Оценка симптомов пациентов с аллергическим ринитом с использованием камеры воздействия аллергенов

Аллергия, передающаяся воздушно-капельным путем, становится растущей социальной проблемой. Правильная диагностика, оценка эффективности аллерген-специфической иммунотерапии (АИТ) и понимание фармакотерапии являются ключевыми моментами в решении этой проблемы. Однако стандартизация этих процедур требует стабильных концентраций аллергенов, стабильных условий окружающей среды (например, влажности и температуры) и способности вызывать аллергические признаки повторяющимся образом. Камеры воздействия аллергенов (AEC) обеспечивают стабильные условия окружающей среды, независимые от внешних факторов, а концентрация дисперсных частиц аллергена хорошо контролируется и стабильна во время испытаний в AEC ^1,2.

Тест на аллерген является основой для диагностики аллергии воздушно-капельным путем, поскольку он дает прямые доказательства клинической значимости конкретного аллергена для симптомов и тяжести аллергического заболевания. Классическая аллергическая диагностика включает назальные, конъюнктивальные и бронхиальные провокации ^3,4,5. Тем не менее, тест на аллерген в AEC, по-видимому, наиболее близок к естественному воздействию аллергена⁶.

Это исследование направлено на то, чтобы представить безопасный и эффективный метод вызова участников с различными переносимыми по воздуху аллергенами в AEC, чтобы вызвать значительные аллергические симптомы, соответствующие естественному воздействию. Этот метод подходит для индукции патологических признаков респираторных заболеваний, включая аллергический ринит и астму, в качестве конечной точки при тестировании эффективности АИТ и может способствовать и ускорять клиническую разработку фармакологических методов лечения 2,3,7,8,9,10.

В мире насчитывается более десятка AEC¹¹. Однако AEC не сопоставимы друг с другом, потому что они индивидуально разработаны, используют разные типы аллергенов (например, клещ домашней пыли [HDM], пыльца березы, пыльца травы, пыльца кошки, пыльца амброзии или пыльца японского кедра) и имеют разные системы измерения распределенных частиц 12,13,14,15,16,17,18,19 . Таким образом, каждый AEC должен быть проверен на наличие отдельных аллергенов. Валидация AEC гарантирует, что надлежащая концентрация аллергена безопасна и что симптомы индуцируются у пациентов. ALL-MED AEC сертифицирован для аллергенов HDM²⁰.

ALL-MED AEC находится в Медицинском научно-исследовательском институте во Вроцлаве, Польша. Учреждение может с комфортом разместить 15-20 человек во время одного испытания. Объект состоит из помещения площадью 12 м² , доступ к которому осуществляется через воздушный шлюз для предотвращения попадания в него частиц из внешней среды. Оборудование (сиденья, стены и т. д.) состоит из неадгезивных, доступных поверхностей, которые можно мыть, таких как экокожа, пластик и металл. Стулья подвижные, что позволяет использовать их по-разному. Смотровое окно и микрофон позволяют осуществлять постоянный мониторинг объектов (рис. 1). Накопление частиц измеряется с помощью лазерного счетчика частиц (LPC). Частицы можно разделить на различные диапазоны, включая 0-20 мкм, 20-50 мкм и 50-100 мкм, и результаты даются в частицах на кубический метр (/м³) в течение определенной единицы времени (например, каждую минуту). Рядом с AEC есть две вспомогательные комнаты, где пациенты проходят тесты перед входом в палату. Спасательное оборудование состоит из дефибриллятора и других реанимационных устройств, размещенных на объекте. По крайней мере, два медицинских работника, включая врача, присутствуют во время каждого испытания.

В этой статье представлен протокол, который соответствует рекомендациям Комитета по биоэтике Вроцлавского медицинского университета в Польше. Все участники были юридически дееспособны и предоставили письменное информированное согласие на участие в исследовании. Они также были проинформированы о том, что у них есть возможность выйти в любое время без объяснения причин.

