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Medicine

Intravenosa de endotoxina Desafio em humanos saudáveis: uma plataforma experimental para investigar e modular a inflamação sistémica

doi: 10.3791/53913 Published: May 16, 2016

Abstract

A activação de vias inflamatórias representa um mecanismo central em vários estados de doença tanto agudos como crónicos. Desencadeada através de qualquer agente patogénico ou motivos moleculares tecido danos associados, vias bioquímicas comuns levam a alterações fisiológicas e imunológicas ainda variáveis ​​conservadas. Dissecção e delineação dos determinantes e os mecanismos subjacentes variação fenotípica em resposta é esperado para produzir novos avanços terapêuticos.

Por via intravenosa (IV), a administração de endotoxina (lipopolissacáridos de bactérias gram-negativas), um receptor de tipo Toll 4 agonista específico, representa um modelo in vivo de inflamação sistémica no homem. National Institutes for Health Clínica Centro de Referência de endotoxina (CCRE, Escherichia coli O: 113: H10: K negativo) é empregada para confiável e reprodutível gerar vascular, hematológicas, endócrino, efeitos funcionais e imunológicas específicas do órgão que, paralelamente, em diferentes graus,aos observados nas fases iniciais de estados patológicos. A alteração da dose (0,06-4 ng / kg) e escala de tempo de exposição (em bolus versus infusão) permite a replicação de qualquer inflamação aguda ou crónica e uma gama de gravidade para ser provocada, com doses mais elevadas (2-4 ng / kg ) frequentemente sendo usado para criar um estado de "sepse-like '. Estabelecidos e novos compostos medicinais podem adicionalmente ser administrado antes de ou pós endotoxina exposição a apreciar o seu efeito sobre a cascata inflamatória. Apesar das limitações de escopo e generalização, desafio IV endotoxina humana oferece uma plataforma única para obter insights mecanicistas em respostas fisiológicas induzíveis e vias inflamatórias. Racionalmente empregado pode ajudar tradução deste conhecimento em inovações terapêuticas.

Introduction

Inflamação dos diferentes etiologia, gravidade e duração forma um componente central na patologia de várias doenças. Que vão desde os estados de doença grave, tais como sepse ou trauma onde severa inflamação, relativamente curta predomina, a doenças crônicas, incluindo diabetes mellitus tipo 2, aterosclerose e doença de Alzheimer, onde de baixo nível persistente tom inflamatório é considerado um fator patológico, vias inflamatórias desregulados são um motor importante da morbidade global e 1,2 mortalidade.

A inflamação é iniciada pela presença de padrões associados de agentes patogénicos moleculares (PAMPs) ou padrões associados-perigo moleculares (amortece) - componentes intracelulares geralmente libertadas por meio de danos nos tecidos 3-5. Estes receptores conservadas molecular motivos de ligação de reconhecimento de padrões (PRRs), tais como receptores Toll-like (TLRs) encontrados em células epiteliais, células endoteliais e os dos sys imune inatatem, para desencadear a sinalização intracelular a jusante comum vias 6. A activação do factor de transcrição nuclear factor nuclear kB, entre outros, conduz a transcrição de genes que codificam citocinas pró-inflamatórias que estabelecem a cascata inflamatória 7.

A inflamação induz ambos os efeitos locais e sistémicos concebidos para isolar e remover o insulto primário. alterações locais incluem a sobre-regulação de marcadores de adesão, a libertação de quimiocina, vasodilatação e aumento da permeabilidade vascular para facilitar a transmigração de células imune inata. Os sistemas de complemento e de coagulação também são ativados. Sistemicamente, várias alterações fisiológicas específicas de órgãos são observados, orquestrada através da rede neuroendócrina. Aumentos significativos na mediadores humorais ocorrer eo perfil de células circulantes altera radicalmente. Falha de inflamação e para cessar a homeostase seja restabelecido pode ser devido à persistência dos estímulos ou iniciadoresuma falha de resolução dedicada vias 8. Estes mecanismos potentes, muitas vezes coordenados por mediadores lipídicos podem ser eles próprios patogênico 9,10.

