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Medicine

La endotoxina intravenosa Challenge en seres humanos sanos: una plataforma experimental para investigar y modular la inflamación sistémica

doi: 10.3791/53913 Published: May 16, 2016

Abstract

La activación de las vías inflamatorias representa un mecanismo central en múltiples estados de enfermedad agudos y crónicos. Se activa a través de uno de estos patógenos o motivos moleculares asociados a daños en los tejidos, las vías bioquímicas comunes conducen a alteraciones fisiológicas e inmunológicas todavía variables conservadas. Se espera que la disección y la delimitación de los factores determinantes y los mecanismos que subyacen a la variación fenotípica en respuesta a producir nuevos avances terapéuticos.

Por vía intravenosa (IV) la administración de endotoxina (lipopolisacárido bacteriano gram-negativa), un Toll-like receptor 4 agonista específico, representa un modelo in vivo de la inflamación sistémica en el hombre. Institutos Nacionales de Salud Centro Clínico La endotoxina de referencia (CCRE, Escherichia coli O: 113: H10: K negativo) se emplea para generar de forma fiable y reproducible vasculares, hematológicas, endocrino, efectos inmunológicos y funcionales de órganos específicos de ese paralelo, en diversos grados,los que se observan en las primeras etapas de los estados patológicos. La alteración de la dosis (0,06 a 4 ng / kg) y de escala de tiempo de la exposición (en bolo frente a la infusión) permite la replicación de cualquiera de inflamación aguda o crónica y una gama de gravedad a ser obtenido, con dosis más altas (2 a 4 ng / kg ) con frecuencia se utiliza para crear un estado 'similar a la sepsis ". Establecidos y nuevos compuestos medicinales, además, puede administrarse antes de o después de la exposición de endotoxina para apreciar su efecto en la cascada inflamatoria. A pesar de las limitaciones en el alcance y la generalización, el desafío IV endotoxina humana ofrece una plataforma única para obtener conocimientos sobre mecánica en las respuestas fisiológicas y las vías inflamatorias inducibles. Racionalmente empleado puede ayudar traducción de este conocimiento en innovaciones terapéuticas.

Introduction

La inflamación de diferentes etiología, gravedad y duración forma un componente central en la patología de varias enfermedades. Que van desde los estados de enfermedad crítica como la sepsis o trauma, donde severa inflamación, relativamente corta vida predomina, a las enfermedades crónicas, como la diabetes mellitus tipo 2, la aterosclerosis y la enfermedad de Alzheimer, donde el tono inflamatorio persistente de bajo nivel se considera un factor patológico, las vías inflamatorias desregulados son un motor clave de la morbilidad global y la mortalidad 1,2.

La inflamación se inicia por la presencia de patrones asociados a patógenos moleculares (PAMPs) o patrones asociado peligro-moleculares (amortigua) - componentes comúnmente intracelulares liberados a través de daño tisular 3-5. Estos receptores se unen motivos conservados molecular de reconocimiento de patrones (PRRS), tales como los receptores tipo Toll (TLRs) que se encuentran en las células epiteliales, células endoteliales y las de los sys inmune innatatem, para activar la señalización intracelular común aguas abajo vías 6. La activación del factor de transcripción nuclear factor nuclear kappa B, entre otros, conduce a la transcripción de genes que codifican las citoquinas pro-inflamatorias que establecen la cascada inflamatoria 7.

La inflamación induce efectos locales y sistémicos diseñados para aislar y eliminar el insulto primario. alteraciones locales incluyen la regulación de los marcadores de adhesión, la liberación de quimiocinas, la vasodilatación y el aumento de la permeabilidad vascular para facilitar la transmigración de células inmune innato. También se activan los sistemas de complemento y de coagulación. Sistémicamente, se observan múltiples cambios fisiológicos específicos de órganos, orquestada a través de la red neuroendocrina. Los aumentos significativos en los mediadores humorales se producen y el perfil de células circulantes altera radicalmente. El fracaso de la inflamación para que cese y homeostasis ser restablecido puede ser debido a la persistencia de los estímulos que inician oun fallo de la resolución dedicada vías 8. Estos potentes mecanismos, a menudo coordinadas por mediadores lipídicos pueden a su vez ser patógenas 9,10.