1. Очистка AEC

ПРИМЕЧАНИЕ: Чистку можно проводить раньше, чем в день эксперимента.

1. Пропылесосьте все поверхности, включая мебель и пол, с помощью высокоэффективного пылесоса с фильтром твердых частиц (HEPA).
2. Очистите все моющиеся поверхности влажной салфеткой, включая мебель, стены, окна и пол.
3. Включите компрессор, который обеспечивает циркуляцию воздуха через систему AEC (канал подачи аллергенов).
4. Включите напольные и потолочные вентиляторы, чтобы поступающий воздух регулярно перемешивался в турбулентных условиях.
5. Продуйте воздуховод подачи аллергена чистым воздухом в течение 30 мин, установив максимальные значения «Продолжительность впрыска» и «Перерыв между впрысками» станции управления питателем.
6. Проверьте загрязнение аллергеном, контролируя количество частиц на лазерном счетчике частиц (LPC)²¹.
   1. В главном меню нажмите Конфигурация | Образец. Используйте следующие параметры: проба в течение 1 минуты, 000 циклов, задержка 0 минут, удержание в течение 0 минут и единицы кубических метров (м³).
      ПРИМЕЧАНИЕ: LPC немедленно начнет подсчет частиц, а затем подсчитает частицы в течение 1 минуты без интервала между каждым измерением. LPC будет измерять образцы до тех пор, пока не будет остановлен вручную, а затем вычислит количество частиц на кубический метр (p/m³).
   2. В главном меню нажмите Конфигурация | Частицы. Выберите все варианты.
      ПРИМЕЧАНИЕ: LPC измеряет все частицы размером до 100 мкм (полный диапазон).
   3. Считайте результат в компьютерной программе (например, LMS Express 7).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Кабина чистая, когда количество частиц на кубический метр (п/м 3) составляет менее 50 п/м³ и частицы находятся в диапазоне от 0 до 100 мкм в течение не менее 10 минут.

2. Эксплуатация AEC

ПРИМЕЧАНИЕ: Атмосфера в кабине должна регулярно контролироваться инженером, который устанавливает, что параметры постоянны во время испытания. Параметры должны быть стабилизированы перед входом участников.

1. Окружающая среда
2. Включите компрессор, который обеспечивает циркуляцию воздуха по всей AEC.
   1. Отрегулируйте температуру до 21 °C ± 0,5 °C в системе контроля температуры (таблица материалов).
      ПРИМЕЧАНИЕ: При необходимости температура может варьироваться от 18 ° C до 27 ° C.
   2. Включите напольные и потолочные вихревые вентиляторы.
   3. Включите увлажнитель на станции управления питателем (Таблица материалов).
   4. Установите воздухообмен в час (ACH) в диапазоне от 5 до 20, установив ручку «подача воздуха» на станции управления питателем в положение от 40% до 100%. Измерьте относительную влажность и концентрацию CO₂ с помощью измерителя качества воздуха.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Свежий наружный воздух всасывается через фильтры HEPA. Контролируйте относительную влажность (обычно от 40% до 58%) и концентрацию углекислого газа (CO₂) (ниже 900 частей на миллион [ppm]). Отрегулируйте ACH так, чтобы и влажность, и CO₂ находились в пределах нормы. Влажность и значения CO₂ очень чувствительны к количеству участников.
3. Генерация и подсчет частиц
   ПРИМЕЧАНИЕ: Используются стандартизированные и лиофилизированные экстракты аллергенов. Частицы впрыскиваются в воздуховод подачи воздуха и вдуваются в AEC через устройство подачи с компьютерным управлением. Концентрацию частиц можно регулировать в диапазоне от 500/м3 до 10 000/^м3. Однородное, пространственно стабильное распределение частиц достигается путем турбулентного перемешивания, чтобы частицы аллергена циркулировали, а не падали и накапливались на полу.
   1. Установите LPC на подсчет частиц в течение 1 минуты (повторите шаг 1.6.1).
   2. Установите значение контролируемых частиц в диапазоне 0-20 мкм. В главном меню нажмите Конфигурация | Частицы. Поставьте галочку напротив пункта «5, 10, 20 мкм». LPC будет измерять все частицы в диапазоне 0-20 мкм.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Частицы могут быть классифицированы по диапазонам, включая 0-20 мкм, 20-50 мкм и 50-100 мкм, если это необходимо для мониторинга другого аллергена.
   3. Положите аллерген в кормушку. Установите «длину впрыска» на 100 мс (диапазон 10-200 мс) и «перерыв между инъекциями» на 1,5 мин (диапазон 0,3-3,0 мин) на станции управления питателем.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для валидации ALL-MED AEC для испытания HMD использовались высушенные, очищенные тела клещей Dermatophagoides pteronyssinus (Dp) (таблица материалов), и оптимальной концентрацией²⁰ была 5,000/^м3.
   4. Следите за количеством частиц (/м³). Корректируйте оба параметра на постоянной основе, изменяя их значения.
4. После завершения каждого испытания загружайте все измеренные данные (/м³, концентрация CO₂ ) с компьютера на внешний диск. Проанализируйте данные (рисунок 2).

