Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Medicine

תוך ורידי אנדוטוקסינים אתגר בריא לבני אדם: פלטפורמה ניסויית לחקור ולווסת דלקת מערכתית

doi: 10.3791/53913 Published: May 16, 2016

Abstract

הפעלת מסלולים דלקתיים מייצגת מנגנון מרכזי מצב מחלה מרובה הוא כרוני וחמור. מופעל באמצעות או הפתוגן או רקמות ניזק הקשורים מוטיבים מולקולריים, הביוכימיים משותפים להוביל שינויים פיסיולוגיים אימונולוגיים משתנים נשמרים עדיין. דיסקציה התיחום של גורמים ואת המנגנונים שונים פנוטיפי בתגובה צפויה להניב התקדמות טיפולית חדשנית.

עירוי לוריד (IV) של רעלן פנימי (lipopolysaccharide חיידקי גרם שלילי), אגוניסט לקולטן 4 ספציפיים אגרה דמוית, מייצג מודל in vivo של דלקת מערכתית באדם. המכונים הלאומיים עבור אנדוטוקסינים הפניה המרכז הקליני בריאות (CCRE, Escherichia coli O: 113: H10: K שלילי) הוא מועסק באופן אמין reproducibly ליצור כלי דם, המטולוגיות, האנדוקרינית, אימונולוגיות איבר ספציפי השפעות פונקציונליות שבמקביל, בדרגות שונות,לאלו לראות בשלבים הראשונים של מצבים פתולוגיים. שינוי של מינון (0.06 - 4 ng / ק"ג) וזמן בקנה מידה של חשיפה (בולוס לעומת עירוי) מאפשר שכפול או של דלקת חריפה או כרונית ומגוון של החומרה שיש שהושרו, עם מינונים גבוהים יותר (2 - 4 ng / kg ) בשימוש כדי ליצור מדינה 'דמוי אלח דם "לעיתים קרובות. הוקם ותרכובות מרפא רומן ייתכן גם להינתן לפני או פוסט רעלן פנימי חשיפה להעריך את השפיע על המפל הדלקתי. למרות מגבלות בהיקפה הכללה, אתגר רעלן פנימי IV אדם מציע פלטפורמה ייחודית לקבל תובנה מכניסטית לתוך תגובות פיסיולוגיות מושרות ושבילים דלקתיים. הגיוני מועסק זה יכול להואיל תרגום הידע הזה לתוך חידושים טיפוליים.

Introduction

דלקת שונה אטיולוגיה, חומרה ומשך מהווה מרכיב מרכזי בפתולוגיה של מחלות מרובות. החל מדינות מחלות קשות כגון אלח דם או טראומה היכן, חמור יחסית וקצר מועד דלקת השולט, למחלות כרוניות, כולל סוכרת מסוג 2, טרשת עורקים ומחלת אלצהיימר שבו הטון דלקתיות ברמה נמוכה מתמיד נחשב לגורם פתולוגיים, מסלולים דלקתיים dysregulated הם נהג המפתח של 1,2 התחלואה והתמותה העולמית.

דלקת הוא שיזמה בנוכחות דפוסים מולקולריים הקשורים הפתוגן (PAMPs) או דפוסים מולקולריים הקשורים סכנה (damps) - רכיבים תאיים נפוצה שוחררו באמצעות רקמות ניזק 3-5. קולטנים דפוס-הכרה לאגד מוטיבים מולקולריים נשמרים אלה (PRRs) כגון קולטנים דמוי אגרה (TLRs) נמצא על תאי אפיתל, תאי אנדותל ואלה של sys החיסון המולדTEM, כדי לעורר איתות תאית במורד זרם משותפת מסלולי 6. הפעלה של κB הפקטור הגרעיני גורם שעתוק גרעיני, בין היתר, מוביל שעתוק של גנים המקודדים ציטוקינים פרו-דלקתיים, אשר קובעות את מפל 7 דלקתיות.

דלקת המשרה היא השפעות מקומיות ומערכתיות נועדו לבודדים ולהסיר את העלבון הראשוני. שינויים מקומיים לכלול עד-רגולציה של סמני הידבקות, שחרור chemokine, התרחבות ו חדירות כלי דם עלו ל להקל גלגול תא חיסון מולד. המערכות השלמות וקרישה מופעלות גם. מערכתי, שינויים פיסיולוגיים איבר ספציפי מרובים הם נצפו, מתוזמר באמצעות רשת נוירואנדוקריניים. עליות משמעותיות מתווכי לחות להתרחש, יחד עם פרופיל תא במחזור המשנה באופן קיצוני. אי של דלקת להפסיק הומאוסטזיס להיות מחדש יכול להיות בגלל ההתמדה של גירויים ליזום אוכישלון של רזולוציה ייעודית מסלולי 8. מנגנוני עצמה אלה, לעתים קרובות בתיאום מתווכי שומנים עשויים עצמם להיות 9,10 פתוגניים.

