二氧化碳给药与脑部废物清除 (COPETBI)
健康与创伤性脑损伤中二氧化碳诱导蛋白质外流的机制
研究概览
详细说明
代谢废物和细胞碎片清除受损是创伤性脑损伤（TBI）及其他神经退行性疾病的标志性特征。清除主要通过类淋巴/淋巴途径进行，该过程部分依赖于脑脊液（CSF）的流入。脑脊液流动在睡眠期间最为显著，此时脑血容量的低频振荡最为突出。研究者提出，通过给予CO₂改变脑血容量水平，将驱动脑脊液流动并最终促进脑部废物清除。本研究具有重要意义，因为它探讨了处方CO₂是否能增强蛋白质外排（即废物清除的替代指标），以及在健康和疾病状态下可能介导此机制的生物学机制。因此，第一个研究目标是确定CO₂（一种强效血管扩张剂）的给药是否能够以剂量依赖的方式模拟脑血容量的整体变化。基础蛋白质水平及外排量（即相对于基线的变化）将通过高灵敏度蛋白质组学平台进行量化。第二个目标是研究脑血管功能个体差异及其他疾病因素（如萎缩）如何影响CO₂诱导的蛋白质外排。
采用平衡交叉（AB/BA）设计，对慢性TBI患者（年龄18-82岁）和无TBI病史个体（健康受试者）进行给药，以实现呼气末CO₂分压5或10 mmHg的变化。重要的是，所提出的脑血管机制及废物清除的替代标志物可通过先进磁共振成像和商用蛋白质组学平台在人体中轻松量化，这极大提升了其临床转化潜力。
研究类型
注册 (估计的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习联系方式
- 姓名：Jody Roberts, MS
- 电话号码：505-272-5028
- 邮箱：jroberts@mrn.org
研究联系人备份
- 姓名：Andrew Mayer R The Mind Research Network, PhD
- 电话号码：505-272-0769
- 邮箱：amayer@mrn.org
学习地点
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New Mexico
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Albuquerque、New Mexico、美国、87106
- 招聘中
- The Mind Research Network
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接触：
- Jody Roberts, MS
- 电话号码：505-272-5028
- 邮箱：jroberts@mrn.org
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首席研究员：
- Andrew Mayer, Phd
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
- 成人
- 年长者
接受健康志愿者
描述
创伤性脑损伤队列纳入标准：1) 能够提供有效知情同意，2) 年龄18-82岁，3) 成年后（18岁及以上）遭受任何严重程度（轻度、中度或重度）的创伤性脑损伤病史，将通过半结构化识别方法确认（包括询问意识丧失、创伤后遗忘症及头晕/困惑感）。
健康受试者队列纳入标准：1) 能够提供有效知情同意，2) 年龄18-82岁。
创伤性脑损伤队列排除标准：1) 存在MRI扫描禁忌症（包括妊娠或幽闭恐惧症），2) 无法提供有效知情同意、被监禁，3) 确诊阿尔茨海默病、ADRD或轻度认知障碍，4) 在创伤性脑损伤发病前已有自闭症谱系障碍、智力残疾、严重神经系统疾病（如癫痫、肿瘤、需神经外科手术的其他病症）或精神疾病（需住院治疗）病史，5) 当前或既往诊断为精神病谱系障碍或双相情感障碍，6) 可能增加研究操作风险的呼吸系统疾病或肺部疾病（如严重哮喘、慢性阻塞性肺疾病或其他重大呼吸系统疾病），7) 心律失常病史，8) 当前物质使用障碍病史，9) 非英语流利者（基于筛查），10) 体重低于110磅（影响抽血操作）。
健康受试者队列排除标准：1) 存在MRI扫描禁忌症（包括妊娠或幽闭恐惧症），2) 无法提供有效知情同意、被监禁，3) 确诊阿尔茨海默病、ADRD或轻度认知障碍，4) 需住院治疗的发育性、神经系统或精神疾病病史，5) 过去六个月内规律使用任何物质（即尿液筛查确认无当前使用），6) 既往头部损伤伴意识丧失超过30分钟，7) 可能增加研究操作风险的呼吸系统疾病或肺部疾病（如严重哮喘、慢性阻塞性肺疾病或其他重大呼吸系统疾病），8) 心律失常病史，9) 非英语流利者（基于筛查），10) 体重低于110磅（影响抽血操作）。
学习计划
研究是如何设计的？
设计细节
- 主要用途：基础科学
- 分配：随机化
- 介入模型：交叉作业
- 屏蔽：单身的
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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实验性的：创伤性脑损伤患者
采用平衡交叉设计（AB/BA），其中患有创伤性脑损伤（年龄18-82岁）的个体可能通过多次就诊给药，以实现ETCO2 5或10毫米汞柱的变化。
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本研究探讨在不同二氧化碳（CO2）暴露水平下（约5或10 mmHg的变化），参与者进行高碳酸血症任务时大脑和血液中蛋白质的反应，同时接受磁共振成像（MRI）检查。
该序列将动态混合气体，旨在将呼气末二氧化碳分压（ETCO2）增加5或10 mmHg（二氧化碳增加约5-7%，氮气等量减少），同时保持氧气浓度恒定。
