Abstract
염증 경로의 활성화는 급성 및 만성 모두 여러 질병 상태의 중심 메커니즘을 나타냅니다. 병원체 나 조직 손상과 연관된 분자 주제 중 하나를 통해 트리거, 일반 생화학 적 경로는 보존 아직 변수 생리 학적 및 면역 학적 변화로 이어집니다. 해부 및 결정 요인 및 응답 표현형 분산을 기본 메커니즘의 묘사는 새로운 치료의 진보를 얻을 것으로 예상된다.
내 독소 (그람 음성 박테리아 리포 폴리 사카 라이드), 특정 수신자 같은 수용체 4 작용제의 정맥 주사 (IV) 투여는 사람의 전신 염증의 생체 모델을 나타냅니다. 국립 보건 임상 센터 참조 독소에 대한 (CCRE, 대장균 O : 113 : H10 : K 네거티브) 연구소 신뢰성과 재현성 혈관을 생성하기 위해 사용된다, 혈액 학적, 내분비, 면역 학적 및 기관 고유의 기능 효과가 병렬, 다양한 각도로,병리학 적 상태의 초기 단계에서 본 것과. 투여 량의 변경은 4 NG / kg - (0.06-4 NG / kg)와 노출 시간 규모 (주입 대 루스)은 급성 또는 만성 염증과 정도의 범위 중 하나의 복제가 더 높은 복용량 (2, 유도 할 수 있습니다 ) 자주 '패혈증과 같은'상태를 생성하는 데 사용된다. 설립 및 신규 의약 화합물은 또한 염증 캐스케이드에 미치는 영향을 평가하는 사전 또는 사후 독소 노출을 투여 될 수있다. 범위와 일반화의 한계에도 불구하고, 인간 IV의 독소 도전은 유도 생리적 반응 및 염증 경로에 기계적인 통찰력을 얻을 수있는 독특한 플랫폼을 제공합니다. 이성적으로는 치료 혁신에이 지식의 번역을 도움이 될 수 사용.
Introduction
병인 정도 및 지속 시간을 상이한 다수의 염증 질환의 병리에서 중요한 요소를 형성한다. 심한, 상대적으로 짧은 살았 염증이 2 형 당뇨병, 동맥 경화 및 영구 낮은 수준의 염증 톤은 병리학 적 인자로 간주됩니다 알츠하이머 병을 포함한 만성 질환에 우세 패혈증 또는 외상, 조절 이상 염증 경로가 같은 중요한 질병 상태에 이르기까지 글로벌 이환율과 사망률의 1, 2의 핵심 드라이버입니다.
조직 손상 3-5를 통해 출시 일반적으로 세포 내 구성 요소 - 염증이 병원체 관련 분자 패턴 (PAMPs가) 또는 위험 관련 분자 패턴 (감쇠)의 존재에 의해 시작된다. 이러한 상피 세포에서 발견 수신자 같은 수용체 (TLR에), 내피 세포 및 선천성 면역 SYS의 것과 같은이 보존 분자 주제 바인드 패턴 인식 수용체 (PRRS)템은 일반적인 다운 스트림 세포 내 신호 6 경로 트리거합니다. 핵 전사 인자 핵 인자 κB의 활성화는, 다른 사람의 사이에, 염증 캐스케이드 (7)을 설정 염증성 사이토 카인을 코딩하는 유전자의 전사로 연결됩니다.
염증은 분리하고 기본 모욕을 제거하도록 설계 로컬 및 전신 효과를 유도한다. 지역의 변경은 업 규제 접착 마커, 케모카인의 방출, 혈관 확장 및 증가 된 혈관 투과성 선천성 면역 세포의 윤회를 용이하게하기 위해 포함되어 있습니다. 보수 및 응고 시스템도 활성화됩니다. 체계적으로, 여러 기관 고유의 생리적 변화는 신경 내분비 네트워크를 통해 조율, 관찰된다. 체액 성 매개 대폭 증가가 발생하고 순환 셀 프로파일은 근본적으로 변경합니다. 다시 설정하기 중단하는 염증의 오류 및 항상성 인해 시작 자극의 지속 또는 일 수 있습니다전용 해상도의 실패는 8 경로. 종종 지질 매개체에 의해 조정이 강력한 메커니즘 자체는 9,10 병원성 수 있습니다.
임상 인구에서 염증 반응 및 이러한 주요 규제 단계의 조사는 도전이다. 인구 통계 (나이, 성별, 인종), 시간 (시작 시간, 노출 기간) 및 임상 분산 (시작 자극의 종류, 모욕의 정도, 동반 질환 부담, 치료 적 개입) 키 생물학적 경로에 대한 액세스를 방해. 기존의 솔루션은 동물 모델을 사용하여왔다. 여러 장점을 수득에도 불구하고, 그들의 근본적인 인간의 병태 생리 (11, 12)에 유사성과 출력의 관련성은 조사 13 ~ 15 증가 받고있다. 대안은 환원 인체 모델을 사용하는 것이다.
