冷暴露和呼吸技术对免疫反应的影响 (EXPOCOL)

自身免疫性疾病的特征是针对身体组织的不适当的炎症反应。 这些疾病，其中类风湿性关节炎 (RA) 是最广为人知的，代表了主要的医疗保健负担。 促炎细胞因子如 TNF-α、IL-6 和 IL-1β 在 RA 和许多其他自身免疫性疾病的发病机制中起着核心作用。 拮抗炎性细胞因子或其受体的生物制剂，例如 抗TNF-α、可溶性TNF-α-受体、抗IL-6受体和IL-1受体拮抗剂是非常有效的治疗方法。 然而，它们非常昂贵并且可能有严重的副作用。 此外，RA的后果目前完全超出了患者的影响范围。 因此，旨在限制 RA 患者炎症的创新疗法是必要的。

最近，一项针对“冰人”Wim Hof 开发的干预措施效果的研究表明，在实验性人类内毒素血症（一种标准化、受控且可重复的全身炎症模型，由给药引起）期间，有可能自愿减弱促炎反应健康志愿者中的脂多糖 (LPS)）。 霍夫开发的干预措施包括几个要素，即冥想、接触寒冷和呼吸技巧。 受过这种干预训练的受试者表现出血浆肾上腺素水平的显着增加，抗炎细胞因子 IL-10 的快速增加，以及随后的促炎反应减弱（例如 实验性人内毒素血症期间 TNF-α、IL-6 和 IL-8 的血浆水平）。 因此，这种干预可以代表一种治疗方式，使 RA 患者能够对自己的疾病进行自我控制。

基于这些数据，非常有必要调查干预对 RA 患者的有效性。 本协议中描述的研究是一个更大项目的一部分，在该项目中，研究人员最终努力将干预措施转化为 RA 患者的临床实践。 但是，有一些重要问题需要首先解决。 例如，如果患者只需学习或练习干预的三个要素之一，则可行性和安全性将大大提高。 不太可能涉及冥想元素。 这是培训计划中非常小的一部分，在内毒素血症实验中没有进行。 此外，没有客观的方法来测量这个元素，也没有可能机制的假设。 关于第二个要素，即暴露于寒冷，确定该要素是否具有额外价值尤其有价值，因为它要求很高，可能根本不适合 RA 患者。 研究人员预计，第三个要素，即呼吸技术，是先前观察到的干预措施抗炎作用的主要贡献者，原因如下。

呼吸技术 首先，虽然健康志愿者接受了所有三个要素的培训，但受试者在内毒素血症实验期间只练习呼吸技术。 其次，呼吸技术的特点是循环过度换气，这在之前已被证明会导致肾上腺素水平升高。 在我们之前的内毒素血症研究中，受试者在内毒素血症实验中练习了两种类型的呼吸技术。 这两种呼吸技术都以过度换气循环为特征。 在其中一种技术（过度通气/低通气）中，受试者在每次过度通气期后屏住呼吸长达几分钟，而在另一种技术（强度通气）中，受试者屏住呼吸仅 10 秒，在此期间所有肌肉在通气后都会收紧每个过度通气期。

然而，未发表的数据 (CMO 2014-1374) 显示了这两种呼吸技术在没有冷暴露（或冥想）的情况下对血浆肾上腺素水平的影响。 研究人员发现这些与先前发现的抗炎作用密切相关。 两种呼吸技术都导致血浆肾上腺素水平的相当增加。 此外，Hof 训练的受试者的肾上腺素水平与之前不熟悉 Hof 开发的干预措施的独立训练师训练的受试者相当。 最后，受训 4 天的受试者的肾上腺素水平与仅受训 2 小时的受试者相似。

基于这些结果，假设强度通气技术是先前观察到的干预措施的抗炎作用的主要贡献者。 然而，尚未研究仅这种呼吸技术对炎症反应的影响。 此外，不能排除暴露于寒冷会产生额外的影响，因为暴露于寒冷可以通过多种方式产生抗炎作用，如下所述。

暴露于寒冷首先，暴露于寒冷和随后恢复正常体温可能通过释放免疫调节危险相关分子模式 (DAMP) 影响炎症反应，更具体地说是热休克蛋白 70 (HSP-70) 等 TLR-4 配体). 结果表明，在低温 2.5 小时后复温期间，离体心肌细胞中的 HSP-70 mRNA 水平增加。 此外，将暴露于 4°C 的人类细胞预孵育 1、2、3 和 4 小时，在恢复到 37°C 时诱导 HSP-70 的合成和积累。 HSP-70 与炎症反应的相关性从一项研究中显而易见，在该研究中，HSP-70 被证明可诱导有效的抗炎作用，类似于在人单核细胞中诱导内毒素耐受性。

其次，暴露于寒冷会导致皮肤和周围组织出现缺血再灌注样状态。 一项关于冷冻疗法效果的研究表明，皮肤的局部冷却会降低局部组织灌注。 组织低灌注和再灌注与复温后反应性血管舒张的结合是一种缺血/再灌注 (I/R) 形式。 I/R 保护组织免受缺血性损伤的效力被称为缺血预处理 (IPC)。 它有可能通过多种途径影响免疫反应。 例如，最近的动物研究表明，I/R 导致促炎细胞因子（如 TNF-α 和 IL-6）下调和抗炎细胞因子（如 IL-10）上调。 此外，缺氧诱导因子 (HIF) 已被证明是 I/R 诱导的 IL-10 反应的主要贡献者。

第三，暴露于寒冷可能对呼吸技术引起的肾上腺素释放有增强作用。 在一项对人类志愿者的研究中，在寒冷的房间里坐了 2 小时后，肾上腺素水平会升高。 有趣的是，在一项对人类志愿者进行急性运动的研究中，运动前的冷暴露与额外的免疫刺激作用有关。 此外，与没有经验的冰泳者相比，有经验的冰泳者在离体 LPS 刺激的血液中 IL-1beta 和 IL-6 的细胞因子反应较低。

总之，冷暴露可能影响体内对内毒素血症的反应。 这可能是通过直接的、不依赖肾上腺素的作用或通过增强通气引起的肾上腺素水平来介导的。

综合 本研究旨在探讨 Hof 最初开发的干预措施的两个要素，即强度通气呼吸技术和暴露于寒冷中，对人体内毒素血症期间免疫反应的影响。 将分别测试这两个元素以及组合的效果，后者将探索元素之间的相互作用。

此外，还将评估呼吸技术（的组合）和冷暴露对痛觉的影响。 在以前的研究中，受过训练的受试者在内毒素血症期间经历的流感样症状要少得多。 这可能是由于这些受试者的免疫反应减弱，但也可能是由于呼吸技术和/或寒冷暴露引起的其他影响。 为了对此进行调查，使用了定量感官测试 (QST)，这是一种测量疼痛阈值的客观技术。

最后，通过使用原卟啉 IX-三重状态寿命技术 (PpIX-TSLT)，线粒体中氧张力的非侵入性测量将用于评估人内毒素血症期间的线粒体功能。

线粒体功能障碍是脓毒症病理生理学的一个重要因素。 然而，目前还没有一种有效的非侵入性方法来测量线粒体功能。 在动物模型中，PpIX-TSLT 技术已被证明是一种测量内毒素血症期间线粒体氧张力变化的可行技术。 在内毒素血症期间，这从未在人类身上进行过研究。 此外，暴露于寒冷，尤其是呼吸技术也可能影响线粒体中的氧张力，以及血气参数（例如 pCO2、酸碱平衡等）在练习该技术期间波动很大。