Intravenous administration of endotoxin reliably elicits dose-dependent physiological and immunological alterations consistent with several pathological states. This reductionist approach permits the investigation, modeling and experimental modification of systemic inflammation and its downstream effects in man.
تفعيل مسارات التهابات يمثل آلية مركزية في الحالات المرضية متعددة حادة ومزمنة. تسبب إما عن طريق الممرض أو المرتبطة ضرر الأنسجة الزخارف الجزيئية، المسارات البيوكيميائية مشتركة تؤدي إلى تغيرات فسيولوجية والمناعية بعد متغير الحفاظ عليه. ومن المتوقع أن يحقق التقدم علاجية جديدة تشريح وتحديد المحددات والآليات الكامنة وراء التباين المظهري ردا على ذلك.
الوريد (IV) إدارة الذيفان الداخلي (سلبية الغرام lipopolysaccharide في البكتيري)، وتول مثل مستقبلات محددة 4 ناهض، وتمثل نموذجا في الجسم الحي من الالتهابات في الإنسان. المعاهد الوطنية للصحة السريرية مركز المرجعي الذيفان الداخلي (CCRE، كولاي O: 113: H10: K سلبي) يعمل على توليد موثوق وبتكاثر الأوعية الدموية، أمراض الدم، والغدد الصماء، والآثار الوظيفية المناعية والجهاز الخاصة التي موازاة ذلك، بدرجات متفاوتة،تلك التي ظهرت في المراحل المبكرة من الحالات المرضية. تغيير الجرعة (،06-4 نانوغرام / كغ) والوقت على نطاق التعرض (البلعة مقابل التسريب) يسمح تكرار إما التهاب حاد أو مزمن، ومجموعة من شدة أن أثارت، مع الجرعات الكبيرة (2-4 نانوغرام / كغ ) كثيرا ما تستخدم لخلق حالة "مثل تعفن الدم". أنشئت وقد بالإضافة إلى أن تدار المركبات الطبية الجديدة قبل أو بعد الذيفان الداخلي التعرض لتقدير تأثيرها على تتالي الالتهابات. وعلى الرغم من القيود في نطاق والتعميم، البشري التحدي الرابع الذيفان الداخلي يوفر منصة فريدة لاكتساب رؤى الآلية في الاستجابات الفسيولوجية محرض ومسارات للالتهابات. يعملون بعقلانية قد تساعد ترجمة هذه المعرفة إلى الابتكارات العلاجية.
التهاب اختلاف المسببات، شدة ومدة يشكل عنصرا مركزيا في علم الأمراض من أمراض متعددة. بدءا من دول الأمراض الخطيرة مثل تعفن الدم أو الصدمة حيث يسود الحاد، التهاب يدم طويلا نسبيا، إلى الأمراض المزمنة بما في ذلك نوع 2 من داء السكري، وتصلب الشرايين ومرض الزهايمر حيث تعتبر لهجة تحريضية المستمر لمستويات منخفضة عاملا مرضية، مسارات التهابات dysregulated هي محركا رئيسيا للاعتلال العالمي وفيات 1،2.
يبدأ التهاب بسبب وجود أنماط المرتبطة الممرض الجزيئية (PAMPs) أو أنماط يرتبط خطر الجزيئية (DAMPs) – مكونات عادة داخل الخلايا أفرج عن طريق تلف الأنسجة 3-5. هذه الحفظ الجزيئي الزخارف ربط مستقبلات التعرف على الأنماط (PRRs) مثل تول مثل مستقبلات (TLRs) وجدت على الخلايا الظهارية وخلايا بطانة الأوعية الدموية وتلك التي تميز الكلية المناعية الفطريةتيم، لتحريك المشتركة الإشارات بين الخلايا المصب مسارات 6. تفعيل عامل النسخ النووي العامل النووي كيلوبايت، من بين أمور أخرى، يؤدي إلى نسخ من الجينات التي تكود السيتوكينات الموالية للالتهابات التي تحدد تتالي الالتهابات 7.
التهاب يدفع كل من المؤثرات المحلية والنظامية تهدف إلى عزل وإزالة إهانة الأولية. وتشمل التعديلات المحلية تصل التنظيم من علامات الالتصاق، وإطلاق سراح chemokine، توسع الأوعية وزيادة نفاذية الأوعية الدموية لتسهيل الفطرية هجرة الخلايا المناعية. يتم تنشيط أيضا أنظمة مكملا وتجلط الدم. للنظام، لوحظ متعددة التغيرات الفسيولوجية في أعضاء معينة، مدبرة عبر شبكة الغدد الصم العصبية. زيادات كبيرة في الوساطة الخلطية تحدث وملامح خلية تعميم يغير بشكل جذري. قد يكون فشل التهاب لوقف والتوازن إلى إعادة تأسيس نظرا لاستمرار وجود المحفزات بدء أوفشل قرار مخصص مسارات 8. هذه الآليات الفعالة، غالبا ما تتولى تنسيق وسطاء الدهون قد يكون أنفسهم الإمراض 9،10.