1960 년대 후반에 개발 된 사람에게 정맥 주사 (IV) 독소 행정부는 중요한 플랫폼을 제공하는 통해발견 묘사 잠재적 약물 염증 경로 16-19합니다. 독소 (이 문서의 리포 폴리 사카 라이드 [LPS]과 동의어로 사용)는 용량 의존적으로 염증 폭포를 트리거 강력한 TLR4 작용제이다. 볼 루스 또는 주입는 따라서 로우 레벨 및 지속 시간을 다른 적당한 전신성 염증 모두를 모델링하는 데 사용될 수있다 하나로서 주입. 얻어진 단명 염증 반응은 세균 감염 동안 개발하는 매우 복잡한 호스트 병원체 상호 작용의 단일 성분의 평가를 허용한다. 충격없는 모델 동안 IV 독소 과제는 감염의 초기 단계를 복제 나타나는 반응을 유도한다. 잡종 병진 장벽을 제거하고 정확하게 정성 아니라면 정량적 임상 표현형을 모방는 염증의 영향, 영향 및 간섭을 테스트 할 수있는 기회를 실시간으로 해석을 제공한다. 엔도톡신은 endobronchiall 투여 될 수있다Y (20)는, 피내 21 IV의 LPS (22)와 함께 다른 구획에 지역의 염증 반응을 탐구한다. 덜 널리 사용되는 다른 방법은 종양 괴사 인자 α (TNFα) 및 인터루킨 (IL) (6) (19) 근위 염증성 사이토 카인의 주입을 포함한다. 다음은 더 여기에서 논의되지 않습니다.
Protocol
영국 런던 대학 REC (UK)는 대표적인 결과 섹션에서 제공되는 데이터를 생성 한 연구 (참고 5060/001)를 승인했다.
윤리적 승인 :
IV 독소 과제를 이용한 연구의 대부분은 건강한 피험자에서 수행되었다. 이 연구가 더 건강 이점이 없기 때문에, 연구 목적의 중요성은 내재 된 위험을 명확를 능가한다. 신규 제제는 염증을 수정하는 데 사용되며 그 내 독소 (예, 발열, 혈압 변화, 증상)에 호스트 응답 과장 가능성이 함께 상호 작용을 고려할 때 적합하다.
IV 독소를 사용하는 모든 연구의 시작에 앞서, 승인을 모색하고 적절한 연구 윤리위원회 (REC) / 임상 시험 심사위원회 (IRB)에서 얻을 수 있어야합니다. IV의 독소 행정부는 중요한 메카를 얻기 위해 40 년을 위해 사용되어왔다우리의, 또는 다른 저자의 지식 (19)없이 심각하거나 지속적인 부작용 인간 생물학에 nistic 통찰력. 사망률과 이환율의 주요 원인은 여러 염증 상태에 관한 중요한 정보를 산출하는 모델의 가능성을 감안할 때, 우리는 적절한 리스크 최소화 전략이 제자리에 제공,이 독소에 건강한 지원자 및 정의 인구 통계 학적 또는 임상 그룹을 노출하는 것이 윤리적으로 받아 들일 생각합니다. 이 endotoxin- 유도 염증과 새로운 에이전트와의 상호 작용을 채용 특히 수사의 안전한 수행을 보장하기 위해 자격을 갖춘 전문가 또는 파일럿 연구에 의해 독립적 인 외부 검토가 필요할 수 있습니다.
예비
1. 참가자의 인구 통계 학적 및 임상 적 특징을 결정
참고 : 30 세 IV의 독소 도전 모집 건강한 젊은 남성 자원 봉사자 <이용한 연구의 대부분. 마개이거는 추가 실험 질문에 따라 건강한 여성 23 이전 자원 봉사자 (24, 25)와 환자 서브 그룹 (26)에 착수했다. 노인 참가자 (즉, 세 이상, 60 년) 더 많은 서방 응답 (이상 고열, 혈압보다 감소)를 가질 수 있고, 임의의 병적 상태 또는 약물 내 독소 - 유도 된 염증 작용이 고려되어야 이러한 연구 설계. 참가자의 선택에 추가 고려 사항에 대한 설명을 참조하시기 바랍니다.
2. 채용 참가자
- 필요에 따라 적합한 광고를 정렬합니다.
참고 : 참가자의 시간과 불편을 끼쳐 드려 금융 보상은 일반적으로 제공됩니다. 이 전에 모집에 설립되었으며 REC / IRB의 승인을 받아야한다. - REC을 실행 / IRB는의 개요를 연구의 성격을 설명 참가자 정보 리플릿 (PIL) 승인프로토콜, 예상되는 부작용과 포함 기준을 충족 응답자 IV의 독소와 관련된 위험.
참고 :이이 참여 할 수있는 정보를 의사 결정을 할 수 있도록 동의에 앞서 어떤 질문이나 문제에 대해 발행해야한다는 연구자에 의해 해결된다.
3. 형식적인 동의를 얻
- 전에 건강 검진을 포함한 모든 연구 관련 절차에 착수 모든 참가자의 서면 동의를 얻습니다.
- 참가자 보존 및 PIL의 정보에 대한 이해의 구두 확인을 얻을 수 있습니다.