Investigação da resposta inflamatória e estes passos chave na regulação da população clínica é um desafio. Demográficas (idade, sexo, etnia), temporal (tempo de início, duração da exposição) e variância clínica (tipo de estímulos que iniciam, a gravidade da ofensa, a carga co-morbidade, a intervenção terapêutica) impedir o acesso a vias biológicas fundamentais. A solução tradicional tem sido a de usar modelos animais. Apesar proporcionando várias vantagens, a sua semelhança fundamental para a fisiopatologia humana 11,12 ea relevância de sua produção, tem estado sob crescente escrutínio 13-15. Uma alternativa é utilizar modelos humanos reducionistas.

Desenvolvido na década de 1960, por via intravenosa (IV) administração de endotoxina para o homem oferece uma plataforma vital através do qualpara descobrir, delinear e vias inflamatórias potencialmente drogas 16-19. A endotoxina (usado como sinónimo de lipopolissacárido [LPS] neste artigo) é um agonista potente RST4 que desencadeia a cascata inflamatória de um modo dependente da dose. Injectado quer como um bolus ou infusão, pode, assim, ser utilizado para modelar ambos de baixo nível e a inflamação sistémica moderada de diferentes durações. A resposta inflamatória resultante de vida curta permite a avaliação de um único componente da altamente complexa interacção hospedeiro-patogénio que se desenvolve durante a infecção bacteriana. Embora não seja um modelo de choque, IV desafios endotoxina induz respostas que aparecem para replicar as fases iniciais da infecção. A eliminação das barreiras translacionais inter-espécies e imitando com precisão o fenótipo clínico qualitativamente se não quantitativamente, que proporciona a interpretação em tempo real de influências inflamatórios, consequências e uma oportunidade para testar intervenções. A endotoxina pode também ser administrado endobronchially 20, 21 por via intradérmica ou em combinação com LPS IV 22 para explorar as respostas inflamatórias locais, em diferentes compartimentos. Metodologias alternativas menos amplamente empregues incluem infusão de citocinas pró-inflamatórias proximais, tais como factor de necrose tumoral α (TNF) e interleucina (IL) 19 6. Estes não será discutido mais aqui.

Protocol

University College London REC (UK) aprovou o estudo que gerou os dados apresentados na seção de resultados representativos (Referência 5060/001).

A aprovação ética:

A maioria dos estudos que usam desafios IV de endotoxina foram realizados em indivíduos saudáveis. Como esta pesquisa tem nenhum benefício para a saúde, a importância dos objectivos do estudo devem claramente superam os riscos inerentes. Isto é relevante quando se considera as interacções com novos agentes usados ​​para modificar a inflamação e que tem o potencial para exagerar as respostas do hospedeiro à endotoxina (por exemplo, febre, alterações na pressão arterial, sintomas).

Antes do início de qualquer estudo empregando IV endotoxina, a aprovação deve ser solicitada e obtida a partir de um comité adequado de Ética em Pesquisa (REC) / Revisão Institucional Board (IRB). administração de endotoxina IV tem sido utilizada por mais de quarenta anos para ganhar mecha importantepercepções nistic em biologia humana sem efeitos adversos graves ou duradouros ao nosso, ou de outro autor, o conhecimento 19. Dado o potencial do modelo para produzir informações vitais referentes a várias condições inflamatórias que são as principais causas de mortalidade e morbidade, nós acreditamos que é eticamente aceitável para expor voluntários saudáveis ​​e grupos demográficos ou clínicos definidos à endotoxina, desde estratégias de minimização do risco apropriada estão no lugar. Isto pode exigir a revisão externa independente por peritos qualificados e ou estudos-piloto para garantir a realização segura das investigações, particularmente quando empregando novos agentes e sua interação com endotoxinas inflamação induzida.

Preparação

1. Determinar as características demográficas e clínicas dos Participantes

NOTA: A maioria dos estudos que empregam IV endotoxina desafio recrutar voluntários saudáveis ​​do sexo masculino jovens <30 anos de idade. Vigaies foram adicionalmente realizados em mulheres saudáveis ​​23, voluntários idosos 24,25 e subgrupos de pacientes 26 Dependendo da pergunta experimental. Idosos participantes (ou seja, maior de 60 anos de idade) podem ter uma resposta maior e mais sustentado (maior febre, maior diminuição da pressão arterial), e as interações de inflamação induzida pela endotoxina com todas as condições co-mórbidas ou medicamentos deve ser considerada em o design desses estudos. Por favor, veja a discussão para maiores considerações na seleção dos participantes.

