NOS、COX 和 ROS 抑制对脑血流调节的影响

具体目标：

1A.确定 NOS 和 COX 对年轻健康成年人 MCA 缺氧和高碳酸血症血管舒张的独立贡献。

1B.确定 NOS 和 COX 对年轻健康成年人 MCA 缺氧和高碳酸血症血管舒张的综合贡献。

1. C. 确定 NOS、COX 和 ROS 对年轻健康成人 MCA 缺氧和高碳酸血症血管舒张的综合贡献。
2. A. 确定 NOS 和 COX 对年轻健康成人 BA 缺氧和高碳酸血症血管舒张的独立贡献。

2B。确定 NOS 和 COX 对年轻健康成人 BA 缺氧和高碳酸血症血管舒张的综合贡献。

2C。确定 NOS、COX 和 ROS 对年轻健康成人 BA 缺氧和高碳酸血症血管舒张的综合贡献。

初步筛选：电话筛选问卷将确定潜在受试者是否符合初步资格标准。 可能符合条件的受试者将被邀请进行额外的面对面筛选。 受试者需要禁食（水除外）至少 10 小时来参加筛查。

实验室筛查程序包括：

1. 知情同意
2. 健康史问卷
3. 体力活动问卷
4. 尿妊娠试验（仅限女性）
5. 静脉血抽取
6. DEXA 扫描（双能 X 射线吸收测定法）

研究设计：符合条件的受试者将完成 2 次研究访问，检查四种条件下的缺氧和高碳酸血症反应：对照、NOS 抑制或 COX 抑制、NOS 和 COX 抑制以及 NOS、COX 和 ROS 抑制。 在访问 1 期间，受试者将接受 L-NMMA（NG-单甲基-L-精氨酸；NOS 抑制）、酮咯酸（COX 抑制），然后是抗坏血酸（ROS 抑制）。 在访问 2 期间，受试者将接受酮咯酸、L-NMMA，然后是抗坏血酸。 研究访问将以随机、平衡的顺序进行，所有药物都将静脉输注。 缺氧会引起 SPO2 ~ 80%，由脉搏血氧仪确定，高碳酸血症会使呼气末 CO2 (PETCO2) 从基线增加~10 mmHg。 在每次访问期间，将监测受试者的心率、血压、脉搏血氧饱和度、呼吸气体、通气和 CBF 速度。 在仪器和基线数据收集后，低氧和高碳酸血症试验将开始，记录大脑中动脉速度 (MCAv)、基底动脉速度 (BAv)、呼吸和心血管变量。 所有试验将被 10 分钟的安静休息分开，同时呼吸室内空气，并且由于探索我们的目标所需的药物输注的顺序和时间不会随机化。 由于声纳 BA 的困难，这将作为一个探索性目标，而不被视为完成研究的必要结果。

实验方法和干预方案：

经颅多普勒超声 (TCD) MCAv 将通过经颞窗测量，而 BAv 将使用 2-MHz（兆赫兹）经颅多普勒超声探头通过经椎间孔窗测量。 大约 30% 的个体无法识别 BA；因此，在无法找到 BA 的情况下，仅 MCA 的声波将被认为足以继续进行研究。

测量 将测量身高和体重以计算体重指数 (BMI)。 腰围和臀围将作为局部肥胖的指标进行测量。 DEXA 扫描将用于确定身体成分。 将获得静脉血样以确定血液化学值。 在每次访问期间，受试者将以半卧位进行研究，并使用仪器连续测量心率（3 导联心电图）、脉搏血氧饱和度（SPO2，脉搏血氧仪）和血压（MABP，自动生理监测仪） . 血液动力学参数将用手指体积描记法连续测量。 吸气和呼气气体将用气体分析仪测量，呼吸流量将用加热的呼吸速度计测定。