חקירה את התגובה הדלקתית צעדי רגולטורים המרכזיים אלה באוכלוסייה הקלינית היא מאתגר. דמוגרפי (גיל, מין, מוצא אתני), זמני (זמן תחילה, משך החשיפה) ושונה קליני (סוג של גירויי ייזום, חומרת העלבון, שיתוף תחלואה ניטלת, התערבות טיפולית) ימנע את גישת מסלולים ביולוגיים מפתח. הפתרון המסורתי כבר להשתמש במודלים של בעלי חיים. למרות ונותן יתרונות מרובים, דמיון היסוד שלהם פתופיזיולוגיה אדם 11,12 ואת הרלוונטיות של התפוקה שלהם, הגיעו תחת הגדלת בדיקת 13-15. חלופה אחת היא להעסיק מודלים אנושיים והרדוקציוניסטי.

זו פותחה בשנות ה -1960 המאוחרות, תוך ורידי (IV) הממשל רעלן פנימי לאדם מציעה פלטפורמה חיונית שדרכולגלות, להתוות מסלולים דלקתיים סמים פוטנציאל 16-19. אנדוטוקסינים (בשימוש כמילה נרדף עם lipopolysaccharide [LPS] במאמר זה) הוא אגוניסט TLR4 חזק שמפעיל את המפל הדלקתי באופן תלוי מינון. מוזרק כמו בולוס או עירוי או שהוא עשוי ובכך לשמש מודל הוא ברמה נמוכות דלקת מערכתית מתונה של משך שונה. התגובה הדלקתית הקצרה כתוצאת התיר הערכת מרכיב אחד של אינטראקצית מארח הפתוגן המורכבת ביותר שמתפתחת במהלך זיהום חיידקים. אמנם לא מודל של הלם, אתגרי רעלן פנימיים IV מעוררים תגובות שנראות לשכפל בשלבים המוקדמים של זיהום. ביטול מחסומי translational בין מינים מחק את הפנוטיפ הקליני במדויק איכותי אם לא באופן כמותי, היא פותחת פתח לפרשנות בזמן אמת של השפעות דלקתיות, השלכות הזדמנות לבחון התערבויות. רעלן פנימי עשוי גם להיות מנוהל endobronchially 20, intradermally 21 או בשילוב עם IV LPS 22 לחקור תגובות דלקתיות מקומיות תאים שונים. מה שפחות ידוע מתודולוגיות אלטרנטיבה מועסקת כולל עירוי של ציטוקינים הפרוקסימלי פרו-דלקתיים כגון α tumor necrosis factor (TNFα) ו- interleukin (IL) 6 19. אלה לא יידונו עוד כאן.

Protocol

אוניברסיטת קולג 'לונדון REC (UK) אישר את המחקר שהפיק את הנתונים המובאים בפרק תוצאות נציג (הפניה 5060/001).

אישור אתי:

רוב המחקרים באמצעות אתגרי רעלן פנימיים IV נערך בנבדקים בריאים. כמו מחקר זה אין תועלת רפואית, את החשיבות של מטרות המחקר צריכה בבירור להכריע כל סיכונים גלומים. זה רלוונטי כאשר בוחנים את יחסי הגומלין עם סוכנים הרומן להשתמש בהם כדי לשנות דלקת וכי יש פוטנציאל להגזים בתגובות לארח רעלן פנימי (למשל, חום, שינויים בלחצי דם, סימפטומים).

עד תחילתם של כל מחקר העסקת IV רעלן פנימי, אישור חייב להיות בקש וקבל מועדת מחקר אתיקה מתאימה (REC) / דירקטוריון סקירה מוסדי (IRB). הרביעי מנהלת רעלן פנימי הועסקה במשך יותר מארבעים שנה כדי לקבל מכה חשובהתובנה nistic לתוך ביולוגיה אנושית ללא תופעות לוואי חמורות או קיימא ליידע, המחבר שלנו, או אחר 19. לאור הפוטנציאל של המודל להניב מידע חיוני הנוגע לתנאים דלקתיים מרובים הם גורמים עיקריים לתמותה ותחלואה, אנחנו מאמינים שזה מקובל מבחינה אתית לחשוף מתנדבים בריאים קבוצות דמוגרפיות או קליניות מוגדרות רעלן פנימי, ובלבד אסטרטגיות מזעור הסיכון מתאים נמצאות במקום. זה עשוי לדרוש ביקורת חיצונית בלתי תלויה על ידי מומחים מוסמכים או מחקרי טייס על מנת להבטיח התנהגות בטוחה של החקירות, במיוחד כאשר העסקת סוכנים חדשים וקשרי הגומלין שלהם עם endotoxin- דלקת נגרמת.

הכנה

1. קביעת המאפיינים הדמוגרפיים קליניים של משתתפים

הערה: רוב המחקרים העסקת IV רעלן פנימי האתגר לגייס מתנדבים גבר צעיר ובריא <בת 30. סוּס הַרבָּעָהies בנוסף בוצע על נשי בריאות 23, מתנדב מבוגרי 24,25 ותת קבוצות חולות 26 תלוי השאלה הניסיונית. ההשתתף קשישים (כלומר, יותר מ -60 שנים) יכולות להיות תגובה טובה יותר ויותר מתמשכת (חום גבוה, ירידה גדולה יותר בלחץ דם), ואת האינטראקציות של דלקת נגרמת רעלן פנימית עם כל תנאי שיתוף חולני או חייבות להיחשב תרופות העיצוב של מחקרים אלה. אנא ראה דיון משיקולים נוספים בבחירה משתתף.