Investigación de la respuesta inflamatoria y estos pasos clave de la reglamentación en la población clínica es un reto. Demográfica (edad, sexo, origen étnico), temporal (hora de inicio, la duración de la exposición) y la varianza clínica (tipo de estímulos que inician, la gravedad de la ofensa, la carga de co-morbilidad, la intervención terapéutica) impedir el acceso a las vías biológicas clave. La solución tradicional ha sido la utilización de modelos animales. Pesar de que otorga múltiples ventajas, su similitud fundamental a la fisiopatología humana 11,12 y la relevancia de su producción, ha sido objeto de creciente escrutinio 13-15. Una alternativa es el empleo de modelos humanos reduccionista.

Desarrollado en la década de 1960, por vía intravenosa (IV) para la administración de endotoxina hombre ofrece una plataforma vital a través del cualpara descubrir, delinear y las vías inflamatorias potencialmente drogas 16-19. La endotoxina (lipopolisacárido utiliza como sinónimo de [LPS] en este artículo) es un agonista de TLR4 potente que desencadena la cascada inflamatoria de una manera dependiente de la dosis. Inyectado ya sea como un bolo o infusión que por lo tanto se puede usar para modelar tanto de bajo nivel y la inflamación sistémica moderada de duración variable. La respuesta inflamatoria de corta duración resultante permite la evaluación de un solo componente de la interacción huésped-patógeno altamente complejo que se desarrolla durante la infección bacteriana. Aunque no es un modelo de shock, IV retos de endotoxina provoca respuestas que parecen replicar las primeras etapas de la infección. La eliminación de las barreras de traslación entre especies e imitando con precisión el fenotipo clínico cualitativamente, si no cuantitativamente, que permite la interpretación en tiempo real de las influencias inflamatorias, las consecuencias y la oportunidad de probar las intervenciones. La endotoxina también puede administrarse endobronchially 20, por vía intradérmica 21 o en combinación con LPS IV 22 para explorar las respuestas inflamatorias locales en diferentes compartimentos. Metodologías alternativas menos ampliamente empleadas incluyen la infusión de citocinas pro-inflamatorias tales como proximales α factor de necrosis tumoral (TNF) y la interleucina (IL) 6 19. Estos no se discutirán más aquí.

Protocol

University College de Londres REC (Reino Unido) aprobó el estudio que generó los datos presentados en la sección de resultados representativos (Referencia 5060/001).

APROBACIÓN ÉTICA:

La mayoría de los estudios que utilizan desafíos IV de endotoxina se han realizado en sujetos sanos. Como esta investigación tiene ningún beneficio para la salud, la importancia de los objetivos del estudio debe ser claramente superiores a los riesgos inherentes. Esto es relevante cuando se consideran las interacciones con agentes novedosos utilizado para modificar la inflamación y que tienen el potencial para exagerar las respuestas del huésped a la endotoxina (por ejemplo, fiebre, los cambios en la presión sanguínea, síntomas).

Antes del inicio de cualquier estudio que emplea IV endotoxina, la aprobación debe ser buscada y obtenida de un Comité de Ética de Investigación apropiada (REC) / Junta de Revisión Institucional (IRB). IV la administración de endotoxina se ha empleado durante más de cuarenta años para obtener importante mechanistic conocimientos sobre la biología humana, sin efectos adversos graves o duraderas a nuestra o, el conocimiento de otro autor 19. Teniendo en cuenta el potencial del modelo para obtener información vital relacionada con varias enfermedades inflamatorias que son las principales causas de mortalidad y morbilidad, creemos que es éticamente aceptable para exponer voluntarios sanos y grupos demográficos o clínicos definidos a la endotoxina, a condición de estrategias de minimización de riesgo llevan a cabo adecuados. Esto puede requerir revisión externa independiente por expertos cualificados o estudios piloto y de cara a un desarrollo seguro de las investigaciones, sobre todo cuando se emplean nuevos agentes y su interacción con endotoxin- inflamación inducida.