2. Os participantes Recrutar

  1. Dispor anúncio publicitário adequado, conforme necessário.
    NOTA: A compensação financeira pelo tempo e inconveniência do participante é comumente oferecidos. Isso deve ser estabelecida antes de recrutamento e aprovado por uma REC / IRB.
  2. Emitir um REC / IRB aprovado Participante Folheto Informativo (PIL) explicando a natureza do estudo, uma visão geral doprotocolo, os efeitos colaterais esperados e riscos associados com endotoxina IV aos inquiridos que preencheram os critérios de inclusão.
    NOTA: Este deve ser emitido antes de consentir para permitir uma decisão informada de ser feito para participar e para quaisquer dúvidas ou preocupações a serem abordados pelo pesquisador.

3. obter o consentimento informado Formal

  1. Obter o consentimento por escrito de todos os participantes antes de realizar qualquer procedimento relacionado com o estudo, incluindo rastreio de saúde.
  2. Buscar a confirmação verbal de retenção participante e compreensão da informação no PIL.
  3. Discutir efeitos secundários da administração de endotoxina IV.
    NOTA: Em doses mais elevadas (2-4 ng / kg) que incluem rigores (calafrios), dor de cabeça, fotofobia, mialgia, artralgia, náuseas e raramente vómitos. Pico da intensidade dos sintomas ocorre em torno de 1 - 2 horas após a injecção, depois diminuir a linha de base por 6-8 h. Sem effe adverso grave ou sustentadoCTS secundária à endotoxina a estas doses têm sido relatados. Raramente, um voluntário pode encontrar o grau de sintomas inaceitáveis ​​durante o auge da resposta. Os sintomas podem ser melhorados com a administração do paracetamol / acetaminofeno ou agentes não-esteroidais por via oral ou IV (por exemplo, aspirina, ibuprofeno). Tais agentes podem alterar a resposta inflamatória e seu uso deve ser gravado.
  4. Re-afirmar a capacidade dos participantes de se retirar do estudo a qualquer momento, sem dar uma explicação.

4. Realizar uma "tela de Saúde sobre os participantes potenciais

NOTA: Isto é para assegurar a ausência de condições médicas não reveladas que os colocam em maior risco de dano de endotoxina IV. Como informação objectivo secundário relevante para a questão experimental pode ser identificado.

  1. Identificar um ambiente clínico adequado e um profissional médico adequadamente treinados para conduzir a tela de saúde. </ Li>
  2. Tomar uma história clínica completa, incluindo histórias médicas e sociais do passado, passado e em curso / tratamentos, alimentos medicação romance de saúde ou de balcão medicamentos, estado de alergia e um inquérito sobre a presença de sintomas atuais que podem sugerir doença nova ou recente.
  3. Realizar um exame clínico formal, como o sistema cardiovascular e respiratório mínimo,.
  4. Organizar e investigações avaliação básicos, incluindo observações de rotina (peso, freqüência cardíaca, pressão arterial, frequência respiratória, saturação de oxigênio, temperatura), exames de sangue (hemograma completo, renal, hepática e coagulação testes funcionais) e eletrocardiograma de 12 derivações.
    NOTA: Testes adicionais podem ser necessárias de acordo com o protocolo experimental.
  5. Têm os participantes com história banal, exame e investigações proceder à desafio IV endotoxina, dependente de critérios de inclusão / exclusão REC / IRB-aprovados.
    NOTA: is melhores práticas para os sintomas detectados recentemente, sinais ou anormalidades de teste a serem notificados e investigados pelo médico de rotina do participante. Estes indivíduos devem ser excluídos até qualquer preocupação tem sido adequadamente tratada.

5. informar os participantes que se dirijam a IV endotoxina Challenge to;

  1. Notificar o investigador de quaisquer novos sintomas ou doença.
    NOTA: Este será normalmente impede a sua entrada no estudo.
  2. Peça aos participantes chegar em um horário pré-estabelecidos e localização. Aconselhe os participantes a usar roupas confortáveis ​​e levar entretenimento.
  3. Peça aos participantes a jejuar a partir da meia-noite (líquidos claros permitido).
  4. Peça aos participantes para se abster de álcool e cafeína durante 24 h antes da injecção e / ou um período pré-definido depois (opcional e dependente do protocolo).