2. המשתתפים Recruit

  1. מסדרי פרסומת מתאימה כנדרש.
    הערה: פיצוי כספי עבור הזמן וחוסר הנוחות של המשתתף מוצע נפוצה. זה חייב להיות שהוקם לפני גיוס ואושר על ידי IRB REC /.
  2. גליון REC / IRB אישרה עלון מידע משתתף (PIL) מסבירים את אופיו של המחקר, סקירה שלפרוטוקול, תופעות לוואי צפוי, והסיכונים הנלווים רעלן פנימי IV המשיבים שענו על הקריטריונים להכללה.
    הערה: זה צריך להיות שהונפק מראש של הסכמה לאפשר החלטה מושכלת להתבצע להשתתף עבור שאלות או חששות להיות מטופל על ידי החוקר.

3. לקבל הסכמה מדעת פורמליות

  1. קבלת הסכמה בכתב מכל המשתתפים לפני התחייבות כל הליך הקשור במחקר, כולל הקרנת הבריאות.
  2. לבקש אישור מילולי של החזקת השתתף והבנה של מידע PIL.
  3. דון תופעות לוואי של ממשל רעלן פנימי IV.
    הערה: במינונים גבוהים יותר (2 - 4 ng / קילו) אלה כוללים קשיים (צמרמורות), כאבי ראש, פוטופוביה, כאבי שרירים, כאבי מפרקים, בחילה, ולעתים רחוקות, הקאות. עוצמת סימפטום השיא מתרחש בסביבות 1 - 2 שעות לאחר ההזרקה, דעיכה ואח"כ הבסיס על ידי 6 - שעה 8. אין effe לוואי חמור או מתמשךמשנית רעלן פנימי CTS במינונים אלה דווחו. לעיתים נדיר, מתנדב עשוי למצוא את מידת סימפטומים מקובלים בשיא התגובה. התסמינים יכולים להשתפר עם הממשל של אקמול / פרצטמול או סוכנים סטרואידיות דרך הפה או IV (למשל, אספירין, איבופרופן). סוכנים כאלה עשויים לשנות את התגובה הדלקתית והשימוש בהם צריך להיות מוקלט.
  4. מחדש מאשר את היכולת של משתתפים לסגת מהמחקר בכל שלב בלי לתת הסבר.

4. לבצע 'מסך' Health על משתתפים פוטנציאליים

הערה: זו היא להבטיח בהעדר מצבים רפואיים שלא פורסם כי למקם אותם בסיכון גבוה יותר לפגיעה מ רעלן פנימי IV. כתוצאת מידע מטרה משנית רלוונטי לשאלת ניסיוני יכול להיות מזוהה.

  1. זהה בסביבה קלינית מתאימה מקצועית רפואי מיומן כראוי לנהל מסך הבריאות. </ Li>
  2. קח היסטוריה הקלינית מלאה כולל ההיסטוריה רפואית וחברתית העבר, עבר ועל-הולך תרופות / טיפולים, מזונות רומן בריאות או על תרופות מרשם, מצב אלרגיה בחקירה בנסיבות הנוכחות של סימפטומים נוכחיים היכול להעיד מחלה חדשה או אחרונה.
  3. בצע בדיקה קלינית רשמית של, לכל הפחות, מערכת הלב וכלי הדם ומערכת הנשימה.
  4. מסדרים וחקירות ליבת הסקירה כולל תצפיות שיגרתיות (משקל, קצב לב, לחץ דם, קצב נשימה, saturations חמצן, טמפרטורה), בדיקות דם (ספירת דם מלא, כליות, כבד ובדיקות תפקוד קרישה), ו רל 12-עופרת.
    הערה: בדיקות נוספות עשויים להידרש על פי פרוטוקול הניסוי.
  5. יש המשתתפים עם היסטורית ייחוד, בדיקה וחקירות להמשיך לאתגר רעלן פנימי IV, תלוי קריטריונים להכללה / דרה REC / IRB-אושר.
    הערה: זה אניs שיטות עבודה מומלצת עבור סימפטומים חדשים שנתגלו, סימנים או לחריגות קלות בבדיקות יש לדווח וחקרו ידי הרופא השיגרתי של המשתתף. אנשים אלה צריכים להיות שליליים עד כל חשש טופל כראוי.

5. Inform המשתתפים בהליך IV אנדוטוקסינים אתגר;

  1. הודע החוקר של כל סימפטומים או מחלה חדשים.
    הערה: זה יהיה בדרך כלל למנוע כניסתם למחקר.
  2. בקש מהמשתתפים מגיעים בכל פעם מראש כאמור ומיקום. לייעץ המשתתפים ללבוש בגדים נוחים ולהביא בידור.
  3. בקש מהמשתתפים לצום מחצות (נוזלים צלולים מותר).
  4. בקש מהמשתתפים להימנע מאלכוהול וקפאין למשך 24 שעות לפני הזריקה ו / או לתקופה מוגדרת מראש לאחר מכן (אופציונלי ופרוטוקול תלויים).