- IV의 내 독소 투여의 부작용을 토론한다.
참고 : 고용량에서 (2-4 NG / kg)이이 혹독한 (오한), 두통, 눈부심, 근육통, 관절통, 구토, 드물게, 구토 등이 있습니다. 8 시간 - 6 기준으로 이후 감소시키기, 2 시간의 후 분사 - 피크 증상의 강도는 약 1을 발생합니다. 더 심각하거나 지속적인 부작용 EFFE 없습니다이 용량에서 내 독소에 차 CTS가보고되었다. 드물게, 자원 봉사자는 응답의 높이 동안 받아 들일 수없는 증상의 정도를 찾을 수 있습니다. 증상은 입 또는 IV에 의해 파라세타몰 / 아세트 아미노펜 또는 비 스테로이드 제의 투여로 개선 될 수있다 (예를 들면, 아스피린, 이부프로펜). 이러한 제제는 염증 반응을 변경할 수 있고 그 용도가 기록되어야한다. - 설명을주지 않고 언제라도 인출 연구 참가자의 능력을 다시하면-긍정.
4. 잠재적 인 참가자에 '건강 화면을'착수
주 :이 IV 독소로부터 해를 더 큰 위험을 배치 미공개 질환의 유무를 확인하는 것이다. 이차 목표 정보로서 실험적 문제와 관련이 식별 될 수있다.
- 적절한 임상 환경과 건강 화면을 수행하기 위해 적절하게 훈련 된 의료 전문가를 식별합니다. </ 리>
- 과거 의료 및 사회 역사를 포함하는 전체 임상 역사를 가지고 과거와 약물 치료 / 치료, 새로운 건강 식품을가는-또는 카운터 의약품, 알레르기 상태 및 신규 또는 최근 질병을 제안 할 수 있습니다 현재 증상의 존재에 문의를 통해.
- 최소한, 심장 혈관, 호흡기 등의 공식적인 임상 시험을 수행합니다.
- 정렬 일상 관찰 (중량, 심박수, 혈압, 호흡 수, 산소 포화도, 온도), 혈액 (완전 혈액 계수, 신장, 간 응집 관능 시험), 및 12 리드 심전도 포함 검토 코어 조사.
참고 : 실험 프로토콜에 따라 추가 검사를해야 할 수도 있습니다. - 하찮은 역사, 시험 및 조사와 함께 참가자들이 REC / IRB 승인 포함 / 제외 기준에 따라 IV의 독소 도전을 진행해야합니다.
주 : 전새로 발견 증상, 징후 또는 테스트 이상을위한 최고의 방법은보고와 참가자의 일상적인 의사에 의해 조사한다. 어떤 문제가 적절하게 해결 될 때까지 이러한 개인은 제외한다.
5. IV 독소 도전에로 진행 참가자를 알려;
- 새로운 증상이나 질병의 조사를 통지합니다.
참고 :이 일반적으로 연구에 자신의 항목을 배제합니다. - 참가자 사전 명시된 시간과 장소에 도착하자. 편안한 옷을 입고, 엔터테인먼트을 가지고 참가자를 권장합니다.
- (맑은 액체가 허용) 자정부터 금식 참가자를 요청합니다.
- 24 시간 이전에 주입 및 / 또는 이후 (옵션 및 프로토콜에 따라 다름) 미리 정의 된 기간 동안 알코올과 카페인을 삼가하는 참가자에게 물어보십시오.
순서
6. 독소 도전(이전 독소 관리에)
- 45 °에서 머리와 침대를 준비합니다.
참고 :이 임상 지원 및 소생 장비를 얻을 수있는 적절한 위치에 위치되어 있는지 확인합니다. 예, 임상 연구 시설, 마취 실 또는 중환자하십시오. - 필요한 임상 및 실험 장비에 액세스 및 기능 확인하십시오.
참고 :이 혈압계, 온도계, 맥박 산소 측정기를 포함하고, 사용되는 경우, 3 리드 심장 모니터링. 지역 소생 장비와 산소의 접근성의 완전성을 확인합니다. - 임상 센터 참조 독소를 재구성
- 주입을위한 멸균 물 5 ㎖를 추가, 전반에 걸쳐 완전 무균 비 터치 기술 (ANTT)를 사용하여 CCRE의 이전에 취소 재구성 된 유리 병에 USP (SWI). 바이알 백색 동결 건조 된 분말의 형태 만 독소 유닛 (EU) (약 1 μg의)을 포함한다.
- 유리 병 (을)를 배치5 ㎖ SWI와 F의 CCRE 완전히 용해 바이알의 유리 표면에 독소 접착을 보장하기 위해 1 시간 동안 와류 진탕했다.
참고 : CCRE 완전히 용해 가지고 등장에도 불구하고 쉽게 솔루션으로하지 않습니다. - 독소의 올바른 체중 조절 볼륨을 그리기 (현재 2000 EU / ㎖ 또는 약 200 NG / ㎖) 1 ML의 주사기에.
참고 : 사용 유리 또는 폴리 프로필렌 주사기 장비에 독소의 준수 (손실)을 최소화합니다.