Procedimento

6. endotoxina Desafio(Antes da administração de endotoxina)

  1. Prepare uma cama com a cabeça a 45 °.
    NOTA: Certifique-se este está localizado em um local apropriado para obter assistência clínica e equipamento de reanimação. Por exemplo, um centro de pesquisa clínica, sala de anestésico ou unidade de cuidados intensivos.
  2. Garantir que o equipamento clínico e experimental necessário é acessível e funcionamento.
    NOTA: Este inclui um esfigmomanômetro, termômetro, oxímetro de pulso e, se estar empregado, 3-chumbo monitorização cardíaca. Verifique integridade de equipamento de reanimação local e acessibilidade de oxigênio.
  3. Reconstituir Clínica Centro de endotoxina Referência
    1. Adicionar 5 ml de água estéril para injeção, USP (SWI) para um frasco previamente un-reconstituído de CCRE utilizando a técnica asséptica completo non-touch (ANTT) por toda parte. Os frascos contêm 10.000 unidades de endotoxina (UE) (cerca de 1 ug) sob a forma de um pó branco liofilizado.
    2. Colocar o frasco óf CCRE com 5 mL de AEI adicionado num agitador de vórtice durante 1 h para assegurar a endotoxina aderente à superfície do vidro do frasco está totalmente dissolvido.
      NOTA: O CCRE não entrar em solução prontamente, apesar de parecer ter totalmente dissolvido.
    3. Desenhar o volume ajustado ao peso correcto de endotoxina (UE agora 2000 / ml ou cerca de 200 ng / ml) numa seringa de 1 ml.
      NOTA: O uso de vidro ou seringas de polipropileno para minimizar a aderência (e perdas) de endotoxina ao equipamento.
  4. Participante
    1. Confirmar consentimento para prosseguir com a administração IV endotoxina. Informe-se sobre nova doença, sintomas e conformidade com as instruções específicas de protocolo.
      NOTA: Se houver preocupação médica ou endotoxina incumprimento, retardar a administração.
    2. Peça ao participante para se deitar na cama preparada, confirmando que eles são confortáveis. Garantir que eles tenham bexiga anulado e intestino.
  5. Obter acesso vascular. Inserir uma cânula intravenosa sob ANTT para a administração de endotoxina, e se incluídos no protocolo, fluidos intravenosos.
  6. Coloque uma segunda linha intravascular para em curso coleta de sangue para evitar a facada venosa repetida. Inserir esta via intravenosa e se conectar a uma torneira de 3 vias (com ou sem uma extensão) para facilitar a coleta de sangue e rubor.
    NOTA: Como alternativa, para o monitoramento contínuo da pressão arterial e a aquisição da amostra, local de uma linha intra-arterial. Isto exige uma maior perícia para inserção e há um aumento do risco de complicações locais.
    1. Para on-going coleta de sangue usando cânula intravenosa, use um calibre 18 ou maior furo da cânula juntamente com uma localização na fossa antecubital para evitar hemólise e coagulação. administração de fluidos IV vai ajudar a manter a permeabilidade.
      NOTA: A seleção do tipo de inserção intravascular cânula e local deve ter lugar de acordo com o praticante individual e participante preferência. Linhas intra-arterial são tradicionalmente colocado na artéria radial ou femoral com instilação antes de anestesia local (por exemplo, 1% de lidocaína).
  7. Extrair o sangue para testes de linha de base quando da inserção de uma das primeira ou segunda linha. Rejeitar os primeiros 5 ml de sangue (que ocupam espaço morto no interior da cânula e conectores) antes de obter sangue para amostragem. Lavar o sistema com 10 ml de cloreto de sódio a 0,9% após coleta de sangue.
    NOTA: O volume de sangue extraído e manuseamento das amostras irá ser determinado pelo protocolo experimental e os procedimentos laboratoriais locais.
  8. Anexar monitorização clínica como apropriado (por exemplo, monitorização cardíaca 3-chumbo é geralmente utilizado com a dose mais elevada desafios 2-4 ng / kg).
  9. Grave observações clínicas de rotina mínimos mencionados no 4.4 em uma carta de sinal vital apropriado. Pontuação sintoma subjetivo (por exemplo, através de escores visuais analógicas para dor de cabeça, mialgia,etc.) deve ser adicionalmente realizada para monitorizar a experiência participante.
  • A administração de endotoxinas
    1. Lave a cânula intravenosa com cloreto de sódio a 0,9% para assegurar a cânula está correctamente situado e de patentes.
    2. Administrar a dose pré-preparados, ajustados ao peso do CCRE reconstituído através da mesma cânula intravenosa. Injectar o bolus (<2 min) a dose para uma torneira de 3 vias, no centro da linha IV.
    3. Lavar com cloreto de sódio a 10 ml de 0,9% para assegurar que todo o CCRE entra na circulação.
      NOTA: Para administrar um infusões contínuas injectar a endotoxina em um volume conhecido de diluente, por exemplo, 100 ml de cloreto de sódio a 0,9% para obter uma concentração pré-determinada, e infundir a solução resultante a uma taxa definida (volume / tempo).
  • 7. Acompanhamento, observação e coleta de amostra

