Träningsutlöst bronkokonstriktion hos skolbarn

Metoder:

Patienter och studiedesign Det kommer att vara en tvåstegsstudie som genomförs bland skolungdomar. I det första steget kommer skolbarnen att screenas för EIB under idrottslektion. Inn alla barn före och efter fysisk träning (PE) lektion spirometri kommer att utföras. Barn med minskad FEV1 (>=10 % från baslinjen) och/eller barn med EIB-historia inom de senaste 12 månaderna (symtom: dyspné, hosta, väsande andning, bröstsmärtor under/efter träning) kommer att bjudas in till kliniken för framtida utvärdering och kvalificeras till nästa steg i studien.

I det andra steget kommer barn med misstänkt EIB och deras föräldrar att bjudas in till kliniken. Tre besök är planerade. Behandling med långverkande beta-agonister kommer att avbrytas 24 timmar före varje besök; antihistaminbehandling avbryts 21 dagar före första besöket.

Första besök

Hos alla barn kommer standardiserad motion trade mil challenge tillsammans med reversibilitetstest och hudpricktest att utföras. Baserat på dessa resultat kommer barnen att delas in i följande grupper:

• barn med EIB och astma (EIB+A+)
• barn med EIB utan astma (EIB+A-)
• barn utan EIB och astma (EIB-A+)
• barn utan EIB utan astma (EIB-A-) Andra besöket Tjugo barn kommer att väljas ut slumpmässigt från varje grupp. Hos alla barn kommer standardiserad träningsutmaning att utföras tillsammans igen. Blodprov kommer att tas före och efter provokation tillsammans med utandningskondensatprov för att upptäcka markörer för inflammation. Även före och efter träningsutmaningen kommer utandad kväveoxid att mätas.

Tredje besöket Bronkial provokation utmaning med metakoline kommer att utföras i varje barn.