- 참가자
- IV의 독소 관리를 진행하는 동의를 확인합니다. 프로토콜 특정 지침에 새로운 질병, 증상 및 규정 준수에 대한 하구.
주 : 의료 문제 또는 비 준수 독소가있는 경우, 투여를 지연. - 그들이 편안 확인, 준비된 침대에서 거짓말을 참가자에게 문의하십시오. 그들은 무효 방광과 대장을 확인합니다.
- IV의 독소 관리를 진행하는 동의를 확인합니다. 프로토콜 특정 지침에 새로운 질병, 증상 및 규정 준수에 대한 하구.
- 혈관 통로를 얻습니다.
- 반복되는 정맥 자상을 피하기에 지속적인 혈액 무승부를위한 두 번째 혈관 줄을 놓습니다. 정맥이를 삽입하고 (또는 연장없이) 혈액 무 세척을 용이하게하는 3 방향 탭에 연결합니다.
주 : 대안 적으로, 연속적인 혈압 모니터링 및 샘플 획득, 사이트 인트라 동맥 라인. 이 삽입 큰 전문 지식을 필요로하며, 지역 합병증의 위험이 증가합니다.- 지속적인 정맥 캐 뉼러를 사용하여 혈액 무승부를 들어, 용혈 및 응고를 방지하기 위해 전주 포사의 부지 선정과 함께 18 게이지 또는 더 큰 구멍 캐 뉼러를 사용합니다. IV 유체 행정부는 개통을 유지하는 데 도움이됩니다.
참고 : 혈관 캐 뉼러를 삽입 유형 및 사이트의 선택은 개인 개업 및 참가자 페이지에 따라 이루어져야참고. 동맥 라인은 전통적인 국소 마취제의 사전 점적으로 반경 방향이나 대퇴 동맥에 위치 (예를 들면, 1 % 리도카인).
- 지속적인 정맥 캐 뉼러를 사용하여 혈액 무승부를 들어, 용혈 및 응고를 방지하기 위해 전주 포사의 부지 선정과 함께 18 게이지 또는 더 큰 구멍 캐 뉼러를 사용합니다. IV 유체 행정부는 개통을 유지하는 데 도움이됩니다.
- 중 첫 번째 또는 두 번째 줄의 삽입시 기본 테스트를 위해 혈액을 그립니다. 샘플링 혈액을 취득하기 전에 먼저 5 (정맥 내 죽은 공간을 점유 및 커넥터) 혈액 ml의 폐기하십시오. 채혈 후에 0.9 % 염화나트륨 10 mL로 라인을 플러시.
주 : 혈액의 부피가 그려진 샘플 취급 실험 프로토콜 및 로컬 실험실 절차에 의해 결정될 것이다. - 적절한 임상 모니터링을 연결 (- 4 NG / kg 예를 들어, 3 리드 심장 모니터링이 일반적으로 더 높은 용량으로 사용된다 2 도전).
- 녹음 기본 루틴 임상 관찰은 같은 적절한 활력 징후 차트 4.4에 명시된. 주관적 증상 점수 (예를 들어, 두통, 근육통 시각적 아날로그 점수를 사용하여,은 등.) 추가적으로 참가자 환경을 모니터링하도록 수행되어야한다.
- 올바르게 팅 뉼러 특허를 위해 0.9 % 염화나트륨 정맥 캐뉼라 플러시.
- 동일한 정맥 캐뉼라를 통해 재구성 CCRE의 사전 준비 체중 조절 용량을 관리. 루스 (<2 분)이 IV 라인의 중심에 3 방향으로 탭 선량 주입.
- 10 ㎖의 0.9 % 염화나트륨으로 세척 모든 CCRE는 순환 진입되도록한다.
주 : 연속 주입이 미리 결정된 농도를 달성하기 위해, 예를 들면, 희석제 알려진 부피로 0.9 % 염화 나트륨 100 mL로 독소를 주사 투여 한 세트 비율 (부피 / 시간)에서 얻어진 용액을 주입한다.
7. 모니터링, 감시 및 샘플 그리기
- 루스 후 6 시간 이상 동안 IV 독소를받은 참가자 모니터 할노래 또는 주입 기간 동안. 자격을 갖춘, 경험이 풍부한 임상의는이 단계를 수행하고있다.
- 기록 및 검토 활력 징후 번 / hr의 최소한 임상 관찰. 지속적인 모니터링은 3 핀 심장 모니터링으로 추가로 수행 할 수있다.
참고 : 수사가 높은 루스 복용에주의해야한다 (2-4 NG / kg) 혈관 미주 신경 반응이 심장 일시 정지를 유발할 수 있습니다. 다음은 주사 후 30 분 시간이 가장 빈번하고 (자세한 내용은 설명을 참조) 악성 없습니다. - 연구자의 판단에 주관적인 증상 점수를 약속한다.
- 2 관리 - 결정 성 3 L를 6 이상 (예 : 0.9 % 염화나트륨 또는 하트만의 솔루션) - 4 NG / kg - 2의 일시 투여 후 8 시간.