3. Меры безопасности

1. Протестируйте участников с помощью ПЦР-теста на вирус коронавируса 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2) за 36-24 часа до их поступления в AEC. Допускайте в AEC только участников с отрицательным результатом ПЦР.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Этот шаг не является обязательным и зависит от местных ограничений коронавирусной болезни 2019 года (COVID-19). Пациенты, находящиеся в салоне самолета, не носят защитных масок.

4. Обследование в салоне и клинические конечные точки

ПРИМЕЧАНИЕ: Критерии включения и исключения, а также характеристики участников см. в Дополнительной таблице 1. Участники подвергались воздействию аллергенов HDM в концентрации 5,000/^м3 в течение 120 минут в соответствии с валидацией ALL-MED AEC²⁰.

1. Продезинфицируйте руки участников перед исследованиями, потому что компоненты устройства, к которым они прикасаются, могут быть источником передачи инфекции. Эта рекомендация имеет важное значение, особенно во время эпидемии или пандемии вирусных заболеваний.
2. Постоянно следите за состоянием участников через смотровое окно и будьте в голосовом контакте через микрофонную систему (Таблица материалов).
3. Перед входом участника в AEC попросите его надеть одноразовый комбинезон с капюшоном (Таблица материалов) для защиты от проникновения частиц, не содержащих аллергенов, и потенциального загрязнения одежды.
4. Перед тем, как участник войдет в AEC, предоставьте ему коробку, содержащую все необходимые одноразовые наконечники для использования во время исследования: спирометрический наконечник и носовую пробку, одноразовую маску для инспираторного проточного вещества, наконечник пикфлоуметра (PFM), наконечники ARM, пульт дистанционного управления для анкеты, одну упаковку носовых платков и биологически опасный пластиковый пакет для выделения из носа.
5. Выполните клинические конечные точки, выполнив следующие действия. Повторите ARM, PNIF, PERF и FEV₁ тесты до эксперимента и через 60 мин и 120 мин. Убедитесь, что участники заполняют опрос TNSS каждые 30 минут (Рисунок 3). Для удобства участников проводите тесты индивидуально в комнате рядом с AEC.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Для эффективного тестирования попросите участников входить в кабину с интервалом в 10 минут. В результате измерения для каждого субъекта будут проводиться в разное время в режиме реального времени, при этом каждый пациент проведет в общей сложности 120 минут внутри AEC. Сдвиг во времени также позволяет сотрудникам помогать и взаимодействовать с участниками во время процесса тестирования. В общей сложности AEC работает около 210 минут.
   1. Назальный секрет (объективный параметр)
      ПРИМЕЧАНИЕ: Участники должны иметь одинаковые упаковки носовых платков и полиэтиленовых пакетов. Это необходимо для того, чтобы сравнить веса.
      1. Попросите участников положить использованные носовые платки в полиэтиленовый пакет. После того, как 2-часовое задание будет завершено, попросите участников также положить все неиспользованные носовые платки в ту же сумку. При необходимости предоставьте дополнительные салфетки и полиэтиленовые пакеты.
      2. Соберите все сумки после того, как испытание закончится. Определите вес выделений из носа, взвесив использованные носовые платки в полиэтиленовых пакетах. Вычтите вес неиспользованных носовых платков и пластиковых пакетов из каждого измерения, чтобы получить вес выделений из носа (рис. 4A).
   2. Обследование носовых симптомов (субъективная оценка)
      1. Отобразите вопросы опроса на экране телевизора.
      2. Попросите пациента провести самооценку перед испытанием и каждые 30 минут во время испытания, выбрав число на пульте дистанционного управления, соответствующее тяжести каждого симптома (вопроса). Оцените носовые симптомы на основе опроса по общей шкале носовых симптомов (TNSS) (таблица 1).
