Intravenous administration of endotoxin reliably elicits dose-dependent physiological and immunological alterations consistent with several pathological states. This reductionist approach permits the investigation, modeling and experimental modification of systemic inflammation and its downstream effects in man.
iltihaplı yola aktivasyonu, akut ve kronik bir çok hastalık halinde merkezi bir mekanizmayı temsil etmektedir. patojen veya doku hasarı ile ilişkili moleküler motifleri ya üzerinden tetiklenen, ortak biyokimyasal yollar korunmuş henüz değişken fizyolojik ve immünolojik değişikliklere yol açar. Diseksiyon ve belirleyicileri ve yanıt olarak fenotipik varyans altında yatan mekanizmaların tarif yeni terapötik gelişmeler verim bekleniyor.
Endotoksin (gram-negatif bakteri lipopolisakkarid), belirli bir Toll benzeri reseptör 4 agonisti, intravenöz (IV) uygulama insanda sistemik inflamasyon bir in vivo modeli temsil etmektedir. Ulusal Sağlık Klinik Merkezi Referans Endotoksin için (CCRE, Escherichia coli O: 113: H10: K negatif) Enstitüler, güvenilir ve tekrarlanabilir damar oluşturmak için kullanılır, hematolojik, endokrin, immünolojik ve organ-spesifik fonksiyonel etkileri olduğu paralel değişen derecelerde,patolojik durumların erken aşamalarında görülen. Doz değiştirilmesini 4 ng / kg – (0,06-4 ng / kg) ve maruz kalma süresi ölçekli (infüzyon genel hap), akut veya kronik enflamasyon ve şiddeti, bir dizi ya da çoğaltma yüksek dozlarda (2, ortaya sağlar ) sık sık 'sepsis gibi' devlet oluşturmak için kullanılır. Kurulan ve yeni ilaç bileşikleri, ilave olarak inflamatuar kademeli üzerindeki etkisini takdir önce veya sonrası endotoksin maruz uygulanabilir. kapsam ve genelleştirilebilirliğiyle kısıtlamalara rağmen, insan IV endotoksin meydan uyarılabilir fizyolojik tepkiler ve iltihaplı yola giren mekanik anlayışlar kazanmak için eşsiz bir platform sunuyor. Rasyonel terapötik yenilikler içine bu bilginin tercüme yardımcı olabilir istihdam.
etiyolojisi, şiddetini ve süresini farklı enflamasyonu birden fazla hastalık patolojilerinde merkezi bileşen oluşturur. Böyle şiddetli, nispeten kısa ömürlü inflamasyon tip 2 diabetes mellitus, ateroskleroz ve kalıcı düşük seviyeli inflamatuar sesi patolojik bir faktör olarak kabul edilir Alzheimer hastalığı gibi kronik hastalıklar, hakim sepsis veya travma, düzensiz inflamatuar yolları gibi kritik hastalık devletler arasında değişen küresel morbidite ve mortalite 1,2 önemli bir itici.
Doku hasarı 3-5 üzerinden serbest genellikle hücre içi bileşenleri – enflamasyon patojenle ilişkili moleküler modelleri (PAMPS) ya da tehlike ilişkili moleküler yapılar (DAMPS) mevcudiyetinde ile başlatılır. epitel hücrelerde bulunan Toll benzeri reseptörler (TLR'ler), endotel hücreleri ve doğal immün sys gibi bu korunmuş molekül motifler bağlama deseni tanıma reseptörler (PRR'ler)tem, ortak aşağı hücre içi sinyal 6 yolaklarıyla tetiklemek için. Nükleer transkripsiyon etken nükleer etken kB aktivasyonu, diğerleri arasında, iltihaplı kaskadını 7 tesis pro-enflamatuar sitokinleri kodlayan genlerin transkripsiyonu yol açar.
Enflamasyon izole ve birincil hakaret kaldırmak için tasarlanmış hem lokal ve sistemik etkileri neden olur. Yerel değişiklikler up-regülasyonu yapışma belirteçlerinin, kemokin salınımı, damar genişlemesi ve artan damar geçirgenliği doğuştan gelen bağışıklık hücre Tenasüh kolaylaştırmak için yer almaktadır. kompleman ve koagülasyon sistemleri de devreye girer. Sistemik olarak, çoklu organ spesifik fizyolojik değişiklikler nöroendokrin ağı üzerinden yönetilen bir gözlenmektedir. hümoral arabulucular önemli artışlar meydana gelir ve dolaşımdaki hücre profili radikal değiştirir. yeniden edilecek durdurma inflamasyon yetmezliği ve homeostasis nedeniyle başlatılması uyaranlara kalıcılığı veya olabilirözel çözünürlük başarısızlık 8 yolaklarıyla. Genellikle lipit arabulucular tarafından koordine bu güçlü mekanizmalar, kendilerini 9,10 patojenik olabilir.