    1. participantes do Monitor submetidos IV endotoxina por um mínimo de 6 horas após o bolus fazercante ou para a duração de uma infusão. Ter, um clínico experiente qualificado executar esta etapa.
    2. Gravar e rever os sinais vitais e quaisquer observações clínicas em um mínimo de uma vez / hr. pode ser realizada a monitorização contínua, como monitorização cardíaca 3-lead adicionalmente.
      NOTA: Os investigadores devem notar que em doses mais elevadas em bolus (2-4 ng / kg) reação vasovagal pode provocar pausas cardíacas. Estas são mais frequente de 30 min a 2 horas após a injecção e não são malignas (ver discussão para mais detalhes).
    3. Realizar pontuação sintoma subjetivo, a critério do investigador.
    4. Administrar 2-3 L de cristalóide (por exemplo cloreto de sódio a 0,9% ou solução de Hartmann) ao longo de 6-8 h após a administração de bolus de 2 - 4 ng / kg.
      NOTA: Não existe um padrão aceitável para a administração dos fluidos mencionados acima. Segurança dos participantes é fundamental. Isto fornece fluido de manutenção de rotina e representante de volumelacement (para o período manteve nula pela boca e aumento perdas insensíveis devido à temperatura do corpo elevada e freqüência respiratória). Eles também podem combater o risco de arritmias cardíacas (ver discussão).
    5. Obter amostras pré-determinados necessários para responder à pergunta experimental.
      Nota: Estes incluem, tradicionalmente, mas não estão limitados a, sangue e urina. O momento, número e volume de amostras deve ser o mínimo necessário para obter dados precisos e foram aprovados pela REC / IRB. Uma amostragem mais frequente pode ser necessária em certos pontos de tempo (por exemplo, a cada 30 minutos) para assegurar pico (ou calha) valores não são perdidas. Cálculos de volume de sangue colhida deve levar em conta sangue descartadas durante a retirada do espaço morto.
    6. amostras do processo, conforme necessário.

    8. Fim do procedimento

    1. Ter o médico assistente garantir que os sintomas do participante ter resolvido e que suas observações são tendências para(todos os parâmetros alterados, por exemplo, elevada taxa cardíaca e da temperatura, demonstrando redução consistente em direção a valores basais) normais antes de sancionar o final de observação e posterior descarga.
      NOTA: Após a injeção em bolus de 2-4 ng / sintomas CCRE kg normalmente totalmente abate por 6-8 hr. observações individuais siga sobrepostos mas discretos de tempo-cursos. Estes têm normalmente retornou ao normal por 10-12 horas. A infusão contínua requer um longo período de observação, como sintomas e sinais vitais não vai diminuir imediatamente após a cessação da administração de endotoxina.
    2. Remova todos os equipamentos de monitoramento e linhas intravasculares garantindo hemostasia.
    3. Confirmar o participante tem o prazer de voltar para casa e tem os detalhes de contacto do investigador em caso de qualquer preocupação.
      Nota: É considerada a melhor prática para contactar o participante no dia seguinte para verificar o seu estado de saúde e monitorização relativamente a qualquer seqüela.

    Representative Results

    As diversas consequências, multi-sistema de administração de endotoxina IV foram recentemente totalmente revisto e não será discutido na íntegra aqui (para mais pormenores ver 17-19,27). Em vez de uma breve visão geral do alcance e aplicabilidade do modelo serão apresentadas juntamente com dados primários relativos ao regime de dosagem bolus clássico (2 ng / kg). Um diagrama esquemático que ilustra a linha de tempo de tal experiência é fornecida na Figura 1.