      3. Отправьте участнику электронное письмо с анкетой TNSS. Попросите их заполнить анкету дома через 4 часа и 24 часа после испытания и отправить результаты.
      4. После завершения задания загрузите ответы и рассчитайте общий балл для каждого опроса (рис. 4B).
   3. Акустическая ринометрия (ARM) (объективный параметр)
      ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы рассчитать разницу в минимальной площади поперечного сечения (MCA), все измерения одного участника должны быть сохранены в одном файле. В противном случае анализ будет невозможен.
      1. Выполните тест три раза: перед испытанием, через 60 минут после испытания и через 120 минут после испытания.
      2. Приложите соответствующий кончик головки носорога к ноздре (синий для левой ноздри). Проверьте, плотно ли он затянут. Попросите участника задержать дыхание на 3 с, а затем запустите программу.
         ПРИМЕЧАНИЕ: В случае неясного результата повторите тест.
      3. Повторите то же самое для другой ноздри с соответствующим наконечником (красный для правой ноздри).
      4. После того, как задача будет завершена, рассчитайте MCA (рис. 4C).
   4. Пиковый поток вдоха из носа (PNIF) (объективный параметр)
      ПРИМЕЧАНИЕ: PNIF непосредственно измеряет носовой воздушный поток во время максимального вдоха и определяет степень обструкции носа.
      1. Выполните тест три раза: перед испытанием, через 60 минут после испытания и через 120 минут после испытания.
      2. Попросите участника глубоко сдуть легкие. Затем наденьте одноразовую маску для ингаляционного расходомера, соединенную с расходомером, на лицо и попросите их максимально вдохнуть через нос (рис. 4D).
      3. Убедитесь, что инспираторный расходомер находится в горизонтальном положении на протяжении всего теста. Запишите среднее значение лучшего из трех измерений.
   5. Пиковый расход на выдохе PEFR (параметр безопасности)
      ПРИМЕЧАНИЕ: PEFR является надежным индикатором адекватности вентиляции, а также препятствия воздушному потоку.
      1. Выполните тест три раза: перед испытанием, через 60 минут после испытания и через 120 минут после испытания.
      2. Попросите участника сделать как можно более глубокий вдох, обхватить губами одноразовый наконечник материи пиковой скорости выдоха и быстро и с силой выдохнуть (рис. 4E).
      3. Запишите среднее значение лучшего из трех измерений.
      4. После того, как испытание будет завершено, предоставьте участнику PFM. Попросите их выполнить тест дома через 4 часа и 24 часа после испытания и отправьте результаты.
   6. Спирометрия (параметр безопасности легких)
      ПРИМЕЧАНИЕ: Спирометрия проводится в соответствии со стандартами Европейского респираторного общества (ERS)²² для оценки безопасности и мониторинга возможной бронхиальной обструкции²³.
      1. Выполните тест три раза: перед испытанием, через 60 минут после испытания и через 120 минут после испытания.
      2. Перед измерением установите параметры на спирометре для каждого участника: пол, возраст, вес и рост.
      3. Попросите участника сесть и надеть затычку для носа. Затем попросите участника обхватить губами одноразовый наконечник спирометра и дышать спокойно и осторожно.
      4. Попросите участника сделать глубокий вдох и сильный выдох без лишней задержки, которую можно прервать только тогда, когда спирометр подаст сигнал. Повторите 3 раза.
      5. После обследования всех участников загрузите результаты и запишите объем форсированного выдоха в первую секунду (FEV₁) (рис. 4F).
6. Если самочувствие или параметры безопасности участника резко ухудшаются во время испытания аллергеном, немедленно прекратите тест.
7. Обеспечьте безопасность и комфорт участников после того, как они покинут учреждение AEC, предоставив им лекарства для экстренной помощи (при необходимости).
8. Проведите контрольные звонки по безопасности с каждым участником через 24 часа после испытания.