참조 : 허용 가능한 기준은 전술 한 액체의 투여를 위해 존재하지 않는다. 참가자의 안전이 가장 중요하다. 이것은 일상적인 유지 보수 유체 볼륨 담당자를 제공합니다lacement는 (기간 동안 입으로 전무를 유지 인해 발생 체온과 호흡에 무감각 손실을 증가). 또한 부정맥 (논의를 참조)의 위험에 대응된다. - 실험 질문에 대답하는 데 필요한 사전 결정 샘플을 얻습니다.
주의 : 이러한 전통적 포함하지만, 혈액과 소변에 한정되지 않는다. 샘플 타이밍, 수 및 볼륨 정확한 데이터를 얻기 위해 필요한 최소 여야하며 REC / IRB 승인되었다. 더 빈번한 샘플링 피크 (또는 통)의 값이 누락되지 있도록 어떤 시점 (예를 들어, 30 분마다)에서 요구 될 수있다. 촬영 혈액량의 계산은 죽은 공간 철수시 폐기 혈액을 설명해야합니다. - 프로세스 샘플은 필요에 따라.
절차 8. 끝
- 담당 임상 참가자의 증상이 해결되었는지 확인하고 자신의 관찰에 유행하는 것을일반 (모든 변경 매개 변수, 예를 들어, 높은 심박수, 온도, 기준 값을 향한 일관된 감소를 보여주는) 이전에 관찰 및 후속 방전의 끝을 제재로.
참고 : 2의 일시 주사 후 - 일반적으로 완전히 아바 테 (6)에 의해 4 NG / kg CCRE 증상 - 8 시간. 개인 관측은 중복하지만 이산 시간 과정을 따릅니다. 12 시간 - 다음은 일반적으로 10 기준에 돌아왔다. 연속 주입은 즉시 가라 내 독소 투여의 중단을 게시하지 않습니다 증상과 활력 징후로 관찰의 긴 기간을 필요로한다. - 모든 모니터링 장비 및 지혈을 보장 혈관 줄을 제거합니다.
- 참가자를 확인하는 것은 집에 돌아 행복과 어떤 문제의 경우 연구자의 연락처 정보가 있습니다.
주 : 어떤 후유증에 대한 자신의 건강 상태를 확인하고 모니터링 할 다음 날 참가자 연락을 모범 사례로 간주됩니다. - Nathan, C., Ding, A. Nonresolving inflammation. Cell. 140 (6), 871-882 (2010).
- Adhikari, N. K., Fowler, R. A., Bhagwanjee, S., Rubenfeld, G. D. Critical care and the global burden of critical illness in adults. Lancet. 376 (9749), 1339-1346 (2010).
- Xu, J., et al. Extracellular histones are major mediators of death in sepsis. Nature medicine. 15 (11), 1318-1321 (2009).
- Zhang, Q., et al. Circulating mitochondrial DAMPs cause inflammatory responses to injury. Nature. 464 (7285), 104-107 (2010).
- Lorne, E., Dupont, H., Abraham, E. Toll-like receptors 2 and 4: initiators of non-septic inflammation in critical care medicine? Intensive care medicine. 36 (11), 1826-1835 (2010).
- Brightbill, H. D., et al. Host defense mechanisms triggered by microbial lipoproteins through toll-like receptors. Science. 285 (5428), 732-736 (1999).
- Zhang, G., Ghosh, S. Toll-like receptor-mediated NF-kappaB activation: a phylogenetically conserved paradigm in innate immunity. J Clin Invest. 107 (1), 13-19 (2001).
- Lawrence, T., Gilroy, D. W. Chronic inflammation: a failure of resolution? International journal of experimental pathology. 88 (2), 85-94 (2007).
- Fullerton, J. N., O'Brien, A. J., Gilroy, D. W. Pathways mediating resolution of inflammation: when enough is too much. The Journal of pathology. 231, 8-20 (2013).
- Fullerton, J. N., O'Brien, A. J., Gilroy, D. W. Lipid mediators in immune dysfunction after severe inflammation. Trends in Immunology. 35 (1), 12-21 (2014).
- Seok, J., et al. Genomic responses in mouse models poorly mimic human inflammatory diseases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (9), 3507-3512 (2013).
- Zolfaghari, P. S., Pinto, B. B., Dyson, A., Singer, M. The metabolic phenotype of rodent sepsis: cause for concern. Intensive Care Medicine Experimental. 1 (6), (2013).
- Dyson, A., Singer, M. Animal models of sepsis: why does preclinical efficacy fail to translate to the clinical setting. Critical care medicine. 37 (1 Suppl), S30-S37 (2009).
- Rittirsch, D., Hoesel, L. M., Ward, P. A. The disconnect between animal models of sepsis and human sepsis. Journal of leukocyte biology. 81 (1), 137-143 (2007).
- van der Worp, H. B., et al. Can animal models of disease reliably inform human studies? PLoS Med. 7 (3), e1000245 (2010).
- Calvano, S. E., Coyle, S. M. Experimental human endotoxemia: a model of the systemic inflammatory response syndrome? Surgical infections. 13 (5), 293-299 (2012).