Preparación

1. Determinar las características demográficas y clínicas de los participantes

NOTA: La mayoría de los estudios que emplean IV de endotoxina desafío reclutar voluntarios sanos varones jóvenes <30 años de edad. SementalIES, además, se han llevado a cabo en 23 mujeres sanas de edad avanzada, voluntarios 24,25 y 26 subgrupos de pacientes en función de la pregunta experimental. Participantes de mayor edad (es decir, mayor de 60 años de edad) pueden tener una respuesta mayor y más sostenida (fiebre alta, una mayor disminución de la presión arterial), y las interacciones de la inflamación inducida por endotoxina con las condiciones comórbidas o medicamentos deben ser considerados en el diseño de estos estudios. Por favor, véase la discusión para más consideraciones en la selección de participantes.

2. Reclutar participantes

  1. Organizar publicidad adecuada según se requiera.
    NOTA: La compensación financiera por el tiempo y la incomodidad del participante se ofrece habitualmente. Esto se debe establecer antes de la contratación y aprobado por un REC / IRB.
  2. Emitir una REC / IRB aprobó Folleto de Información del Participante (PIL) para explicar la naturaleza del estudio, una visión general de laprotocolo, los efectos secundarios esperados y los riesgos asociados a la endotoxina IV a los encuestados que cumplían los criterios de inclusión.
    NOTA: Este debe ser emitido antes de dar su consentimiento para permitir una decisión con conocimiento de causa para participar y para cualquier pregunta o preocupación que debe abordarse por el investigador.

3. obtener el consentimiento informado formal

  1. Obtener el consentimiento por escrito de todos los participantes antes de emprender cualquier procedimiento relacionado con el estudio, incluyendo la evaluación de la salud.
  2. Buscar la confirmación verbal de la retención del participante y la comprensión de la información en el PIL.
  3. Discutir los efectos secundarios de la administración IV de endotoxinas.
    NOTA: En dosis más altas (de 2 - 4 ng / kg) estos incluyen rigores (escalofríos), dolor de cabeza, fotofobia, mialgia, artralgia, náuseas, y en raras ocasiones, vómitos. intensidad de los síntomas de pico se produce alrededor de 1 - 2 horas después de la inyección, disminuir después a la línea de base por la 6 - 8 horas. Sin efe adversa grave o sostenidacts secundaria a la endotoxina a estas dosis han sido reportados. En raras ocasiones, un voluntario puede encontrar el grado de los síntomas inaceptables durante la altura de la respuesta. Los síntomas se pueden aliviar con la administración de paracetamol / acetaminofeno o agentes no esteroides por vía oral o intravenosa (por ejemplo, aspirina, ibuprofeno). Dichos agentes pueden alterar la respuesta inflamatoria y su uso debe ser registrado.
  4. Reafirmar la capacidad de los participantes para retirarse del estudio en cualquier momento sin dar una explicación.

4. Llevar a cabo una "pantalla de la Salud sobre los participantes

NOTA: Esto es para asegurar la ausencia de condiciones médicas no reveladas que los ponen en mayor riesgo de daño por la endotoxina IV. Como objetivo secundario de información relevante para la cuestión experimental se pueden identificar.