缺氧 缺氧将用于在静息、半卧位条件下引起脑血管扩张。 每次研究访视将进行三项等碳酸缺氧试验。 受试者将通过连接到气体混合器的双向非再呼吸阀进行激励，该混合器由医疗级加压氧气 (O2)、二氧化碳 (CO2) 和氮气 (N2) 供应。 在基线室内空气呼吸 3 分钟后，将通过减少吸入 O2（~11% O2）引入缺氧，以引发和维持 3 分钟的 SPO2~80%（由脉搏血氧计确定）。 基线稳态缺氧 3 分钟后，将有 5 分钟的药物加载期（L-NMMA、酮洛洛或抗坏血酸），然后是 5 分钟的药物维持期。 在此期间将保持缺氧，每次缺氧试验的总缺氧持续时间约为 15 分钟。 等碳酸血症将通过向吸入气体中添加 CO2 来实现。 呼气末二氧化碳 (PETCO2) 已被证明是动脉血二氧化碳水平的有效预测指标。 我们实验室的先前数据表明，稳态缺氧可在 3 分钟内实现。 此外，将检查引起 SPO2~80% 的缺氧，因为脑血管对不太严重的缺氧 (SPO2~90%) 的脑血管敏感性相对较低。 每次研究访问将进行总共 3 次缺氧试验，产生约 45 分钟的稳态缺氧。

高碳酸血症 全身 CO2 的增加是增加脑循环内血流量的有力信号。 每次研究访问期间将进行总共 4 次高碳酸血症试验。 受试者将通过连接到乳胶气球的三通滑动再呼吸阀进行激励，该气球包含高氧 (O2=40%)、高碳酸血症 (CO2=3%) 与平衡 N2 的气体混合物。 气球的体积将超过估计的肺活量（根据年龄、性别和身高确定）1 升。 在基线室内空气呼吸 3 分钟后，通过将三通再呼吸阀从室内空气滑动到连接的乳胶气球，高碳酸血症将开始。 在高碳酸血症期间，PETCO2 增加（比基线值高 ~10 mmHg），但吸入 O2 不会低于室内空气百分比 21%。 高碳酸血症将持续（约 2 分钟），直到 PETCO2 值达到基线值以上约 10 mmHg，之后受试者将开始呼吸室内空气。 PETCO2 将用作动脉 CO2 的可靠、无创测量。 每次研究访问将进行总共 4 次高碳酸血症试验，每次研究访问产生约 8 分钟的高碳酸血症。

静脉导管 训练有素的实验室人员将为每次研究访视放置两根静脉导管（每只手臂一根）。 一根导管将用于研究药物（L-NMMA、酮咯酸和抗坏血酸）的静脉输注。 第二根导管将用于在每次研究访问期间的 8 个特定时间点间断抽取血液样本，以确保药效并检查感兴趣的全身生理血液变量。 用于抽血的导管将用 0.9% 的生理盐水滴注保持通畅。 如果只能放置一根 IV 导管或一根失败，则该研究将继续从一根导管进行药物输注和抽血。

静脉内 L-NMMA 输注 静脉内 L-NMMA 是唯一一种未经 FDA 批准的药物，但常用于研究环境。 L-NMMA 的静脉输注将用于抑制负责形成 NO 的酶 NOS。 L-NMMA 是一种用盐水稀释的冻干粉。 在目前的研究中，静脉注射 L-NMMA 将通过 3 mg kg-1 负荷剂量在 5 分钟内给药 (36 mg kg-1 hr-1)，然后维持剂量为 1 mg kg-1 hr-1在研究的其余部分。 考虑到一个典型的 75 kg 个体，这将导致在整个研究期间的负荷剂量为 225 mg 和维持剂量（~112 分钟）140 mg，总计 365 mg L-NMMA，此时 L-NMMA 是第一个输注的研究药物（L -在 HX1、HX2、HX3 和 HC2、HC3、HC4 期间输注 NMMA）。 在就诊期间，当 L-NMMA 是第二次输注研究药物（在 HX2、HX3 和 HC3、HC4 期间输注 L-NMMA）时，总剂量将减少，因为维持输注（约 67 分钟）将减少约 45 分钟，共计 309毫克 L-NMMA。 L-NMMA 的负荷剂量相当于先前研究中使用的剂量，该研究调查了 NOS 对缺氧脑血管舒张的作用，而维持剂量和输注的 L-NMMA 的绝对量将低于先前使用的剂量。