- Suffredini, A. F., Noveck, R. J. Human endotoxin administration as an experimental model in drug development. Clin Pharmacol Ther. 96 (4), 418-422 (2014).
- Lowry, S. F. Human endotoxemia: a model for mechanistic insight and therapeutic targeting. Shock. 24, Suppl 1. 94-100 (2005).
- Andreasen, A. S., et al. Human endotoxemia as a model of systemic inflammation. Current Medicinal Chemistry. 15 (17), 1697-1705 (2008).
- Thorn, J., et al. The inflammatory response in humans after inhalation of bacterial endotoxin: a review. Inflamm Res. 50 (5), 254-261 (2001).
- Basran, A., et al. Roles of neutrophils in the regulation of the extent of human inflammation through delivery of IL-1 and clearance of chemokines. Journal of leukocyte biology. 93 (1), 7-19 (2013).
- Plovsing, R. R., et al. Transcompartmental inflammatory responses in humans: IV versus endobronchial administration of endotoxin*. Crit Care Med. 42 (7), 1658-1665 (2014).
- van Eijk, L. T., et al. Gender differences in the innate immune response and vascular reactivity following the administration of endotoxin to human volunteers. Crit Care Med. 35 (6), 1464-1469 (2007).
- Krabbe, K. S., et al. Ageing is associated with a prolonged fever response in human endotoxemia. Clin Diagn Lab Immunol. 8 (2), 333-338 (2001).
- Krabbe, K. S., et al. Hypotension during endotoxemia in aged humans. Eur J Anaesthesiol. 18 (9), 572-575 (2001).
- Engelhardt, R., Mackensen, A., Galanos, C., Andreesen, R. Biological response to intravenously administered endotoxin in patients with advanced cancer. J Biol Response Mod. 9 (5), 480-491 (1990).
- Patel, P. N., Shah, R. Y., Ferguson, J. F., Reilly, M. P. Human experimental endotoxemia in modeling the pathophysiology, genomics, and therapeutics of innate immunity in complex cardiometabolic diseases. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 35 (3), 525-534 (2015).
- Michie, H. R., et al. Tumor necrosis factor and endotoxin induce similar metabolic responses in human beings. Surgery. 104 (2), 280-286 (1988).
- van Deventer, S. J., et al. Experimental endotoxemia in humans: analysis of cytokine release and coagulation, fibrinolytic, and complement pathways. Blood. 76 (12), 2520-2526 (1990).
- Fong, Y. M., et al. The acute splanchnic and peripheral tissue metabolic response to endotoxin in humans. The Journal of clinical investigation. 85 (6), 1896-1904 (1990).
- Stephens, R. C., O'Malley, C. M., Frumento, R. J., Mythen, M. G., Bennett-Guerrero, E. Low-dose endotoxin elicits variability in the inflammatory response in healthy volunteers. Journal of endotoxin research. 11 (4), 207-212 (2005).
- Taudorf, S., Krabbe, K. S., Berg, R. M., Pedersen, B. K., Moller, K. Human models of low-grade inflammation: bolus versus continuous infusion of endotoxin. Clin Vaccine Immunol. 14 (3), 250-255 (2007).
- Leentjens, J., et al. Reversal of immunoparalysis in humans in vivo: a double-blind, placebo-controlled, randomized pilot study. Am J Respir Crit Care Med. 186 (9), 838-845 (2012).
- Hamers, L., Kox, M., Pickkers, P. Sepsis-induced immunoparalysis: mechanisms, markers, and treatment options. Minerva Anestesiol. 81 (4), 426-439 (2015).
- Xiao, W., et al. A genomic storm in critically injured humans. The Journal of experimental medicine. 208 (13), 2581-2590 (2011).
- Williams, W. V., et al. Asystole following endotoxin administration. J Endotoxin Res. 6 (4), 303-306 (2000).
- van Eijk, L. T., Pickkers, P., Smits, P., Bouw, M. P., van der Hoeven, J. G. Severe vagal response after endotoxin administration in humans. Intensive Care Med. 30 (12), 2279-2281 (2004).
- Kox, M., et al. Differential ex vivo and in vivo endotoxin tolerance kinetics following human endotoxemia. Critical care medicine. 39 (8), 1866-1870 (2011).
- Draisma, A., Pickkers, P., Bouw, M. P., van der Hoeven, J. G. Development of endotoxin tolerance in humans in vivo. Critical care medicine. 37 (4), 1261-1267 (2009).
- Anel, R., Kumar, A. Human endotoxemia and human sepsis: limits to the model. Critical care. 9 (2), 151-152 (2005).
Representative Results
IV의 독소 관리의 다양한 멀티 시스템 결과는 최근 종합적으로 검토하고 (자세한 내용은 17-19,27 참조를 위해) 여기에서 전체에서 논의되지 않습니다. 대신 범위와 모델의 적용 가능성에 대한 간략한 개요는 고전 덩어리-투여 요법 (2 NG / kg)에 관한 기본 데이터와 함께 제공됩니다. 이러한 실험의 타임 라인을 도시하는 개략도가도 1에 제공된다.