  1. Identificar un entorno clínico adecuado y un profesional médico debidamente capacitado para llevar a cabo el examen de salud. </ Li>
  2. Tome una historia clínica completa, incluyendo los antecedentes médicos y sociales del pasado, del pasado y en curso de medicamentos / tratamientos, alimentos novela de salud o por productos farmacéuticos contra, el estado de la alergia y una investigación sobre la presencia de síntomas actuales que pueden sugerir una enfermedad nueva o reciente.
  3. Realizar un examen clínico formal de, como el sistema cardiovascular y respiratorio mínimo,.
  4. Organizar y las investigaciones fundamentales, incluidas la revisión de las observaciones ordinarias (peso, frecuencia cardíaca, presión arterial, frecuencia respiratoria, saturación de oxígeno, temperatura), análisis de sangre (pruebas funcionales hemograma completo, renales, hepáticos y de coagulación), y electrocardiograma de 12 derivaciones.
    NOTA: Las pruebas adicionales que sean necesarios de acuerdo con el protocolo experimental.
  5. Haga que los participantes con antecedentes de interés, el examen y las investigaciones procederá a impugnar IV endotoxina, depende de los criterios de inclusión / exclusión IRB aprobado REC /.
    NOTA: is mejores prácticas para los síntomas detectados recientemente, signos o anomalías en las pruebas que se informó a e investigado por el médico de rutina del participante. Estas personas deben ser excluidos hasta cualquier preocupación ha sido abordado de manera apropiada.

5. Informar a los participantes de proceder a IV endotoxina desafío a;

  1. Notificar al investigador de cualquier nuevo síntoma o enfermedad.
    NOTA: Normalmente, esto impedirá su entrada en el estudio.
  2. Pedir a los participantes llegan en un momento y lugar preestablecido. Asesorar a los participantes llevar ropa cómoda y llevar el entretenimiento.
  3. Pregunte a los participantes de ayunar desde la medianoche (líquidos claros permitidos).
  4. Pedir a los participantes que se abstengan de alcohol y cafeína durante 24 horas antes de la inyección y / o un período predefinido después (opcional y depende del protocolo).