静脉注射酮咯酸 静脉注射酮咯酸是 FDA 批准的用于治疗疼痛的非甾体抗炎药。 酮咯酸将用于非特异性抑制环氧合酶，该酶负责形成血管活性前列腺素（前列环素、血栓素）。 在缺氧期间抑制前列腺素合成将允许评估这些血管活性前列腺素对缺氧血管舒张的贡献。 酮咯酸的常见静脉剂量为 15 mg 和 30 mg 推注；然而，酮咯酸将根据体重给药。 Ketorolac 将通过 0.3 mg kg-1 负荷剂量在 5 分钟内（3.6 mg kg-1 hr-1）静脉内给药，最小负荷剂量为 15 mg。 然后在研究的剩余部分使用 0.03 mg kg-1 hr-1 的维持剂量。 考虑到一个典型的 75 kg 个体，这将导致在整个研究期间的 22.5 mg 负荷剂量和 4.2 mg 维持剂量（~112 分钟）总计 26.7 mg 酮咯酸，当酮咯酸是第一个输注的研究药物时（酮咯酸输注期间） HX1、HX2、HX3 和 HC2、HC3、HC4）。 在访问期间，当酮咯酸是第二个研究药物输注酮咯酸时，在 HX2、HX3 和 HC3、HC4 期间输注酮咯酸）总剂量将减少，因为维持输注（约 67 分钟）将减少约 45 分钟，总计 25 毫克酮咯酸。 类似剂量的酮咯酸已被证明可以减少全身前列腺素并减少围手术期疼痛。 血浆酮咯酸浓度在静脉内给药后约 3 分钟内达到峰值，终末半衰期为 5.6 小时。

静脉内抗坏血酸输注 静脉内抗坏血酸已获得 FDA 批准。 将静脉内施用抗坏血酸以急剧减少ROS。 抗坏血酸将通过 5 分钟内 0.035 g kg 无脂肪质量-1 的负荷剂量（0.42 g kg 无脂肪质量-1 hr-1）给药。 随后在剩余的研究时间过程（约 20 分钟）内维持剂量为 0.060 g kg 无脂肪质量-1 hr-1，以持续抑制活性氧。 考虑到一个 75 千克的个体，其无脂肪组织质量约为 55 千克（基于我们实验室之前年轻健康的受试者），受试者将在研究访问期间接受约 3.025 克的抗坏血酸。

血浆化验

作为研究资格的组成部分，在筛选访视期间将抽取约 10 mL 的血液。 将分析筛查血样的空腹静脉葡萄糖、肌酐、总胆固醇、HDL 胆固醇、LDL 胆固醇和甘油三酯。 将在研究方案期间通过静脉导管在 8 个时间点抽取静脉血样。 每次抽血 10 毫升，总共 80 毫升。 血液将与血浆和血清一起离心，并在 -80ºC 下储存。 COX 抑制的功效将通过循环 COX 代谢物 6-酮-前列腺素 F1α（作为 PGI2 的稳定标志物）和血栓素 B2（TXA2 的稳定标志物）的测量（EIA）来确定。 ROS 抑制的功效将由血浆维生素 C 浓度和氧化低密度脂蛋白 (oxLDL) 作为氧化应激的系统标志物来确定。 已显示急性静脉内抗坏血酸给药可降低健康成人的 oxLDL。 NOS 抑制的功效将由亚硝酸盐和硝酸盐 (NOx) 的总和决定，这被认为是 NO 产生的指标。