נוהל

6. אתגר אנדוטוקסינים(לפני המינהל אנדוטוקסינים)

  1. כן מיטה עם הראש על 45 מעלות.
    הערה: ודא זה ממוקם במיקום מתאים כדי לקבל סיוע קליני וציוד החייאה. למשל, מתקן מחקר קליני, חדר הרדמה או ביחידה לטיפול נמרץ.
  2. ודא הציוד קליני הניסוי הנדרש נגיש ופועל.
    הערה: זה כולל מד לחץ דם, מד חום, דופק oximeter, ואם להיות מועסק, 3-עופרת ניטור לב. אמת ושלמות ציוד החייאה המקומי ונגישות של חמצן.
  3. לשקם אנדוטוקסינים פניית מרכז קליני
    1. הוסף 5 מ"ל של סטרילית מים להזרקה, USP (SWI) כדי בקבוקון בלתי מחדש בעבר של CCRE באמצעות טכניקה ללא מגע ספטית מלא (ANTT) לאורך כל הדרך. בקבוקי לכלול 10,000 יחידות רעלן פנימי (EU) (כ 1 מיקרוגרם) בצורה של אבקה לבנה, lyophilized.
    2. מניחים את o בקבוקוןCCRE f עם 5 מ"ל SWI הוסיף על שייקר מערבולת עבור שעה 1 כדי להבטיח חסיד רעלן פנימי אל משטח זכוכית של הבקבוקון נמס לגמרי.
      הערה: CCRE אינו נכנס פתרון בקלות, למרות שנראה כי יש-להמסה מלאה.
    3. צייר את נפח הנכון המותאם במשקל של רעלן פנימי (כיום 2,000 EU / ml או בערך 200 ng / ml) לתוך מזרק 1 מ"ל.
      הערה: השתמש זכוכית או מזרקים פוליפרופילן למזער דבקות (והפסד) של רעלן פנימי לציוד.
  4. מִשׁתַתֵף
    1. לאשר את הסכמתו להמשיך ממשל רעלן פנימי IV. פנה אלינו בנוגע מחלה חדשה, סימפטומים ועמידים הוראות ספציפיות פרוטוקול.
      הערה: אם קיים חשש רפואי או רעלן פנימי אי קיום, לעכב את הממשל.
    2. שאל המשתתף לשכב במיטה המוכנה, המאשר הם חשים בנוח. ודא שיש להם שלפוחית ​​שתן ומעיים בטל.
  5. השג גישה וסקולרית. הכנס צינורית תוך ורידית תחת ANTT עבור הממשל של רעלן פנימי, ואם נכלל בפרוטוקול, עירוי נוזלים.
  6. מניח קו intravascular שני עבור לקיחת דם על-הולך, כדי למנוע דקירת ורידי חוזר. הכנס הזה לוריד ולהתחבר ברז 3 כיוונים (עם או ללא סיומת) כדי להקל דם תיקו ו הסמקה.
    הערה: לחלופין, לניטור לחץ דם רציף ורכישת מדגם, אתר קו תוך עורקים. זה דורש מומחיות רבה יותר בנוגע להרכבה קיים סיכון מוגבר לסיבוכים מקומיים.
    1. עבור מתמשך לקיחת דם באמצעות צינורית תוך ורידית, להשתמש 18 מד או גדול צינורית נשא יחד עם מיקום, מתחם של גומץ antecubital להימנע המוליזה קרישה. הרביעי מנהלת נוזל תעזור לשמור patency.
      הערה: בחירת סוג החדרת צינורית intravascular ואתר צריכה להתבצע על פי רופא פרט המשתתף pהתייחסות. קווי Intra-עורקים ממוקמים באופן מסורתי בעורק הרדיאלי או ירך עם החדרה מראש של הרדמה מקומית (למשל, 1% לידוקאין).
  7. להקיז דם לבדיקות מחקר על החדרה גם בשורה הראשונה או שנייה. מחק את 5 מיליליטר דם הראשון (כובש-שטח מת בתוך הצינורית ומחברים) לפני קבלת דם לדגימה. שטוף את קו עם 10 מ"ל של נתרן כלורי 0.9% לאחר לקיחת הדם.
    הערה: נפח הדם נמשך וטיפול של הדגימות ייקבע על ידי פרוטוקול הניסוי ונהלי מעבדה המקומיים.
  8. צרף ניטור קליני על פי הצורך (למשל, ניטור הלב 3-עופרת בדרך כלל מועסק עם מינון גבוה יותר מאתגר 2 - 4 ng / ק"ג).
  9. שיא תצפיות קליניות בסיס שגרו כאמורות 4.4 על תרשים סימן חיוני מתאים. ניקוד סימפטום הסובייקטיביים (קרי, באמצעות עשרות אנלוגיים ויזואלית נגד כאבי ראש, כאבי שרירים,וכו.) צריכה להתבצע גם כדי לפקח על ניסיון משתתף.
  • מנהל אנדוטוקסינים
    1. שטוף את צינורית תוך ורידית עם נתרן כלורי 0.9% על מנת להבטיח את הצינורית הוא מוצב כהלכה פטנט.
    2. נהל את המינון המוכן מראש, מותאם משקל CCRE מחדש דרך אותו הצינורית תוך ורידית. להזריק את הבולוס (<2 דקות) מינון לתוך ברז 3 כיוונים במוקד של הקו הרביעי.
    3. לשטוף עם 10 מ"ל 0.9% נתרן כלורי על מנת להבטיח את כל CCRE נכנס למחזור הדם.
      הערה: כדי לנהל חליטות רציפות להזריק את רעלן הפנימי לתוך נפח ידוע של diluent, למשל, 100 מיליליטר של נתרן כלורי 0.9% כדי להשיג ריכוז שנקבע מראש, להשרות הפתרון כתוצאה בקצב סט (נפח / זמן).
  • 7. ניטור, מעקב Draw לדוגמא