Procedimiento

6. La endotoxina Challenge(Antes de la administración de endotoxina)

  1. Preparar una cama con la cabeza a los 45 °.
    NOTA: Asegurarse de que esta se encuentra en un lugar apropiado para obtener la asistencia clínica y un equipo de reanimación. Por ejemplo, un centro de investigación clínica, sala de anestesia o unidad de cuidados intensivos.
  2. Asegúrese de que el equipamiento clínico y experimental requerida es accesible y funcionamiento.
    NOTA: Esto incluye un esfigmomanómetro, termómetro, pulsioxímetro y, en caso de ser empleado, monitorización cardíaca de 3 derivaciones. Verificar la integridad de un equipo de reanimación local y acceso de oxígeno.
  3. Reconstituir el Centro Clínico de endotoxina de referencia
    1. Añadir 5 ml de agua estéril para inyección, USP (SWI) a un vial previamente no reconstituido del CCRE utilizando la técnica aséptica completa no táctil (ANTT) en todas partes. Los viales contienen 10.000 unidades de endotoxina (UE) (aproximadamente 1 g) en forma de un polvo blanco, se liofilizó.
    2. Coloque la junta vialf CCRE con 5 ml SWI añadió en un agitador vortex durante 1 hora para asegurar la endotoxina adherente a la superficie de vidrio del vial se disuelve por completo.
      NOTA: CCRE no entra en solución con facilidad, a pesar de que parece tener totalmente disuelto.
    3. Dibuje el volumen ajustada al peso correcto de endotoxina (ahora 2000 EU / ml o aproximadamente 200 ng / ml) en una jeringa de 1 ml.
      NOTA: El uso de vidrio o jeringas de polipropileno para minimizar la adherencia (y pérdidas) de la endotoxina a los equipos.
  4. Partícipe
    1. Confirmar consentimiento para proceder con la administración IV endotoxina. Consultar sobre nueva enfermedad, los síntomas y el cumplimiento de las instrucciones específicas del protocolo.
      NOTA: Si existe la preocupación médica o endotoxina incumplimiento, retrasar la administración.
    2. Pídale al participante que se encuentran en el lecho preparado, lo que confirma que se sientan cómodos. Asegurarse de que tienen la vejiga y el intestino anulado.
  5. Obtener acceso vascular. Insertar una cánula intravenosa bajo ANTT para la administración de endotoxina, y si se incluye en el protocolo, líquidos intravenosos.
  6. Colocar una segunda línea intravascular en curso para extracción de sangre venosa para evitar puñalada repetido. Inserte esta vía intravenosa y conectarse a una llave de 3 vías (con o sin extensión) para facilitar la extracción de sangre y rubor.
    NOTA: Como alternativa, para la monitorización continua de la presión arterial y la adquisición de muestras, sitio de una línea intra-arterial. Esto requiere una mayor experiencia para la inserción y existe un mayor riesgo de complicaciones locales.
    1. Para en curso extracción de sangre mediante una cánula intravenosa, utilizar un calibre 18 o mayor diámetro de la cánula junto con una ubicación en el pliegue del codo para evitar la hemólisis y coagulación. IV administración de líquidos ayudará a mantener la permeabilidad.
      NOTA: La selección del tipo de inserción de la cánula intravascular y el sitio debe tener lugar de acuerdo con la practicante individual y participante preferencia. Líneas intra-arteriales se colocan tradicionalmente en la arteria radial o femoral con la instilación antes de anestésico local (por ejemplo, 1% de lidocaína).
  7. Extraer sangre para pruebas de línea base sobre la inserción de la primera o segunda línea. Desechar los primeros 5 ml de sangre (que ocupan espacio muerto dentro de la cánula y conectores) antes de obtener sangre para el muestreo. Lave el catéter con 10 ml de cloruro de sodio al 0,9% después de la extracción de sangre.
    NOTA: El volumen de extracción de sangre y la manipulación de las muestras será determinado por el protocolo experimental y los procedimientos de laboratorio locales.
  8. Adjuntar monitorización clínica como apropiado (por ejemplo, monitorización cardíaca 3-plomo se emplea normalmente con dosis más alta desafía 2-4 ng / kg).
  9. De registro de línea de base las observaciones clínicas de rutina como se ha indicado en el punto 4.4 en un gráfico de signo vital apropiado. La puntuación de los síntomas subjetivos (por ejemplo, el uso de escalas analógicas visuales para el dolor de cabeza, mialgia,etc.), además, se debe realizar para controlar la experiencia de los participantes.
  • la administración de endotoxina
    1. Enjuague la cánula intravenosa con cloruro de sodio 0,9% para asegurar la cánula está situada correctamente y de patentes.
    2. Administrar la dosis preparada previamente, ajustada al peso del CCRE reconstituido a través de la misma cánula intravenosa. Inyectar el bolo (<2 min) la dosis en una llave de 3 vías en el centro de la línea IV.
    3. Enjuague con cloruro de sodio 10 ml 0,9% para asegurar que todos CCRE entra en la circulación.
      NOTA: Para administrar un infusiones continuas inyectan la endotoxina en un volumen conocido de diluyente, por ejemplo, 100 ml de cloruro de sodio 0.9% para alcanzar una concentración predeterminada, y infundir la solución resultante a una velocidad establecida (volumen / tiempo).
  • 7. Seguimiento, Observación y dibujar Muestra

    1. Seguir los participantes sometidos a endotoxina IV durante un mínimo de 6 horas después del bolo hacercantar o para la duración de una infusión. Haga que un médico con experiencia cualificada realizar este paso.
    2. Registrar y analizar los signos vitales y las observaciones clínicas en un mínimo de una vez / hr. La monitorización continua como un monitoreo cardíaco de 3 derivaciones, además, puede llevarse a cabo.
      NOTA: Los investigadores deben tener en cuenta que a dosis mayores de bolo (2 - 4 de ng / kg) reacción vasovagal pueden provocar pausas cardíacos. Estos son más frecuente 30 min a 2 horas después de la inyección y no son malignos (véase la discusión para más detalles).
    3. Llevar a cabo la puntuación de los síntomas subjetiva a discreción del investigador.
    4. Administrar 2-3 L de cristaloides (por ejemplo cloruro de sodio al 0,9% o solución de Hartmann) durante 6-8 horas después de la administración en bolo de 2 - 4 ng / kg.
      NOTA: No existe una norma aceptable para la administración de los fluidos anteriormente mencionados. Seguridad de los participantes es de suma importancia. Esto proporciona la rutina de líquidos de mantenimiento y rep volumenlacement (para el período mantuvo nada por boca y un aumento de las pérdidas insensibles debido a la temperatura corporal y la frecuencia respiratoria). También pueden contrarrestar el riesgo de arritmias cardiacas (véase el debate).
    5. Obtener muestras de pre-determinados necesarios para responder a la pregunta experimental.
      Nota: Estos tradicionalmente incluyen, pero no se limitan a, sangre y orina. El momento, el número y volumen de las muestras deben limitarse al mínimo necesario para obtener datos precisos y han sido aprobados por el REC / IRB. Un muestreo más frecuente puede ser necesario en ciertos puntos de tiempo (por ejemplo, cada 30 min) para asegurar el pico (o valle) valores no se pierden. Los cálculos de volumen de sangre tomada deben dar cuenta de la sangre desechada durante la retirada del espacio muerto.
    6. muestras de proceso según sea necesario.