Окружающая среда AEC контролировалась на протяжении всего времени работы по количеству аллергенов (/м3), температуре, влажности и концентрации CO 2 (рис. 2). Было обнаружено, что уровни аллергена HDM стабильны (рис. 2A). Кроме того, показано исследование, в котором аллергены не были распределены, с частицами в диапазоне 0-20 мкм и максимальным количеством частиц 50/м3 (рис. 2А). Наблюдался приток частиц, исходящих от участников, поступающих в AEC, в результате чего около 100/м3 для 15 участников по сравнению с пустой камерой. В результате значения, измеренные LPC во время испытания, включали целевую концентрацию с притоком примерно 100/м3.

Парные данные сравнивались с U-критерием Манна-Уитни. Значения считались статистически значимыми для всех тестов с p < 0,05. Были выполнены статистические расчеты, а графики были построены с помощью графической программы.

В исследование были включены две группы, чтобы показать разницу между положительными и отрицательными результатами: восемь аллергиков HDM с симптомами аллергического ринита (AR) и семь здоровых контрольных лиц (HC) без аллергии. В дополнительной таблице 1 представлены критерии включения и исключения, а также характеристики участников. Участники подвергались воздействию HDM в концентрации 5,000/м3 в течение 120 минут в соответствии с валидацией ALL-MEDAEC 20.

Все участники прошли следующие тесты (ARM, PNIF, PERF, спирометрия) и заполнили вопросы TNSS, и у них были собраны выделения из носа. TNSS и вес выделений из носа были значительно выше у лиц с АР по сравнению с группой HC (рис. 4A, B). TNSS достиг пиковых значений через 60 минут воздействия, а затем вышел на плато (p < 0,0001). Кроме того, вес носового секрета был достоверно выше в группе АР (p < 0,0001). Нарушение проходимости дыхательных путей отмечено при акустической ринометрии. MCA значительно снизился после первого измерения через 60 минут при сравнении группы AR с группой HC. С этого момента и до конца испытания значения оставались стабильными (p < 0,001). Это согласуется с измерениями PNIF, для которых значительное снижение наблюдалось при тех же концентрациях (p < 0,01) (рис. 4C, D).

FEV1 и PEFR были измерены во время испытания AEC (рис. 4E, F). Кроме того, участники измеряли свой PEFR дома через 4 часа и 24 часа после испытания и возвращали результаты по почте. Значения находились в пределах нормы и оставались стабильными во время испытания и в течение 24 часов после него. Статистически значимых различий между аллергиками с АР и ГК не обнаружено, что позволяет предположить, что воздействие аллергена HDM не влияло на функцию легких ни в одной из групп.