    1. המשתתפים צג עוברת רעלן פנימי IV למשך תקופה מינימלית של 6 שעות לאחר בולוס לעשותלשיר או למשך עירוי. האם מטפל מוסמך, מנוסה לבצע שלב זה.
    2. להקליט ולבדוק סימנים חיוניים וכל תצפיות קליניות לכל הפחות של פעם / hr. ניטור רציף כגון ניטור קרדיולוגי 3-עופרת עשויה להתבצע גם.
      הערה: חוקרים כדאי לציין כי במינוני בולוס גבוהים (2 - 4 ng / קילו) תגובות עצביות שהביאו להרחבה עלולות לעורר הפסקות לב. אלה הם בשכיחותו 30 דקות עד 2 שעות לאחר ההזרקה אינם ממאירים (ראה דיון לפרטים נוספים).
    3. מתחייב ניקוד סימפטום הסובייקטיבית על פי שיקול דעתו של החוקר.
    4. נהל 2 - 3 ליטר של גְבִישָׁן (למשל כלוריד 0.9% נתרן או פתרון של הרטמן) מעל 6 - 8 שעות לאחר מתן בולוס של 2 - 4 ng / kg.
      הערה: אין תקן מקובל קיים על ניהולם של הנוזלים הנ"ל. בטיחות של המשתתפים הוא בעל חשיבות עליונה. זה מספק נוזל תחזוקה שוטף נציג נפחlacement (לתקופת שמר אפסי דרך פה וגדילת הפסדים אדישים בשל חום גוף גבוה וקצב נשימה). הם יכולים גם להתמודד עם הסיכון של הפרעות בקצב הלב (ראה דיון).
    5. להשיג דגימות נקבעו מראש נדרשות לענות על השאלה הניסיונית.
      הערה: אלה באופן מסורתי כוללים, אך אינם מוגבלים, דם ושתן. העיתוי, במספר ובהיקף של דגימות צריך להיות המינימום הנדרש כדי להשיג נתונים מדויקים אושרו על ידי REC / IRB. עוד דגימה תכופה עשויה להידרש בנקודות זמן מסוימות (למשל, כל 30 דקות) כדי להבטיח שיא (או שפל) ערכים אינם החמיצו. חישובים של נפח דם נלקח חייבים להביא בחשבון את הדם המושלך במהלך הנסיגה של שטח מת.
    6. דגימות תהליך כנדרש.

    8. בסיומו של הליך

    1. יש הקלינאי המטפל להבטיח כי הסימפטומים של המשתתף התיישבו וכי התצפיות שלהם נמצאות במגמה כדירגיל (כל הפרמטרים שינו, למשל, קצב הלב מוגבה וטמפרטורה, הוכחת הפחתה עקבית כלפי ערכי הבסיס) לפני שמעודדים סוף תצפית פריקה שלאחר מכן.
      הערה: לאחר הזרקת בולוס של 2 - 4 ng / סימפטומים CCRE ק"ג בדרך כלל מלא אבטה ידי 6 - 8 שעות. תצפיות פרטניות מעקב קורסי זמן חופף אבל בדידים. אלה בדרך כלל חזרו מחקר על ידי 10 - 12 שעות. עירוי מתמשך דורש תקופה ארוכה יותר של התבוננות כמו תסמינים וסימנים חיוניים לא חלפו מייד לפרסם הפסקת ממשל רעלן פנימי.
    2. הסר את כל ציוד ניטור קווי intravascular להבטיח hemostasis.
    3. אשר את המשתתף הוא שמח לחזור הביתה ויש לו את פרטי הקשר של חוקר במקרה של חשש.
      הערה: זה נחשב שיטות עבודה מומלצות לפנות המשתתף למחרת כדי לבדוק את מצב בריאותם לפקח על כל סיבוכים.