    8. Fin del Procedimiento

    1. Haga que el médico que atiende a asegurar que los síntomas de los participantes han resuelto y que sus observaciones son tendencia a(todos los parámetros alterados, por ejemplo, elevada tasa cardiaca y la temperatura, lo que demuestra la reducción constante hacia los valores basales) normal antes de sancionar a la final de la observación y posterior descarga.
      NOTA: Después de la inyección en bolo de 2 - síntomas CCRE 4 ng / kg normalmente totalmente Abate en un 6 - 8 horas. observaciones individuales siguen cursos temporales superpuestas pero discretos. Estos han regresado a la línea base normalmente por 10 a 12 hr. La infusión continua requiere un período de observación como síntomas y signos vitales no va a disminuir inmediatamente después de la cesación de la administración de endotoxina más tiempo.
    2. Retire todos los equipos de monitoreo y líneas intravasculares, lo que garantiza la hemostasia.
    3. Confirmar que el participante está feliz de volver a casa y tiene los datos de contacto del investigador en caso de cualquier preocupación.
      NOTA: Se considera la mejor práctica para contactar con el participante al día siguiente para comprobar su estado de salud y vigilar cualquier secuelas.

    Representative Results

    Las diversas consecuencias, multi-sistema de administración de endotoxina IV Recientemente se han revisado exhaustivamente y no serán tratados en su totalidad aquí (para más detalles ver 17-19,27). En lugar de un breve resumen de la gama y la aplicabilidad del modelo se proporcionará junto con los datos primarios relacionados con el régimen de dosificación de bolo-clásico (2 ng / kg). Un diagrama esquemático que ilustra la línea de tiempo de tal experimento se proporciona en la Figura 1.

    Figura 1
    Figura 1:. Esquema Representante de bolo IV endotoxina Protocolo Desafío Después de la llegada, el consentimiento del participante para proceder debe ser confirmada junto con su estado de salud y el cumplimiento del protocolo (en ayunas, la abstención de alcohol, etc.). Después de la inserción de líneas intravasculares, attachment de monitoreo y recopilación de observaciones y muestras clínicas basales, una dosis ajustada al peso del CCRE reconstituida se administra. La monitorización clínica durante un mínimo de 6 - 8 horas es obligatorio. Las muestras de sangre, más comúnmente, se pueden tomar en pre-seleccionados los puntos de tiempo. Líquidos intravenosos cristaloides se dan comúnmente, en este caso 1 l durante 2 horas, seguido de 1 l durante 6 hr. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