Klinik popülasyonunda inflamatuar yanıt ve bu anahtar düzenleyici adımların incelenmesi zordur. Demografik (yaş, cinsiyet, etnik köken), geçici (zaman başlangıçlı, maruz kalma süresi) ve klinik varyans (başlatma uyaranların tipi, hakaret şiddeti, ko-morbidite yükü, terapötik müdahale) tuşuna biyolojik yollar erişimi engellemektedir. Geleneksel çözüm hayvan modelleri kullanmak olmuştur. Birden fazla avantaj verecek rağmen, onların temel insan patofizyolojisi 11,12 ile benzerlik ve çıkış alaka, inceleme 13-15 artan altında geldi. Alternatif indirgemeci insan modelleri istihdam etmektir.
1960'ların sonlarında geliştirilen adam intravenöz (IV) endotoksin yönetimi hayati bir platform sunuyor hangi aracılığıylakeşfetmek, tasvir ve potansiyel ilaç inflamatuar yollar 16-19 kadar. Endotoksin (bu yazıda lipopolisakarit [LPS] ile eş anlamlı olarak kullanılır), doza bağımlı bir şekilde enflamatuar basamaklarını tetikler güçlü bir TLR4 agonistidir. bir bolus veya infüzyon böylece düşük seviyeli ve farklı sürelerde orta sistemik inflamasyon hem modellemek için kullanılabilir, ya da enjekte edilir. Elde edilen kısa ömürlü inflamatuvar yanıt bakteriyel enfeksiyon sırasında gelişir oldukça karmaşık konak-patojen etkileşimi tek bileşenin değerlendirilmesine olanak tanımaktadır. Şok bir modeli olsa da, IV endotoksin zorluklar enfeksiyonun erken aşamalarında çoğaltmak görünen yanıtları ortaya çıkarır. türler arası öteleme engellerin kaldırılması ve doğru bir nitelik değilse nicelik klinik fenotip taklit, inflamatuar etkileri, sonuçları ve müdahaleleri test etmek için bir fırsat gerçek zamanlı yorumunu tanıyor. Endotoksin ayrıca endobronchiall uygulanabilirY 20, intradermal 21 ya da IV LPS 22 ile kombinasyon halinde, farklı bölümlerinde, yerel enflamatuar tepkiler keşfetmek için. Daha az yaygın olarak kullanılan farklı yöntem, tümör nekroz faktörü a (TNFa) ve interlökin (IL) 6 19 proksimal pro-enflamatuar sitokinlerin infüzyonu içerir. Bu tarifnamede daha fazla ele alınmayacaktır.
Burada gösterilen ve tamamen yeni yorum makalelerinde açıklandığı gibi, insan IV endotoksin meydan insan hastalığının çok geniş altında yatan inflamatuar yollar içgörü sağlayan eşsiz bir deneysel bir platformdur. sistemik inflamasyon kontrollü, tekrarlanabilir indüksiyon izin vermek, model, potansiyel karıştırıcı faktörleri ortadan kaldırarak, inflamatuar kaskad ilk aşamalarında erişime izin verir.
Katılımcının tepkiler şiddeti ve süresi, ve değerlendirilmiştir kendi fenotipik sunum genomik etkisi açısından modüle edilebilir. Ayrıca, model, sadece o LPS ligand kendisine karşı tedavi için bir test yatağı, görevi, ancak olabilir LPS yolları ve enflamasyonun akut ve çözünürlük fazlarının hem mediatörler sinyalizasyon. Bu endotoksin hoşgörü, kritik hastalık-i benzerlikler taşıyan bağışıklık sisteminin bir hiporesponsif devletin restorasyonu yönelik ajanlar içerebilirnduced immun 33,34 sadece hem akut, 16 ve kronik inflamasyon 27 fizyolojik / işlevsel düzeyini değil, aynı zamanda bir transkriptomik bir 35, IV endotoksin meydan görünüşte temel bilimsel atılımlar çevirisinde oynamak için önemli bir rolü vardır temel özelliklerini çoğaltmak için Able klinik uygulamaya. Daha yakından spesifik hastalık durumlarında (örneğin, fare çekal ligasyon ve delme ve sepsis) patofizyolojik yanıtları çoğaltmak mümkün uygun hayvan modellerinde yönelik soruşturma birleştiğinde bu araştırma paradigma özellikle güçlü olabilir.