    Representative Results

    ההשלכות מגוונת, רב-מערכתית של הממשל רעלן פנימי IV לאחרונה נבדקו באופן מקיף לא תידון במלואו כאן (לפרטים מלאים ראה 17-19,27). במקום סקירה קצרה של מגוון ותחולה של המודל יסופק לצד הנתונים העיקריים הנוגעים משטר בולוס-מינון קלאסי (2 ng / ק"ג). תרשים סכמטי המתאר את ציר הזמן של ניסוי כזה מסופק באיור 1.

    איור 1
    איור 1:. נציג סכמטי של בולוס IV אנדוטוקסינים אתגר פרוטוקול לאחר הגעה, הסכמת המשתתף כדי להמשיך צריכה תאושר ביחד עם מצב בריאותם ותאימות פרוטוקול (צום, הימנעות אלכוהול, וכו '). בעקבות החדרת קווי intravascular, attachmeNT של ניטור ואיסוף של תצפיות דגימות קליניות מחקר, מינון מותאם משקל CCRE מחדש מנוהל. ניטור קליני למשך תקופה מינימלית של 6 - 8 שעות היא חובה. דוגמאות, לרוב דם, ניתן לקחת נקודות זמן שנבחר מראש. עירוי נוזלי גְבִישָׁן ניתנים בדרך כלל, ב L במקרה 1 זה מעל 2 hr ואחריו 1 L מעל 6 שעות. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

    השפעת רעלן פנימי IV תלויה במינון שנבחרו ואת שיטת הממשל (בולוס לעומת עירוי). בולוס של 2 - 4 ng / kg באופן מהימן מעורר התכונות של תסמונת התגובה המערכתית דלקתית עם טמפרטורת ליבה הרים, קצב לב ואת תאי דם לבנים (WBC) לספור 16. זה מלווה על ידי הנוכחות של מתווכי לחות למחלות דלקתיות כגון הפרתי נמלהציטוקינים i-דלקתיות, חלבונים בשלב האקוטי (כגון C-reactive protein) (ראה איורים 2 ו -3) והפעלה של ציר-היפופיזה hypothalamo 28 ושניהם הפרו-coagulatory ומערכות Fibrinolytic 29. מטבוליזם בשתי רקמות מרכזיות והיקפיות משתנה ושינויים פונקציונליים איבר ספציפי מרובים שהושרו 19,30. המשתתף לחוות מגוון רחב של סימפטומים "דמוית שפעת" כי שיא בעצמה סביב 1 - 2 שעות ו אבטה בעיקר על ידי 6 שע '(ראה איור 4). לבולוס פרוטוקול 'במינון גבוה "מעורר עקבית ואיכותי אבל כמותית משתנית תגובה במתנדבים 31.

    איור 2
    איור 2: פרופיל תצפית קליני שינוי סימנים חיוניים ממשל שלאחר בולוס התייחסות מרכז קליני אנדוטוקסינים 2 n.g / kg (חציון עם IQR, n = 10). קצב הנשימה (RR, נשימות לדקה, א), הדופק (פעימות לדקה, B), לחץ דם סיסטולי (SBP, מ"מ כספית, C) וטמפרטורה (מעלות צלזיוס, באמצעות מדחום התוף, D) מוצגים. SBP לא לנפול בשל מתן עירוי נוזלים, העלייה הקטנה המשקפת יצוא אוהד גדל סביר. זמן מוצג על ציר x (HR הממשל שלאחר רעלן פנימי). נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

    איור 3
    איור 3:. סלולארי ו לחות תגובת שינויים עקביים בספירת לויקוציטים בסך הכל, כולל neutrophilia חולף, הם נצפו (א) יחד עם אינדיקטורים קליני נפוץ של inflammation כגון C-reactive protein (B). כמותית ומגוונים, עדיין נשמרים איכותי שינויים במחזור ריכוזים ציטוקינים פלזמה להתרחש לאחר רעלן פנימי IV. TNFα (C) ו- IL-6 (ד) מוצגים מופת. כל ממשל נתונים שלאחר בולוס של קלינית מרכז הפניה אנדוטוקסינים 2 ng / kg (חציון עם IQR, n = 10. ריכוז ציטוקין מייצג את ממוצע של 2 חזרות טכניות / בודדים בכל נקודת זמן). נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של נתון זה.

    איור 4
    איור 4:. פרופיל סימפטום סימפטום מצטבר להבקיע נרשם הממשל שנקבע מראש בזמן נקודות שלאחר בולוס של 2 אנדוטוקסינים הפניה המרכז הקליני ng / kg (חציון עם IQR, n = 10). המשתתפים נשאלו to להבקיע את חומרת כאבי ראש, רעד, כאבי שרירים, בחילות במאזניים אנלוגית ויזואלית. (10 - 0, מקסימום להבקיע 40) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

    "במינון נמוך" רעלן פנימי בניגוד השפעה הרבה יותר מגוונת על יחידים ניתן להשתמש כדי לחקור את ההבדלים בין הפרט את התגובה הדלקתית 31. מנהל של 0.06 - 0.2 ng / kg באמצעות או בולוס או עירוי גורם 2 - 10 עליות של פי ציטוקינים פלזמה בקנה אחד עם אלה לראות מצבים דלקתיים בדרגה נמוכה כרוניים 32. פרוטוקולים כאלה ייתכן שיש תפקיד מפתח לחקור את התרומה של דלקת ואת המסלולים המווסתים אותו לתנאים הקרדיו מורכבים מרובים 27.