    El efecto de la endotoxina IV depende de la dosis seleccionada y el método de administración (bolo vs. infusión). Un bolo de 2 - 4 ng / kg provoca de forma fiable las características del síndrome de respuesta inflamatoria sistémica con la temperatura central elevada, la frecuencia cardíaca y de glóbulos blancos (WBC) 16. Esto va acompañado por la presencia de los mediadores humorales de la inflamación incluyendo pro y hormigacitoquinas i-inflamatorias, proteínas de fase aguda (por ejemplo, proteína C reactiva) (ver Figuras 2 y 3) y la activación del eje hipotálamo-hipofisario 28 y tanto la pro-coagulatory y sistemas fibrinolíticos 29. El metabolismo en los tejidos centrales y periféricos se altera y múltiples alteraciones funcionales de órganos específicos provocó 19,30. Los participantes experimentan una variedad de síntomas similares a la gripe 'que el pico de intensidad alrededor de 1 - 2 horas y en gran medida Abate por 6 horas (ver Figura 4). La "dosis alta" protocolo de bolo induce una respuesta cualitativamente consistente, pero cuantitativamente variable en voluntarios 31.

    Figura 2
    Figura 2: Perfil clínico de observación del cambio en los signos vitales después de la administración de bolo del Centro Clínico de referencia endotoxina 2 n.g / kg (mediana con IQR, n = 10). La frecuencia respiratoria (RR, respiraciones por minuto, A), pulso (latidos por minuto, B), la presión arterial sistólica (PAS, mmHg, C) y (° C, a través de termómetro timpánico, D) se visualiza la temperatura. PAS no se cayó debido a la administración de líquidos por vía intravenosa, el pequeño aumento probablemente refleja el aumento del flujo simpático. La hora se muestra en el eje x (h después de la administración de endotoxina). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

    figura 3
    Se observan celular y humoral Respuesta alteraciones consistentes en el recuento total de leucocitos, incluyendo neutrofilia transitoria, (A) junto con indicadores clínicos de uso general de inflammatio: Figura 3.n tales como la proteína C reactiva (B). Cuantitativamente variadas, pero cualitativamente conservadas alteraciones en las concentraciones circulantes de citoquinas en plasma se producen después de endotoxina IV. TNFa (C) e IL-6 (D) se muestran como ejemplos. Toda la administración de datos post-bolo de Clínica Centro de endotoxina de referencia 2 ng / kg (mediana con IQR, n = 10. concentración de citoquinas representa la media de 2 repeticiones técnicos / individuales en cada punto de tiempo). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

    Figura 4
    Figura 4:. Síntoma perfil de síntomas acumulativa resultado anotado en el pre-determinados puntos de tiempo después de la administración de bolo of Clinical Center endotoxina de referencia 2 ng / kg (mediana con IQR, n = 10). Los participantes se les pidió to marcar la gravedad de dolor de cabeza, escalofríos, dolor muscular, náuseas en escalas analógicas visuales. (0 - 10, puntuación máxima 40) Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

    Endotoxina 'de dosis baja' en contraste tiene un efecto mucho más diversa en los individuos y puede ser utilizado para explorar las diferencias interindividuales en la respuesta inflamatoria 31. La administración de 0,06 - 0,2 ng / kg a través de cualquiera de bolo o infusión induce 2 - 10 veces los aumentos de citoquinas plasmáticas acordes con los observados en las enfermedades inflamatorias crónica de bajo grado 32. Tales protocolos pueden tener un papel clave en la exploración de la contribución de la inflamación y las vías que regulan a varias condiciones cardiovasculares y metabólicas complejas 27.

    Discussion

    Como se ha demostrado aquí y se describe completamente en los últimos artículos de revisión, el desafío IV endotoxina humana es una plataforma experimental único que proporciona una visión de las vías inflamatorias que son la base de una amplia gama de enfermedades humanas. Permitir que el controlado de inducción, reproducible de la inflamación sistémica, el modelo permite el acceso a las fases iniciales de la cascada inflamatoria, la eliminación de posibles factores de confusión.