그림 1 :. 러스 IV 독소 도전 프로토콜의 대표적인 도식은 도착 후, 진행하는 참가자의 동의가 자신의 건강 상태 및 프로토콜 적합성 (금식, 알코올 기권 등)와 함께 확인해야한다. 혈관 라인 삽입 후, attachme모니터링 및 기준 임상 관찰 및 샘플, 재구성 된 CCRE의 중량 조절 용량의 컬렉션 NT를 투여한다. 6의 최소 임상 모니터링 - 8 시간은 필수입니다. 가장 일반적으로 혈액 샘플은, 미리 선택된 시간 지점에서 수행 할 수있다. 결정 성 정맥 유체는 일반적으로 6 시간에 걸쳐 1 L 다음에 2 시간 이상이 경우 1 L에 제공됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
IV 독소의 효과는 선택된 투여 량 및 투여 방법 (주입 대 루스)에 의존한다. 2 루스 - 4 잉 / kg 확실 발생 코어 온도, 심박수, 백혈구 (WBC)과 전신성 염증 반응 증후군의 기능 (16) 카운트를 유도한다. 이것은 프로 개미 포함한 염증 매개체 체액의 존재를 수반전 - 염증성 사이토 카인 (예 : C 반응성 단백질 등) 급성기 단백질 (도 2 및도 3 참조) 및 시상 하부 - 뇌하수체 축 (28)과 프로 coagulatory 모두와 섬유소 용해 시스템 (29)의 활성화. 중추 및 말초 모두 조직의 신진 대사가 변경되고, 여러 기관 고유의 기능 변화는 19,30을 이끌어 냈다. 2 시간 크게 아바 테 6 시간으로 (그림 4 참조) - 참가자는 1 주위에 강도의 피크가 '독감과 유사한'다양한 증상을 경험한다. 루스 '고용량'프로토콜은 자원 봉사자 31의 성적으로 일치하지만 양적 변수 반응을 유도한다.
그림 2 : 임상 관측 프로필 n은 내 독소 (2) 임상 센터 참조의 생체 신호를 후 루스 관리에서 변경합니다.g / kg (IQR와 평균, N = 10). 호흡 속도 (RR, 분당 호흡, A), 펄스 (분당 비트, B), 수축기 혈압 (SBP, mmHg로, C)과 온도 (C °, 고막 체온계를 통해, D)이 표시됩니다. SBP 인해 IV 유체 가능성이 증가 공감 유출을 반영하는 작은 상승의 관리에 빠지지 않았다. 시간 x 축 (시간 포스트 독소 관리)에 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3 :. 세포와 체액 응답 과도 호중구를 포함하여 총 백혈구 수의 일관된 변경은 inflammatio의 일반적으로 사용되는 임상 지표와 함께 (A) 관찰n은 같은 C 반응성 단백질 (B)로. 플라즈마 사이토킨 순환 농도의 변화를 정량적, 정 성적으로 아직 보존 변경은 IV 독소 후에 발생한다. TNFα (C)와 IL-6 (D)의 모범으로 표시됩니다. 임상 센터 참조 독소 2 NG / kg의 모든 데이터 후 루스 관리. (IQR와 평균, N = 10. 사이토 카인 농도는이 기술을 반복 할 때마다 포인트에서 / 개인의 평균 나타냄) 의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하세요 이 그림.
그림 4 :. 증상 프로필 누적 증상은 (N = 10, IQR와 중간) 임상 센터 참조 독소 2 NG / kg의 미리 정해진 시간 지점 후 루스 관리 기록 점수. 참가자는 t을했다오 시각적 아날로그 저울에 두통, 오한, 근육 통증, 메스꺼움의 심각도를 점수. (0-10은 최대 40 득점) 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
이에 대하여 '저용량'독소 개인에 더욱 다양한 효과가 있으며 염증 반응 31 개인간 차이를 조사하기 위해 사용될 수있다. 0.06의 관리 - 만성 낮은 수준의 염증 상태 (32)에서 본 그에 상응하는 플라즈마 사이토 카인에 10 배 증가 - 루스 또는 주입 중 하나를 통해 0.2 NG / kg 2를 유도한다. 이러한 프로토콜은 염증의 기여를 탐험에 중요한 역할 여러 복잡한 심혈관 대사 질환 상태 (27)로 조절하는 경로가있을 수 있습니다.
Discussion
여기에 입증 완전히 최근 리뷰 기사에서 설명한 바와 같이, 인간 IV의 독소 도전은 인간의 질병의 광대 한 범위를 기초 염증 경로에 대한 통찰력을 제공하는 독특한 실험 플랫폼입니다. 전신성 염증의 조절, 유도 재현성있게 모델 잠재적 교란 요인을 제거 염증성 캐스케이드의 초기 단계에 대한 액세스를 허용한다.