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实验性的：健康受试者
一种平衡交叉设计（AB/BA），其中无创伤性脑损伤史的健康受试者（年龄18-82岁）可通过多次访视给药，以实现ETCO2变化5或10 mmHg。
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本研究探讨在不同二氧化碳（CO2）暴露水平下（约5或10 mmHg的变化），参与者进行高碳酸血症任务时大脑和血液中蛋白质的反应，同时接受磁共振成像（MRI）检查。
该序列将动态混合气体，旨在将呼气末二氧化碳分压（ETCO2）增加5或10 mmHg（二氧化碳增加约5-7%，氮气等量减少），同时保持氧气浓度恒定。
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研究衡量的是什么？
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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脑血管反应性（CVR），血管诱发脑脊液整体流动（VE-bCSF）
大体时间：干预后2.5小时。所有参与者的数据将在研究结束时报告。
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脑血管反应性（CVR）将通过时间偏移的呼气末二氧化碳（ETCO₂）回归因子进行量化，以利用功能磁共振成像对血氧水平依赖性（BOLD）变化进行建模，捕获ETCO₂与BOLD信号之间具有时间滞后性的正相关关系。
通过将带通滤波的全局灰质信号及其导数对脑脊液整体流动进行回归，以评估血管增强引起的脑脊液整体流动变化，捕获具有时间滞后性的负相关关系。
这两项测量均采用任意单位，将通过计算信号变化百分比和回归因子之间的统计拟合度进行量化。
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干预后2.5小时。所有参与者的数据将在研究结束时报告。
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蛋白质外排（大脑废物清除的替代测量）
大体时间：将在基线、高碳酸血症前即刻、高碳酸血症后45分钟、高碳酸血症后90分钟和高碳酸血症后150分钟采集血液样本。研究结束后将报告所有参与者的数据。
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使用Quanterix平台测量从大脑到血液的蛋白质外流，主要蛋白质包括神经丝轻链蛋白、脑源性tau蛋白和胶质纤维酸性蛋白（单位=皮克/毫克）。 对于神经丝轻链蛋白（NfL），检测限（LOD）为0.104 pg/mL，范围为0.025-0.276 pg/mL，定量下限（LLOQ）为0.241 pg/mL。对于胶质纤维酸性蛋白（GFAP），LOD为0.221 pg/mL，范围为0.042-0.481 pg/mL，LLOQ为0.467 pg/mL。对于脑源性tau蛋白（BD Tau），LOD为0.024 pg/mL，范围为0.007-0.059 pg/mL，LLOQ为0.053 pg/mL。所有数值均来自Quanterix网站数据表。 |
将在基线、高碳酸血症前即刻、高碳酸血症后45分钟、高碳酸血症后90分钟和高碳酸血症后150分钟采集血液样本。研究结束后将报告所有参与者的数据。
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次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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症状
大体时间：在首次抽血（即基线时采集的血液）、高碳酸血症后10分钟和20分钟，以及高碳酸血症后90分钟采集的血液之后。所有参与者的数据将在研究结束时报告。
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参与者将被要求在研究的多个时间点，使用李克特量表（每个症状的评分范围为0-10）对4种不同症状（当前头痛、当前头晕、当前恶心和当前思维模糊）进行评分。
症状评分将被汇总，生成一个单一的总分，总分范围在0到40之间。
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在首次抽血（即基线时采集的血液）、高碳酸血症后10分钟和20分钟，以及高碳酸血症后90分钟采集的血液之后。所有参与者的数据将在研究结束时报告。
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合作者和调查者
赞助
调查人员
- 首席研究员：Andrew R Mayer, Phd、Mind Research Network
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (估计的)
初级完成 (估计的)
研究完成 (估计的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
研究记录更新
最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
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