التحقيق في الاستجابة الالتهابية والخطوات التنظيمية الرئيسية في السكان السريرية يمثل تحديا. الديموغرافي (العمر، الجنس، العرق)، الزماني (وقت بداية، ومدة التعرض) والتباين السريرية (نوع من المحفزات بدء وشدة الإهانة، وعبء شارك في الاعتلال، والتدخل العلاجي) تعرقل الوصول إلى المسارات البيولوجية الأساسية. وكان الحل التقليدي لاستخدام النماذج الحيوانية. وعلى الرغم من منح مزايا متعددة، التشابه الأساسي في الفيزيولوجيا المرضية البشري 11،12 وأهمية إنتاجها، تعرضت لتدقيق متزايد 13-15. بديل هو استخدام النماذج الاختزالية الإنسان.
وضعت في أواخر 1960s، عن طريق الوريد (IV) إدارة الذيفان الداخلي للإنسان تتيح منصة حيوية من خلالهالاكتشاف ورسم مسارات والتهابات محتملة المخدرات 16-19. الذيفان الداخلي (التي تستخدم بشكل مترادف مع lipopolysaccharide في [لبس]] في هذه المقالة) هو ناهض TLR4 قوية أن يتسبب في تتالي الالتهابات بطريقة تعتمد على الجرعة. حقن إما بلعة أو التسريب عليه وبالتالي يمكن استخدامها لنموذج سواء على مستوى منخفض والالتهابات معتدلة من اختلاف المدة. تسمح الاستجابة الالتهابية الناتجة قصيرة الأجل تقييم مكون واحد من معقد للغاية التفاعل المضيف الممرض الذي يتطور خلال العدوى البكتيرية. وإن لم تكن نموذجا للصدمة، والرابع التحديات الذيفان الداخلي يثير استجابات التي تظهر لتكرار المراحل المبكرة من العدوى. القضاء بين الأنواع الحواجز متعدية ومحاكاة بدقة النمط الظاهري السريري نوعيا إن لم يكن كميا، أنه يتيح تفسير في الوقت الحقيقي من التأثيرات الالتهابية والنتائج وفرصة لاختبار التدخلات. ويمكن أيضا أن تدار الذيفان الداخلي endobronchiallص 20، الأدمة 21 أو بالاشتراك مع الرابع LPS 22 إلى استكشاف الاستجابات الالتهابية المحلية في أماكن مختلفة. وتشمل منهجيات بديلة تستخدم على نطاق واسع أقل ضخ السيتوكينات القريبة الموالية للالتهابات مثل عامل نخر الورم α (TNFα) وانترلوكين (IL) 6 19. لن يتم مناقشة هذه مزيد من هنا.
كما هو موضح هنا وصفا كاملا في مقالات المراجعة الأخيرة، البشري التحدي الرابع الذيفان الداخلي هو منصة تجريبية فريدة توفير نظرة ثاقبة على مسارات التهابات التي تكمن وراء مجموعة واسعة من الأمراض التي تصيب البشر. السماح للرقابة، والحث استنساخه من الالتهابات، يسمح نموذج الوصول إلى المراحل الأولى من سلسلة التهابات، والقضاء على عوامل خارجية محتملة.
قد يكون منظم ردود المشاركين فيما يتعلق شدة ومدة، والتأثير الجيني على العرض الذي قدموه المظهري تقييمها. وعلاوة على ذلك، فإن النموذج قد يكون بمثابة اختبار سريرا للعلاجات، وليس فقط تلك ضد يجند LPS نفسها، ولكن LPS الناجم عن مسارات الإشارات وسطاء كل من المراحل الحادة وقرار من الالتهابات. ويمكن أن تشمل هذه العوامل التي تستهدف استعادة التسامح الذيفان الداخلي، دولة hyporesponsive من الجهاز المناعي التي تحمل أوجه شبه حاسم المرض طnduced immunoparalysis 33،34 قادرة على تكرار الملامح الرئيسية لكلا الحاد والمزمن 16 27 التهاب في ليس فقط / مستوى وظيفي الفسيولوجية ولكن أيضا transcriptomic واحدة 35، والرابع التحدي الذيفان الداخلي لديها على ما يبدو دورا رئيسيا في ترجمة الاكتشافات العلمية الأساسية إلى الممارسة السريرية. عندما يقترن إلى التحقيق وجهت في نماذج حيوانية مناسبة قادرة على تكرار أكثر عن قرب الإجابات المرضية من الحالات المرضية محددة (على سبيل المثال، ربط الأعور الفئران وثقب وتعفن الدم) قد يكون هذا النموذج إينفستيغأيشنل قوية بشكل خاص.