    figura 1
    Figura 1:. Schematic Representante do Bolus IV endotoxina Desafio Protocolo Após a chegada, o consentimento do participante para prosseguir deve ser confirmado junto com seu estado de saúde eo cumprimento do protocolo (jejum, álcool abstenção, etc.). A seguir à inserção das linhas intravasculares, attachment de monitorização e recolha de observações clínicas basais e amostras, uma dose ajustada ao peso do CCRE reconstituída é administrada. A monitorização clínica durante um período mínimo de 6 - 8 horas é obrigatória. Amostras, mais comumente no sangue, pode ser tomada em pré-selecionados pontos de tempo. Fluidos intravenosos cristalóides são comumente dada, neste caso 1 L longo de 2 horas seguida de 1 L com mais de 6 horas. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

    O efeito de endotoxina IV é dependente da dose seleccionada e do método de administração (bolus versus infusão). Um bolus de 2-4 ng / kg induz de forma confiável as características da síndrome de resposta inflamatória sistêmica, com temperatura interna elevada, frequência cardíaca e células brancas do sangue (WBC) contam 16. Isto é acompanhado pela presença de mediadores humorais da inflamação incluindo prós e formigacitocinas i-inflamatórias, proteínas de fase aguda (tais como a proteína C-reactiva) (ver Figuras 2 e 3) e a activação do eixo hipotalâmico-pituitário 28 e tanto o pró-coagulante e sistemas fibrinolíticos 29. Metabolismo em tecidos centrais e periféricos é alterada e múltiplas alterações funcionais específicos de órgãos provocada 19,30. Os participantes experimentam uma variedade de sintomas "gripais" que o pico de intensidade em torno de 1 - 2 horas e em grande parte abate por 6 horas (ver Figura 4). O protocolo bolus "alta dose" induz uma resposta qualitativamente consistente, mas quantitativamente variável em voluntários 31.

    Figura 2
    Figura 2: Clinical Perfil de observação das alterações nos sinais vitais administração pós-bolus de Centro Clínico Referência endotoxina 2 n.g / kg (mediana com IQR, n = 10). Frequência respiratória (FR, respirações por minuto, A), de pulso (batimentos por min, B), pressão arterial sistólica (PAS, mmHg, C) e temperatura (° C, através de termômetro timpânica, D) são exibidos. SBP não caiu devido à administração de fluidos IV, o pequeno aumento que provavelmente reflete aumento fluxo simpático. O tempo é exibido no eixo x (administração hr pós-endotoxina). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

    Figura 3
    Figura 3:. Celular e humoral Response alterações consistentes na contagem total de leucócitos, incluindo neutrofilia transitórios, são observados (A) juntamente com indicadores clínicos mais utilizados de inflammation tal como a proteína C-reactiva (B). Quantitativamente variadas, mas qualitativamente conservadas alterações em concentrações circulantes de citocinas no plasma ocorrem depois de endotoxina IV. TNFa (C) e IL-6 (D) são apresentados como exemplos. Toda a administração de dados pós-bolus of Clinical Centro de Referência endotoxina 2 ng / kg (mediana com IQR, n = 10. concentração de citocinas representa a média de 2 repetições técnicos / individuais em cada ponto de tempo). Por favor clique aqui para ver uma versão maior esta figura.

    Figura 4
    Figura 4:. Sintoma Perfil sintoma cumulativa escore registrado em pré-determinados intervalos de tempo de administração pós-bolus of Clinical Centro de Referência endotoxina 2 ng / kg (mediana com IQR, n = 10). Os participantes foram convidados tØ Avaliação da gravidade da dor de cabeça, calafrios, dor muscular, náuseas na escala visual analógica. (0-10, max marcar 40) Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

    Endotoxina "baixa dose" em contraste tem um efeito muito mais diversa em indivíduos e podem ser utilizados para explorar as diferenças inter-individuais na resposta inflamatória 31. A administração de 0,06 - 0,2 ng / kg, quer através de bolus ou infusão induz a 2 - 10 de dobragem em aumentos proporcionais citocinas no plasma com aqueles observados em condições inflamatórias crónicas de baixo grau 32. Tais protocolos podem ter um papel chave em explorar a contribuição da inflamação e das vias que regulam-la a várias condições cardiometabolic complexos 27.