her sağlıklı insan gönüllü modelinde katılımcıların güvenliği her şeyden önemlidir. Bizim ve diğer yazarların bilgi, ciddi ya da kalıcı advers olaylar (kişisel iletişim, Dr Anthony Suffredini) 19, bireylerin binlerce 4 ng / kg – IV endotoksin meydan 2 daha yüksek doz aralığında uygulanmıştır. değilŞiddetli vagal reaksiyonlar e Ancak izole hesaplar 36,37 bildirilmiştir. etiyoloji muhtemelen abartılı Bezold-Jarisch refleksi sonuçlanan, ateş, titreme ve semptomların başlangıcı ile yüksek istirahat vagus sesi, bir gecelik açlıktan sonra hacim tükenmesi ve katekolamin salınımını temsil eder. Bu risk öncesinde ve endotoksin meydan 37 sırasında intravenöz sıvılar önceki vazovagal Syncopy veya pozitif eğim testi ve hacim yükleme ile bireyleri hariç iyileştirilemez olabilir. yüksek doz endotoksin meydan (özellikle 4 ng / kg) kullanılarak Araştırmacılar, onların nadir ancak potansiyel oluşum katılımcıları uyarmak bradikardi ve / veya kardiyak duraklamalar riskinin inandırıcı olmak, uygun izleme istihdam ve resüsitasyon ekipmanı hazır olmalıdır. Diğer hariç tutma kriterleri, protokolde tarif edilenlere ek olarak, deney söz göre gerekli olabilir. Örneğin, ihtiyatlı iken pa sahip olanlar hariçdiğer klinik çalışmalarda rticipated veya deneyimli cerrahi / son üç ay içinde travma, daha önce IV endotoksin meydan çalışmalarda da olabilir partaken etmiş olan (a paralel gruplar veya kullanım değil girişimsel çalışmalarda bir cross-over tasarımı) giriş kısıtlama endotoksin Toleransında vivo 38,39 zaman bilinmeyen uzunluğu devam eden immünolojik yanıtı değerlendirilecek ise gerekli.
Çeşitli sınırlamalar modeli ile belirgindir. Geleneksel klinik nüfusun sağlıklı, genç erkek gönüllü un temsilcisi üstlenilmiştir. Hiçbir müdahaleler çözmek için endotoksin yönetiminin fenotipik sonuçları için gereklidir. Canlı bir patojen çeşitli imünojenik kısımlara karşı saflaştırılmış LPS enjeksiyonu, tek bir TLR liganda maruz sağlar. Etik zorunluluktan sadece nispeten mütevazı inflamatuvar yanıt ortaya olabilir. dise her patofizyolojik karakteristik özelliği Taklitase 40 elde değil. Böylece 18 'modeli tam lokalize, şiddetli veya sistemik gram negatif enfeksiyonunun klinik durumu çoğaltır herhangi beklenti un-teminatlıdır'.
Biz modelin gücü klinik ortamda, ancak fizyolojik, hematolojik, immünolojik, nöroendokrin ve önemli bir inflamatuar uyarana yetkili hücreler ve organ sistemlerinin metabolik yanıtı sorgulayan uygunsuz çıkarım olarak değil yatıyor ancak iddia ediyorum. geçici değişikliklerin Düşünceli yorumlanması endotoksin yönetimi tarafından provoke ve farmakolojik meydan onların modülasyon olmuştur ve yeni tedavileri tasarlamak ve onların etkinliğini tahmin bilgilendirici olmaya devam edecektir.
The authors have nothing to disclose.
The authors would like to thank Dr. Anthony Suffredini (Critical Care Medicine Department, National Institutes for Health Clinical Center, Bethesda, USA) for his careful review of the manuscript and many thoughtful suggestions. We would also like to thank the National Institutes of Health for making freely available the Clinical Center Reference Endotoxin employed within this study.
JNF and DWG are funded by the Wellcome Trust, which supported the generation of the described data and the publication of this article.
Clinical Center Reference Endotoxin (CCRE, Escherichia coli O:113:H10:K negative) | National Institutes for Health | n/a | GMP Manufactured Endotoxin |
Syringes (1ml, 5ml) | |||
Water for injection | |||
0.9% sodium chloide (sterile, clinical grade) | |||
Intravenous cannulae | Miminum 20G 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 |