner kommer att rekryteras för att genomföra 8 studier, där varje volontär deltar 4 gånger. Vid varje besök kommer försökspersonerna att få en ökande dosinfusion av NAC enligt beskrivningen i studie 1. Dessutom kommer de också att få en av:

1. Samtidig infusion av normal koksaltlösning (kontroll)
2. Samtidig infusion av histaminantagonister (H1 och H2 antagonist)
3. Samtidig infusion av lågdos paracetamol för att ge en lokal koncentration på <50 mg/l
4. Samtidig infusion av högre dos paracetamol för att ge en lokal koncentration på ~200 mg/l

Blodprov kommer att tas vid baslinjen, i slutet av studien och med 10-minutersintervaller under inkrementell dosinfusion av NAC för att inkludera var och en av de 6 administrerade doserna (totalt 8 tillfällen). Histamin-, NAC- och paracetamolanalyser kommer att mätas vid alla tidpunkter. Blod kommer också att lagras för senare analys av de andra mediatorerna om så är lämpligt enligt resultaten av studie 1.

Läkemedel Vi har tidigare administrerat intraarteriell NAC utan komplikationer. Om man antar ett underarmsblodflöde på 50 ml/min, skulle en infusion på 25 mg/min förväntas uppnå en lokal koncentration ~500 mg/l, liknande toppkoncentrationer som uppnås under det standardiserade 20-timmars intravenösa NAC-protokollet som används på sjukhuset avdelningar. Vi avser att använda ett intervall på 6 inkrementella doser med 10 minuters intervall för att inkludera denna koncentration: 1 mg/min, 5 mg/min, 10 mg/min, 50 mg/min, 100 mg/min och 200 mg/min. Den totala infusionshastigheten kommer att bibehållas 1 ml/min.

Histaminantagonister i nuvarande klinisk användning har ännu inte administrerats i intraarteriella studier. Vi avser att använda klorfenamin (H1-antagonist) och ranitidin (H2-antagonist). Intravenös (IV) administrering av 10 mg klorfenamin resulterar i en plasmakoncentration på ~14 mcg/l. IA-administrering av 1 mcg/min skulle uppnå en liknande underarmskoncentration. Förutsatt att NAC orsakar vasodilatation med ett ökat blodflöde i underarmen, föreslår utredarna att administrera 5 mcg/min för att säkerställa maximal H1-blockad. På liknande sätt resulterar IV administrering av 50 mg ranitidin i en plasmakoncentration på ~150 mcg/l. IA administrering av 7,5 mikrogram/min förväntas uppnå en liknande underarmskoncentration. I närvaro av ökat blodflöde i underarmen föreslår utredarna att administrera 37,5 mikrogram/min.

Terapeutisk IV administrering av 1 g paracetamol resulterar i en plasmakoncentration på ~12 mg/l. För att uppnå en önskad koncentration på ~25 mg/l, i närvaro av ett underarmsblodslag på 50 ml/min, skulle utredarna avse att administrera en IA-infusion på 1,25 mg/min. För att förklara förekomsten av ökat blodflöde i underarmen, föreslår utredarna att administrera 4 mg/min IA paracetamol. För att uppnå en högre lokal PA-koncentration på ~200 mg/l, en koncentration som är jämförbar med potentiellt hepatotoxiska koncentrationer efter PA-överdos, föreslår utredarna att administrera 30 mg/min PA.

Hudförändringar Hudförändringar kommer att bedömas genom bedömning av erytem eller ödem i underarmen registrerat med hjälp av Modified Draize-skalan. Försökspersonerna kommer också att uppmanas att subjektivt uttrycka intensiteten av eventuell klåda på en skala från 1 (ingen klåda) till 7 (intensiv klåda).

Tillgänglig expertis Studierna kommer att utföras i Clinical Research Facility vid Royal Infirmary of Edinburgh, som har lång erfarenhet av att utföra sådana studier. De flesta av analyserna kommer att utföras i University of Edinburghs laboratorier, som har expertis inom dessa analyser. Huvudutredaren är en klinisk toxikologpraktikant med nödvändig kompetens för att genomföra forskningen.