Рисунок 1: Схематическая схема AEC. Участники заходят через шлюзовую камеру. Частицы распределяются через систему вентиляционных отверстий с помощью питателя с компьютерным управлением. Условия AEC (концентрация частиц, концентрация CO2 , влажность и температура) постоянно контролируются LPC. За участниками следят по окну и голосовой связи. Сокращения: AEC = камера воздействия аллергенов; CO2 = двуокись углерода; LPC = лазерный счетчик частиц. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 2: Репрезентативные результаты стабильности окружающей среды в AEC во время испытания . (A) Концентрация частиц была оценена и обнаружена в диапазоне 0-20 мкм с помощью LPC. Целевым значением концентрации аллергенов HDM было 5 000/м3. Для сравнения показано испытание, в котором аллерген не использовался. (B) Влажность, (C) концентрация CO2 и (D) и температура показаны. Сокращения: °C = градусы Цельсия; CO2 = двуокись углерода; HDM = клещ домашней пыли; LPC = лазерный счетчик частиц; m = метр; min = минута(ы); p = частицы; ppm = частей на миллион. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3: Список испытаний, которые должны быть выполнены во время испытания AEC, с указанием временных точек (для каждого участника). Чтобы обеспечить своевременное выполнение индивидуальных тестов, участники должны входить в AEC каждые 10 минут. В результате тест для каждого участника будет проводиться в разное время в режиме реального времени. Кроме того, сдвиг во времени позволяет персоналу помогать участникам во время тестирования. Сокращения: AEC = камера воздействия аллергенов; ARM = акустическая ринометрия; FEV1 = объем форсированного выдоха в первую секунду; PEFR = пиковая скорость выдоха; PNIF = пиковый поток вдоха из носа; TNSS = общая оценка назальных симптомов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4: Репрезентативные результаты различных конечных точек во время испытания AEC у пациентов с AR (красные полосы) и HC (синие полосы). Субъекты аллергии, вызванные HMD (с AR) и HC, включая восемь и семь участников, соответственно, подвергались воздействию концентрации аллергена HDM 5,000/м3 в AEC. (A) Оценивали вес носовой секреции, (B) носовые симптомы, (C) MCA в акустической ринометрии, (D) PNIF, (E) PEFR и (F) FEV1 . Результаты представлены в виде индивидуальных реплик со средним значением. Сокращения: AEC = камера воздействия аллергенов; AR = аллергический ринит; FEV1 = объем форсированного выдоха в первую секунду; HC = здоровый контроль; HDM = клещ домашней пыли; g = грамм(ы); MCA = минимальная площадь поперечного сечения; p = частицы; PEFR = пиковая скорость выдоха; PNIF = пиковый поток вдоха из носа; TNSS = общая оценка назальных симптомов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Таблица 1: Симптомы и метод оценки TNSS. Участники использовали рейтинговую систему для оценки четырех симптомов. Результаты опроса представлены в виде одной величины - общего балла по четырем вопросам за определенный промежуток времени (до начала исследования и каждые 30 минут исследования). Аббревиатура: TNSS = общая оценка назальных симптомов.

Дополнительная таблица 1: Критерии включения и исключения исследования и характеристики участников, включенных в исследование. Восемь пациентов с симптомами АР, вызванными HDM, и семь пациентов без симптомов (HC). Сокращения: AR = аллергический ринит; Df = Dermatophagoides farinae; Dp = Dermatophagoides pteronyssinus; F = женщина; HC = здоровый контроль; HDM = клещ домашней пыли; кУ/л = килограммовые единицы/литр; M = мужчина; md = средний диаметр; sIgE = специфический иммуноглобулин Е; SPT = кожный прик-тест. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Марек Ютель сообщает о личных сборах от ALK-Abello, Allergopharma, Stallergenes, Anergis, Allergy Therapeutics, Leti, HAL, GSK, Novartis, Teva, Takeda и Chiesi. Остальным авторам раскрывать нечего.