    Discussion

    Como demonstrado aqui e completamente descritos em artigos recentes de revisão desafio IV endotoxina humana é uma plataforma experimental única fornecendo informações sobre as vias inflamatórias que são a base de uma vasta gama de doenças humanas. Permitindo a indução controlada, reprodutível de inflamação sistêmica, o modelo permite o acesso às fases iniciais da cascata inflamatória, eliminando potenciais fatores de confusão.

    respostas dos participantes pode ser modulada em relação à gravidade e duração, ea influência genômica em sua apresentação fenotípica avaliada. Além disso, o modelo pode actuar como um banco de ensaio para agentes terapêuticos, não só aquelas contra o ligando de LPS em si, mas induzida por LPS vias e mediadores de ambas as fases aguda e resolução da inflamação sinalização. Isto pode incluir agentes dirigidos a restauração da tolerância à endotoxina, um estado hiporreactivo do sistema imunitário que tem semelhanças com a doença de i-críticonduced imunoparalisia 33,34 capazes de replicar características-chave de ambos os aguda e crônica 16 27 inflamação no não só a nível fisiológico / funcional, mas também um transcriptomic um 35, IV desafio de endotoxina aparentemente tem um papel fundamental a desempenhar na tradução de avanços científicos básicos para a prática clínica. Quando acoplado a uma investigação dirigida em modelos animais apropriados capaz de replicar de forma mais estreita as respostas fisiopatológicas de estados de doença específicos (por exemplo, a ligadura cecal murino e punção e sepse) este paradigma de investigação podem ser especialmente poderosas.

    Segurança dos participantes em qualquer modelo voluntário humano saudável é primordial. Desafio IV endotoxinas foi administrada no intervalo de dose mais elevada de 2 - 4 ng / kg a milhares de indivíduos com, para o nosso e outros autores conhecimento, não existem eventos adversos graves ou permanentes (comunicação pessoal, Dr. Anthony Suffredini) 19. de nãoe contas no entanto isolados de reacções vagais graves têm sido relatados 36,37. A etiologia representa presumivelmente alta descanso tônus ​​vagal, depleção de volume após jejum durante a noite, e liberação de catecolaminas com o início da febre, calafrios e sintomas, culminando em uma exagerada reflexo Bezold-Jarisch. Este risco pode ser melhorada através da exclusão de indivíduos com Syncopy anterior vasovagal ou um tilt-teste positivo, e carga de volume com fluidos intravenosos antes e durante o desafio de endotoxina 37. Os pesquisadores que empregam altas doses de endotoxina desafio (especialmente 4 ng / kg) deve ser convincente do risco de bradicardia e / ou pausas cardíacas, alertam os participantes de sua ocorrência rara, mas potencial, fazer a monitorização adequada, e ter equipamento de reanimação prontamente disponíveis. Outros critérios de exclusão, em adição às descritas no protocolo, pode ser necessário dependente questão experimental. Por exemplo, embora seja prudente para excluir aqueles que têm participated em outros estudos clínicos ou experimentado cirurgia / trauma nos últimos três meses, a restrição de entrada (ou a utilização de um paralelo grupos não um design cross-over em estudos de intervenção) para aqueles que anteriormente participado em ensaios de desafio IV endotoxinas podem também ser necessária se a resposta imunológica deve ser avaliada: tolerância à endotoxina persistindo por um período de tempo desconhecido in vivo 38,39.

    Várias limitações são evidentes com o modelo. É tradicionalmente realizada em saudáveis, jovens voluntários do sexo masculino não-representativa da população clínica. Sem intervenções são necessárias para as consequências fenotípicas de administração de endotoxina para resolver. injecção de LPS purificada proporciona uma exposição de apenas um único ligando de TLR, em oposição a várias porções imunogénicas de um agente patogénico vivo. Por necessidade ética somente uma resposta inflamatória relativamente modesto pode ser provocada. Mimetismo de cada característica fisiopatológica da disease não é alcançado 40. Assim, "qualquer expectativa de que o modelo reproduz plenamente a condição clínica de infecção grave, localizada ou sistêmica gram-negativo é injustificadamente" 18.

    Poderíamos argumentar, porém, que a força do modelo não reside na inadequada extrapolação para o ambiente clínico, mas em interrogar o fisiológico, hematológicas, imunológicas, resposta neuroendócrina e metabólica de células competentes e sistemas de órgãos a um estímulo inflamatório chave. interpretação pensativo das alterações transitórias provocada pela administração de endotoxina e sua modulação pelo desafio farmacológico tem sido, e continuará a ser, informativo na concepção de novas terapias e prever a sua eficácia.

    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

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    Intravenosa de endotoxina Desafio em humanos saudáveis: uma plataforma experimental para investigar e modular a inflamação sistémica
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    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).

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