    Discussion

    כפי שניתן לראות כאן תיאור מלא של מאמרי ביקורת אחרונים, אתגר רעלן פנימי IV אדם הוא פלטפורמה ניסיונית ייחודית מתן תובנה המסלולים הדלקתיים העומדים בבסיס מגוון רחב של מחלות אנושיות. מתן אפשרות האינדוקציה המבוקר, לשחזור של דלקת מערכתית, המודל מאפשר גישה בשלבים הראשונים של המפל הדלקתי, ביטול ערפלנים אפשריים.

    התגובות של המשתתף יכולות להיות מווסתות ביחס לחומרה ומשך, ואת ההשפעה הגנטית על המצגת פנוטיפי שלהם מוערכות. יתר על כן, המודל יכול לשמש מבחן מיטה רפוי, לא רק אלה נגד ליגנד LPS עצמו, אבל LPS-induced מסלולי איתות ומגשרים של שני שלבים האקוטיים ברזולוציה של דלקת. זה עשוי לכלול חומרים מכוונים לעבר שיקום של סובלנות רעלן פנימית, מדינת hyporesponsive של מערכת חיסון נושאת דמיון מחלה-i הקריטיimmunoparalysis nduced 33,34 מסוגל לשכפל תכונות עיקריות של שניהם 16 החריפים וכרונית 27 דלקת בבית לא רק ברמה פיזיולוגית / פונקציונלית אלא גם transcriptomic אחד 35, אתגר רעלן פנימי IV שורר לכאורה תפקיד מפתח בתרגום של פריצות דרך מדעיות בסיסיות ניסיון קליני. כאשר מצמידים את החקירה מכוונת במודלים של בעלי החיים מתאימים מסוגלים יותר מקרוב לשכפל את תגובות pathophysiological של מדינות מחלה ספציפיות (למשל, קשירת cecal Murine ו לנקב אלח דם) פרדיגמה מחקרית זו עשויה להיות חזקה במיוחד.

    בטיחות של המשתתפים בכל דגם מתנדב אדם בריא הוא בעל חשיבות עליונה. IV רעלן פנימי אתגר כבר מנוהל בטווח המינון הגבוה יותר של 2 - 4 ng / kg לאלף אנשים עם, ליידע מחברים שלנו ואחרות, אין תופעות לוואי חמורות או קבועות (תקשורת אישית, ד"ר אנתוני Suffredini) 19. של לאחשבונות דואר ויהיה נידחים של תגובות מחנק חמורות דווחו 36,37. האטיולוגיה כנראה מייצג טון מחנק המנוחה גבוהה, דלדול נפח לאחר צום הלילה, ושחרור קטכולאמינים עם תחילת חום, צמרמורות ותסמינים, שהגיעה לשיאה רפלקס Bezold-Jarisch מוגזם. סיכון זה יכול להשתפר על ידי למעט אנשים עם syncopy העצבית שהביאה להרחבה קודמת או ההטייה בדיקה חיובית, וטעינת נפח עם עירוי נוזלים לפני ובמהלך אתגר רעלן הפנימי 37. חוקרי העסקת אתגר רעלן פנימי במינון גבוה (במיוחד 4 ng / קילו) צריכים להיות משכנע הסיכון של ברדיקרדיה ו / או הפסקות לב, מזהירים משתתפים הנדירים אבל פוטנציאל שלהם, להעסיק ניטור מתאים, ויש להם ציוד החייאה זמין. קריטריוני הדרה אחרים, בנוסף לאלה שתוארו בפרוטוקול, עשויים להידרש תלויים שאלת ניסוי. למשל, בעוד זה נבון לכלול אלה שיש להם participated בניסויים קליניים אחרים או חוו ניתוח / טראומה כניסת שלושה חודשים, הגבלה של העבר (או שימוש לא מקבילות קבוצות עיצוב-על הצלב במחקרים התערבותיים) לאלה שלגמו בעבר בניסויים אתגר רעלן פנימי IV כן רשאי להידרש אם תגובה חיסונית תוערך: סובלנות רעלן פנימית מתמיד לתקופה בלתי ידועה של זמן in vivo 38,39.

    מספר מגבלות ניכרות עם המודל. זה מתבצע באופן מסורתי בריא, מתנדב זכר צעיר בלתי מייצג של האוכלוסייה הקלינית. אין התערבויות נדרשות לתוצאות פנוטיפי של ממשל רעלן פנימי לפתור. הזרקת LPS מטוהרים מספק חשיפה רק ליגנד TLR יחיד, בניגוד moieties כמה immunogenic על פתוגן חי. מתוך הכרח מוסרי רק תגובה דלקתית צנועה יחסית שניתן לאמוד. החקיינות של כל מאפיין pathophysiological של diseASE אינה מושגת 40. לכן 'כל ציפייה כי המודל במלואו משכפל את המצב הקליני של זיהום חמור, מקומי או מערכתי גראם שלילי היא בלתי-מוצדק' 18.