سلامة المشاركين في أي نموذج على متطوعين من البشر صحي أمر بالغ الأهمية. وقد تدار التحدي الرابع الذيفان الداخلي في نطاق جرعة أعلى من 2-4 نانوغرام / كغ للآلاف من الأفراد مع، لدينا وغيرها من الكتاب المعرفة، أي أحداث سلبية خطيرة أو دائمة (الاتصالات الشخصية، والدكتور أنتوني سوفرديني) 19. لاتم الإبلاغ عن البريد حسابات لكن معزولة من ردود الفعل العصب الحائر شديدة 36،37. المسببات يمثل يفترض عالية يستريح مبهمية لهجة، ونضوب حجم بعد الصيام بين عشية وضحاها، وإطلاق الكاتيكولامينات مع بداية الحمى والرعشة والأعراض، وبلغت ذروتها في منعكس بيزولد ياريش مبالغ فيه. يمكن تحسينها من هذه المخاطر من خلال استبعاد الأفراد مع syncopy سابقة وعائي مبهمي أو إيجابية إمالة اختبار، وحجم التحميل مع السوائل الوريدية قبل وأثناء التحدي الذيفان الداخلي 37. وينبغي أن يكون الباحثون استخدام جرعة عالية من الذيفان الداخلي التحدي (خصوصا 4 نانوغرام / كغ) مقنع من مخاطر بطء القلب و / أو توقف القلب، وتحذير المشاركين من حدوثها نادر ولكن محتملة، وتوظيف الرصد المناسب، ولها أجهزة الإنعاش متاحة بسهولة. معايير الاستبعاد الأخرى، بالإضافة إلى تلك التي وصفها في البروتوكول، قد تكون هناك حاجة تعتمد على مسألة تجريبية. على سبيل المثال، في حين أنه من الحكمة استبعاد تلك التي لديها سنوياrticipated في التجارب السريرية الأخرى أو من ذوي الخبرة جراحة / الصدمات النفسية في الأشهر الثلاثة الماضية، وتقييد دخول (أو استخدام موازية مجموعات ليس تصميما عبر أكثر من في الدراسات التدخلية) لتلك التي ينلها سابقا في محاكمات التحدي الرابع الذيفان الداخلي يجوز أيضا يكون مطلوبا إذا استجابة المناعية هو أن يقسم: التسامح الذيفان الداخلي التي تستمر لطول غير معروف من الوقت في الجسم الحي 38،39.
العديد من القيود واضحة مع هذا النموذج. ويضطلع تقليديا في الأصحاء، الشباب المتطوعين الذكور الامم المتحدة وممثلة للسكان السريري. وهناك حاجة إلى التدخلات عن العواقب المظهرية لإدارة الذيفان الداخلي لحلها. يوفر حقن LPS النقي التعرض إلا ليجند TLR واحد، خلافا للعديد من الأنصاف المناعية على الممرض الحية. بحكم الضرورة الأخلاقية قد أثارت سوى الاستجابة الالتهابية متواضعة نسبيا. التقليد الأعمى لكل سمة مميزة المرضية للفردوسلم يتحقق بورصة عمان 40. وهكذا "أي توقع أن نموذج يتطابق تماما حالة سريرية من إصابة شديدة، موضعية أو جهازية سلبية الغرام يتنافى مع ما يبرره" 18.
ونود القول إلا أن قوة نموذج لا تكمن في استقراء غير مناسب لإعداد سريرية، ولكن في استجواب الفسيولوجية، الدموية، المناعية، الغدد الصم العصبية والاستجابة الأيضية لخلايا المختصة وأجهزة الجسم لحافز التهابات الرئيسيين. تفسير مدروس للتعديلات عابرة أثارت من قبل إدارة الذيفان الداخلي وكان التشكيل من خلال التحدي الدوائية، وستظل، مفيدة في تصميم علاجات جديدة والتنبؤ فعاليتها.
The authors have nothing to disclose.
The authors would like to thank Dr. Anthony Suffredini (Critical Care Medicine Department, National Institutes for Health Clinical Center, Bethesda, USA) for his careful review of the manuscript and many thoughtful suggestions. We would also like to thank the National Institutes of Health for making freely available the Clinical Center Reference Endotoxin employed within this study.
JNF and DWG are funded by the Wellcome Trust, which supported the generation of the described data and the publication of this article.
Clinical Center Reference Endotoxin (CCRE, Escherichia coli O:113:H10:K negative) | National Institutes for Health | n/a | GMP Manufactured Endotoxin |
Syringes (1ml, 5ml) | |||
Water for injection | |||
0.9% sodium chloide (sterile, clinical grade) | |||
Intravenous cannulae | Miminum 20G French | ||
Sphygmomanometer | If intraarterial line placed, transduction equipment for invasive blood pressure monitoring | ||
Pulse oximeter | |||
Thermometer | Typmanic, oral or core (rectal, oropharyngeal) | ||
Electrocardiograph machine | |||
Sample collection tubes | As utilized by local clinical laboratory |