Metoder

• sjukdomshistoria och fysisk undersökning
• lungfunktionstester Lungfunktionstester Lungfunktionstester kommer att utföras med en Master Screen-enhet (Erich Jaeger Gmbh-Hochberg, Tyskland). Förutspådda värden för alla lungfunktionsvariabler är baserade på en tidigare studie av friska kontroller från tillverkaren av lungfunktionstestutrustningen. Flödes-volymkurvor kommer att utföras enligt American Thoracic Societys standarder. Den högsta av 3 lyckade mätningar kommer att tas och analyseras. Resultaten kommer att uttryckas som procentandelen av ett förutsagt värde. Alla försökspersoner kommer att kunna utföra spirometri.
• mätningar av utandad kväveoxid NO-mätningarna kommer att utföras enligt rekommendationer från European Respiratory Society/American Thoracic Society (ERS/ATS) med en kemiluminescensanalysator (modell 280i kväveoxidanalysator; Sievers, Boulder, CO, USA) och deaneras i miljarderdelar . Analysatorn ger en on-line kontinuerlig mätning av NO i en enda utandning med ett detektionsområde på 0,1 till 500 ppb. Miljö-NO kommer att mätas före och efter varje test och aldrig överstiga 5 ppb. Alla ämnen studeras i sittande ställning, utan att bära näsklämma. Försökspersonerna andas ut med en konstant flödeshastighet (50 ml/s) från total lungkapacitet till restvolym utan att hålla andan. De upprätthåller ett konstant muntryck (17 cm H2O) genom att övervaka en visuell display för att eliminera kontaminering från nasalt NO. Dödutrymme och nasal NO (som reflekteras av NO-koncentrationstoppen under utandning) och NO från de nedre luftvägarna (bestäms av platåvärdet efter toppen) registreras automatiskt med hjälp av tillverkarens programvara. Tre fraktionerade mätningar av utandad kväveoxid (FeNO) av platåfasen kommer att erhållas, med mindre än 10 % variation. Medelvärdet för 3 på varandra följande, reproducerbara inspelningar kommer att behållas för statistisk analys.
• standardiserad träningslöpbandsutmaning Träningsinducerad bronkokonstriktion kommer att testas genom användning av ett motordrivet löpband (Kettler, Ense-Parsit, Tyskland) enligt ATS/ERS-riktlinjer. Barnen kommer att instrueras att springa i 8 minuter med en submaximal träningsbelastning. Träningstestet består av en 2-minuters uppvärmning och 6 minuters steady-state löpning på ett löpband som är benäget att ge en hjärtfrekvens på minst 95 % av den maximala förväntade åldern (beräknat som 220 - ålder [år]) . Löpbandets lutning är 5,5 % (3°). Små justeringar av arbetsbelastning (löpbandshastighet) kommer att göras, om nödvändigt, för att uppnå målinriktade hjärtfrekvenser. Näsklämmor kommer att användas under testet och hjärtfrekvensen kommer att övervakas kontinuerligt (elektronisk pulsskanner; Kettler). Den submaximala löpningen på löpbandet kommer att utföras med samma hastighet (träningsbelastning) vid båda testtillfällena (vid randomisering och efter 4 veckors behandling) för varje barn. Omgivningstemperaturen i det luftkonditionerade laboratoriet kommer att hållas stabil vid 22°C, och luftfuktigheten kommer att vara stabil mellan 40 % och 50 % varje dag av studien. Skillnader på 1°C i temperatur och 5 mg H2 OxL-1 luftfuktighet på testdagarna på varje patient kommer att accepteras. 14 FEV1 kommer att mätas före löpning, omedelbart efter och 3, 6, 10, 15, 20 och 30 minuter efter löpning. Maximalt procentuellt fall i FEV1 efter träningstest kommer att beräknas med hjälp av följande formel: [(FEV1 före träning - lägsta FEV1 efter träning) /FEV1 före träning] x 100. FEV1-värdena kommer att plottas mot tiden för varje behandling. Arean under kurvan (AUC) för FEV1-värdena från träning under 30-minutersperioden kommer att beräknas med hjälp av en trapetsregel. EIB kommer att definieras som en ≥ 15 % minskning av FEV1 från baslinjen inom de första 5 minuterna efter träning.
• utandningskondensat EBC-prover kommer att samlas in genom EcoScreen-II-anordningen (Viasys Healthcare GmbH, Berlin, Tyskland). Prover av utandningskondensat (EBC) kommer att tas från barn under tidvattenandning medan de bär en näsklämma, som beskrivits tidigare [6]. De tvåvägs icke-återandande ventilerna och slangen till kondensorn kommer att fungera som en salivfälla. Efter uppsamling (under 10 minuter) kommer EBC snabbt att frysas i små plaströr vid -80°C med torris och förvaras vid -80°C fram till analys.

Materialet kommer att vara kondensatet utandningsluft från barn som diagnostiserats med astma. Analysen kommer att utföras med hjälp av Quantibody Human Inflammation Array 3 (RayBiotech, Norcross, GA, USA) enligt tillverkarens instruktioner. Detta multiplex ELISA array kit tillåter kvantitativ mätning av 40 humana cytokiner. Varje standardglasglas består av 16 brunnar, var och en med en identisk cytokinantikroppsuppsättning. Alla antikroppar och positiva kontroller kommer att skrivas ut i fyrdubbla delar i varje brunn.

I det första steget binds infångningsantikroppen till objektglasets glasyta. Därefter tillsätts 100 µl av varje patientprov och de arayspecifika cytokinstandarderna med känd koncentration till varje brunn. Efter inkubation i 2 timmar vid rumstemperatur tvättas arrayen 5 gånger med 150 µl tvättbuffert I och två gånger med 150 µl tvättbuffert II, 5 minuter per tvätt. Därefter inkuberas arrayen i 2 timmar med 1,4 ml av den biotin-konjugerade antikroppen vid rumstemperatur. Därefter upprepas tvättprotokollet före tillsats av 80 µl Cy3 ekvivalent färgämneskonjugerat streptavidin till varje brunn under 1 timme. Efter tvättning av arrayen detekteras fluorescenssignalen och kvantifieras med Axon GenePix 4000B-skannern och GenePix Pro 6.0-programvaran (Molecular Devices). Resultaten kommer att analyseras med Q - Analyzer Software (RayBiotech, Norcross, GA, USA).