    las respuestas de los participantes pueden ser moduladas con respecto a la gravedad y duración, así como la influencia genómico en su presentación fenotípica evaluado. Por otra parte, el modelo puede actuar como un banco de pruebas para la terapéutica, no sólo aquellos en contra de la propia ligando LPS, pero LPS inducido por las vías y mediadores de las fases aguda y la resolución de la inflamación de señalización. Esto puede incluir agentes dirigidos a la restauración de la tolerancia a la endotoxina, un estado hiporreactivo del sistema inmunológico que tiene similitudes a la enfermedad-i críticonduced inmunoparálisis 33,34 capaz de replicar las características clave de agudos 16 y 27 de la inflamación crónica no sólo en un nivel fisiológico / funcional sino también un transcriptómica un 35, IV endotoxina desafío aparentemente tiene un papel clave que desempeñar en la traducción de los descubrimientos científicos básicos a la práctica clínica. Cuando se combina con la investigación dirigida en modelos animales adecuados capaces de reproducir más de cerca las respuestas fisiopatológicas de estados de enfermedad específicos (por ejemplo, la ligadura cecal y punción murino y sepsis) este paradigma de investigación puede ser especialmente potente.

    Seguridad de los participantes en cualquier modelo voluntario humano sano es de suma importancia. Desafío IV endotoxina se ha administrado en el rango de dosis más alta de 2 - 4 ng / kg a miles de personas con, a nuestro conocimiento y otros autores, sin acontecimientos adversos graves o permanentes (comunicación personal, el Dr. Anthony Suffredini) 19. de noSin embargo aisladas e cuentas de reacciones vagales graves han sido reportados 36,37. La etiología presumiblemente representa en reposo alta del tono vagal, la depleción de volumen después de un ayuno durante la noche, y la liberación de catecolaminas con la aparición de fiebre, escalofríos y síntomas, que culmina en una exagerada del reflejo de Bezold-Jarisch. Este riesgo puede ser mejorada mediante la exclusión de las personas con Syncopy anterior vasovagal o una inclinación positivo de la prueba, y el volumen de carga con líquidos intravenosos antes y durante el reto endotoxina 37. Los investigadores que emplean altas dosis de endotoxina desafío (especialmente 4 ng / kg) debe ser contundente del riesgo de bradicardia y / o pausas cardíacos, advertir a los participantes de su rara pero posible aparición, realizar un seguimiento apropiado, y tenga un equipo de reanimación fácilmente disponible. Otros criterios de exclusión, además de las descritas en el protocolo, pueden ser necesarios depende de la pregunta experimental. Por ejemplo, si bien es prudente excluir aquellos que tienen participated en otros ensayos clínicos o experimentado cirugía / trauma en los últimos tres meses, la restricción de la entrada (o el uso de un paralelismo grupos no es un diseño cruzado en los estudios de intervención) para los que han participado anteriormente en ensayos de desafío IV endotoxina puede también se requeriría si la respuesta inmunológica se ha de evaluar: la tolerancia a la endotoxina que persiste durante un período de tiempo incierto in vivo 38,39.

    Varias limitaciones son evidentes con el modelo. Se lleva a cabo tradicionalmente en sanos, jóvenes voluntarios varones no-representativa de la población clínica. No se requieren intervenciones de las consecuencias fenotípicas de la administración de endotoxina por resolver. la inyección de LPS purificada proporciona una exposición a un solo ligando de TLR, en contraposición a varios restos inmunogénicos en un patógeno vivo. Por necesidad ética solamente una respuesta inflamatoria relativamente modesto puede ser obtenido. La mímica de cada característica fisiopatológica de disease no se logra 40. Así, "ninguna expectativa de que el modelo se replica completamente el estado clínico de la infección severa, localizada o sistémica gramnegativos es un-garantizada" 18.

    Podríamos argumentar sin embargo, que la fortaleza del modelo no se encuentra en la extrapolación inadecuada al entorno clínico, pero en el interrogatorio de los aspectos fisiológicos, hematológicos, inmunológicos, neuroendocrino y la respuesta metabólica de las células competentes y sistemas de órganos a un estímulo inflamatorio clave. reflexivo interpretación de las alteraciones transitorias provocadas por la administración de endotoxina y su modulación por provocación farmacológica ha sido, y seguirá siendo, informativo en el diseño de nuevas terapias y predecir su eficacia.

    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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    La endotoxina intravenosa Challenge en seres humanos sanos: una plataforma experimental para investigar y modular la inflamación 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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