참가자의 반응은 중증도 및 기간 및 평가 표현형들이 프레젠테이션에서 게놈의 영향에 대해 변조 될 수있다. 또한, 모델은 없습니다 만 LPS 리간드 자체에 대한 치료제를위한 테스트 베드로서 역할을 할 수 있지만 LPS 유도 경로 및 염증의 급성 및 해결 단계 모두의 매개 신호. 이 독소 허용, 중요한 질병-I에 유사성을지지 면역 시스템의 hyporesponsive 상태의 복원을 대상으로 에이전트를 포함 할 수있다nduced immunoparalysis 33, 34 단지에서 급성 (16) 및 만성 (27) 염증의 생리적 / 기능 수준뿐만 아니라 transcriptomic 하나 (35), IV의 독소 도전은 겉으로는 기초 과학 혁신의 번역에서 재생하는 중요한 역할을 갖고 주요 기능을 복제 가능 임상 실습에. 더 밀접하게 특정 질병 상태 (예를 들어, 쥐의 맹장 결찰 및 천공과 패혈증)의 병태 생리 학적 반응을 복제 할 수 적절한 동물 모델에서 직접 조사에 결합하면이 임상 패러다임은 특히 강력한 수 있습니다.
어떤 건강한 인간 자원 봉사 모델에서 참가자의 안전이 가장 중요하다. 우리와 다른 저자의 지식, 아니 심각하거나 영구적 인 부작용 (개인 통신, 박사 앤서니 Suffredini) (19)와 개인의 수천 4 NG / kg - IV의 독소 도전 2의 높은 용량 범위로 투여되고있다. 아니심한 미주 신경 반응의 전자 그러나 고립 된 계정은 36, 37를보고되었다. 병인은 아마도 과장 Bezold-Jarisch 반사에서 남중, 발열, 오한 증상의 발병과 높은 휴식 미주 톤, 하룻밤 금식 후 볼륨 고갈 및 카테콜아민 방출을 나타냅니다. 이 위험은 이전과 독소 도전 37시 정맥 유체와 이전 혈관 미주 신경성 syncopy 또는 양의 기울기 테스트 및 볼륨로드와 개인을 제외하여 개선 될 수있다. 고용량 독소의 반칙으로 (특히 4 NG / kg)를 사용하는 연구자들은 그들의 드물지만 잠재적 인 발생의 참가자를 경고 서맥 및 / 또는 심장 일시 정지의 위험을 납득 할 적절한 모니터링을 사용하고, 인공 호흡 장비를 쉽게 이용할 수 있어야한다. 기타 배제 기준 프로토콜에 설명 된 것에 추가 실험 문제에 따라 요구 될 수있다. 예를 들어,이 신중한 동안 연평균가 그 사람들을 제외 할다른 임상 시험에서 rticipated 숙련 된 수술 / 지난 3 개월 외상, 이전에 IV의 독소 도전 시험 할 수있다 또한에 취하게 한 것과 (병렬 그룹 또는 사용하지 중재 연구에서 크로스 오버 디자인) 항목의 제한 독소 허용 오차는 생체 내 38, 39 시간의 알 수없는 길이 지속 : 면역 반응을 평가하는 경우 필요합니다.
몇 가지 제한 사항이 모델에 분명하다. 그것은 전통적으로 임상 인구의 건강하고 젊은 남성 자원 봉사자 않은 대표적인에서 수행된다. 어떤 개입을 해결하기 위해 독소 관리의 표현형 결과 필요하지 않습니다. 살아있는 병원체 여러 면역 원성 부분에 대향 정제 된 LPS 주사는 단일 TLR 리간드에 대한 노출을 제공한다. 윤리적 필요성 만 비교적 완만 한 염증 반응이 유발 될 수있다. dise의 모든 병태 생리 학적 특징의 흉내ASE 40를 달성하지 않습니다. 따라서 18 '모델이 완전히 지역화, 심각하거나 전신 그람 음성 감염의 임상 상태를 복제하는 것이 어떤 기대가되지 않은 보증이다'.
우리는 모델의 강도가 임상 설정으로하지만, 생리 학적, 혈액 학적, 면역 학적, 신경 내분비 및 키 염증 자극에 유능한 세포와 장기 시스템의 대사 반응을 심문에서 부적절한 추정에없는 거짓말을하지만 주장 할 것이다. 과도 변화의 사려 깊은 해석은 내 독소 투여에 의해 유발 및 약리학 적 도전으로 자신의 변조되었습니다, 그리고 새로운 치료법을 설계하고 그 효과를 예측하는데 유익 할 것입니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Clinical Center Reference Endotoxin (CCRE, Escherichia coli O:113:H10:K negative) | National Institutes for Health | n/a | GMP Manufactured Endotoxin |
| Syringes (1 ml, 5 ml) | |||
| Water for injection | |||
| 0.9% sodium chloide (sterile, clinical grade) | |||
| Intravenous cannulae | Miminum 20 G French | ||
| Sphygmomanometer | If intraarterial line placed, transduction equipment for invasive blood pressure monitoring | ||
| Pulse oximeter | |||
| Thermometer | Typmanic, oral or core (rectal, oropharyngeal) | ||
| Electrocardiograph machine | |||
| Sample collection tubes | As utilized by local clinical laboratory |