    היינו טוען לעומת זאת כי כוחו של המודל טמון לא אקסטרפולציה שאינן הולמת את ההגדרה הקלינית, אבל בחקירות שנערכו פיסיולוגי, המטולוגיות, אימונולוגיות, נוירואנדוקריניים ואת התגובה המטבולית של תאי מוסמכות ומערכות גוף לגירוי דלקתי מפתח. פרשנות מתחשבת של השינויים החולפים שעורר ממשל רעלן פנימי האפנון שלהם על ידי אתגר תרופתי כבר, וימשיך להיות, אינפורמטיבי בעיצוב טיפולים חדשים וחיזוי יעילותם.

    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

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Nathan, C., Ding, A. Nonresolving inflammation. Cell. 140, (6), 871-882 (2010).
    2. 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).
    3. Xu, J., et al. Extracellular histones are major mediators of death in sepsis. Nature medicine. 15, (11), 1318-1321 (2009).
    4. Zhang, Q., et al. Circulating mitochondrial DAMPs cause inflammatory responses to injury. Nature. 464, (7285), 104-107 (2010).
    5. 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).
    6. Brightbill, H. D., et al. Host defense mechanisms triggered by microbial lipoproteins through toll-like receptors. Science. 285, (5428), 732-736 (1999).
    7. 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).
    8. Lawrence, T., Gilroy, D. W. Chronic inflammation: a failure of resolution? International journal of experimental pathology. 88, (2), 85-94 (2007).
    9. 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).
    10. 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).
    11. 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).
    12. 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).
    13. 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).
    14. 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).
    15. van der Worp, H. B., et al. Can animal models of disease reliably inform human studies? PLoS Med. 7, (3), e1000245 (2010).
    16. Calvano, S. E., Coyle, S. M. Experimental human endotoxemia: a model of the systemic inflammatory response syndrome? Surgical infections. 13, (5), 293-299 (2012).
    17. Suffredini, A. F., Noveck, R. J. Human endotoxin administration as an experimental model in drug development. Clin Pharmacol Ther. 96, (4), 418-422 (2014).
    18. Lowry, S. F. Human endotoxemia: a model for mechanistic insight and therapeutic targeting. Shock. 24, Suppl 1. 94-100 (2005).
    19. Andreasen, A. S., et al. Human endotoxemia as a model of systemic inflammation. Current Medicinal Chemistry. 15, (17), 1697-1705 (2008).
    20. Thorn, J., et al. The inflammatory response in humans after inhalation of bacterial endotoxin: a review. Inflamm Res. 50, (5), 254-261 (2001).
    21. 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).
    22. Plovsing, R. R., et al. Transcompartmental inflammatory responses in humans: IV versus endobronchial administration of endotoxin*. Crit Care Med. 42, (7), 1658-1665 (2014).
    23. 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).
    24. 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).
    25. Krabbe, K. S., et al. Hypotension during endotoxemia in aged humans. Eur J Anaesthesiol. 18, (9), 572-575 (2001).
    26. 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).
    27. 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).
    28. Michie, H. R., et al. Tumor necrosis factor and endotoxin induce similar metabolic responses in human beings. Surgery. 104, (2), 280-286 (1988).
    29. 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).
    30. 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).
    31. 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).
    32. 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).
    33. 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).
    34. Hamers, L., Kox, M., Pickkers, P. Sepsis-induced immunoparalysis: mechanisms, markers, and treatment options. Minerva Anestesiol. 81, (4), 426-439 (2015).
    35. Xiao, W., et al. A genomic storm in critically injured humans. The Journal of experimental medicine. 208, (13), 2581-2590 (2011).
    36. Williams, W. V., et al. Asystole following endotoxin administration. J Endotoxin Res. 6, (4), 303-306 (2000).
    37. 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).
    38. Kox, M., et al. Differential ex vivo and in vivo endotoxin tolerance kinetics following human endotoxemia. Critical care medicine. 39, (8), 1866-1870 (2011).
    39. 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).
    40. Anel, R., Kumar, A. Human endotoxemia and human sepsis: limits to the model. Critical care. 9, (2), 151-152 (2005).
    תוך ורידי אנדוטוקסינים אתגר בריא לבני אדם: פלטפורמה ניסויית לחקור ולווסת דלקת מערכתית
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Fullerton, J. N., Segre, E., De Maeyer, R. P. H., Maini, A. A. N., Gilroy, D. W. Intravenous Endotoxin Challenge in Healthy Humans: An Experimental Platform to Investigate and Modulate Systemic Inflammation. J. Vis. Exp. (111), e53913, doi:10.3791/53913 (2016).More

    Fullerton, J. N., Segre, E., De Maeyer, R. P. H., Maini, A. A. N., Gilroy, D. W. Intravenous Endotoxin Challenge in Healthy Humans: An Experimental Platform to Investigate and Modulate Systemic Inflammation. J. Vis. Exp. (111), e53913, doi:10.3791/53913 (2016).

    Less
    Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
    View Video

    Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

    Waiting X
    simple hit counter