• metakoline bronkial provokation utmaning Metakoline bronkial test av provokationen kommer att utföras med hjälp av dosimetertekniken aerosol provokationssystem (APS) Pro (Erich Jaeger Gmbh-Hochberg, Tyskland) med kontrollerad tidvattenandning. Efter det fysiologiska spädningsmedlet för pulverisering kommer metakolin att tillföras i fyra kumulativa doser: 0,015 mg, 0,045 mg, 0,18 mg, 0,72 mg. Metakolinebaserat provokationstest (MBPT) fortsätter med 2 minuters intervall mellan inhalationerna tills en minskning av forcerad utandningsvolym på 1s (FEV1) på ≥20 % erhålls. Provocerande dos (PD20) beräknas genom linjär interpolation på en log-dos-responskurva (13).
• i blodprov (5 ml prov): tryptas, lipoxin A4 serumnivåer
• även i den aktuella studien kommer blodprov att tas före och efter provokation tillsammans med utandningskondensatprov för att detektera markörer för inflammation (såsom interleukin (IL)-1a, IL-2, IL-5, IL-6, IL -8, IL-9, IL-12p70, IL-13, IL-17, IL-22, monocyt kemoattraktant protein ett (MCP1), tollliknande receptor 2 (TLR2), makrofaginflammatoriskt protein ett alfa (MIP1a), trombocyter härledd tillväxtfaktor (PDGFBB), vävnadshämmare av metalloproteinas två (TIMP2), tumörnekrosfaktor alfa (TNFalpha), C-reaktivt protein (CRP), transformerande tillväxtfaktor beta ett (TGF-b1), tymisk stromal lymfopoietin (TSLP) - ELISA och cysteinylleukotriener, leukotrien B4 (LTB4), prostaglandin E2 - högtrycksvätskekromatografi ((PGE2-HPLC))/masspektrometri).

Menande:

Praktisk bedömning/Resultaten av den föreslagna studien kommer att tillåta oss att bedöma prevalensen och definiera den inflammatoriska bakgrunden av ansträngningsinducerad bronkokonstriktion (EIB) hos skolbarn. Skolfrånvaro, sjuklighet och samsjuklighet som påverkar fysisk aktivitet kommer att verifieras och odiagnostiserade patienter kommer att behandlas. Betydelsen av miljöfaktorer (tobaksrökning, typ av träning, temperatur och luftfuktighet i träningsrummet) och individuella (ålder, kön, atopi, fetma, återkommande luftvägsinfektioner, förekomst av kroniska sjukdomar) kommer att verifieras.

Nya resultat/huvudfynd av studien kommer att göra det möjligt att definiera primära förebyggande metoder för EIB utan att undvika träning, och nya rekommendationer för EIB-behandling hos barn:

1. EIB-screening i verklig levande miljö (under träningslektion i skolan) verifierad genom standardiserat träningstest på kliniken
2. Definiera de individuella och miljömässiga riskfaktorerna för EIB hos skolbarn
3. Kinetiken för inflammatoriska markörer (i utandningsluftkondensat och serum) under träningstest
4. Komplex utvärdering av klinisk och inflammatorisk profil hos patienter med EIB med/utan astma.

Fynd inom området/Att definiera markörer för inflammation i EIB och möjliga skillnader mellan astmatiska och icke-astmatiska barn med/utan EIB.

Effekter/Målet med projektet är att definiera prevalensen och den inflammatoriska bakgrunden av träningsinducerad bronkokonstriktion (EIB) hos skolbarn och fastställa individuella och miljömässiga riskfaktorer för EIB. De erhållna resultaten kommer att ge objektiva mått på biologiska processer som leder till bronkkonstriktion under träning, vilket kan upplevas naturligt under skollivet. Resultaten skulle kunna tillämpas i hanteringen av EIB-patienter med eller utan astma. Resultaten av planerad forskning kommer att publiceras i tidskrifter med nationell och internationell genomslagskraft och presenteras under symposier och konferenser.