Effecten van immunostimulatie met GM-CSF of IFN-γ op immuunparalyse na humane endotoxinemie.
Een parallel gerandomiseerde dubbelblinde placebo-gecontroleerde studie.

Sepsis is een groot medisch probleem met een hoog sterftecijfer. Productie van
pro-inflammatoire mediatoren kan resulteren in hemodynamische instabiliteit,
stollingsafwijkingen en orgaandysfunctie. Eerder onderzochte therapieën voor
sepsis waren gericht op remming van pro-inflammatoire mediatoren. Het grote
merendeel van deze studies hebben geen gunstige effecten van dit soort
therapieën laten zien. Dit zou te wijten kunnen zijn aan het feit dat de
meerderheid van de septische patiënten niet bezwijkt aan de initiële
pro-inflammatoire "hit", maar op een later tijdstip sterven in een ernstige
immunosuppressieve staat. Deze zogenaamde 'immuunparalyse', die patiënten
uiterst gevoelig voor secundaire infecties maakt, is een gevolg van
contra-regulatoire anti-inflammatoire pathways in reactie op de eerste
pro-inflammatoire reactie. Interferon-gamma (IFN-γ) en granulocyte
macrophage-colony-stimulating factor (GM-CSF) zijn medicijnen met een
immunostimulatoire werking. Er is gebleken dat GM-CSF monocyt HLA-DR expressie
en ex vivo endotoxine-geïnduceerde pro-inflammatoire cytokineproductie in
patiënten met ernstige sepsis kan verhogen. Uit recente pilotstudies in
septische patiënten blijkt verder dat langdurige monocytdeactivatie kan worden
verminderd door de behandeling van septische patiënten met immunostimulantia,
zoals GM-CSF en IFN-y. Gecontroleerde, biomarker-geleide studies gericht op het
werkingsmechanisme van immunostimulatoire therapieën in een gestandaardiseerd
model zijn echter nog niet uitgevoerd.
Onze onderzoeksgroep heeft eerder aangetoond dat endotoxine toediening in
gezonde vrijwilligers leidt tot uitgesproken immunosuppressie. Het humane
endotoxinemie model kan zo dus dienen als een gestandaardiseerd model voor
sepsis-geïnduceerde immuunparalyse. Verder hebben tot op heden alle studies de
"immuunstatus" van de patiënt geanalyseerd met behulp van ex vivo stimulatie
van leukocyten of flowcytometrie-analyse van circulerende leukocyten verkregen
uit de immunogecompromitteerde gastheer. Wij hebben onlangs aangetoond dat na
endotoxine toediening, de ex vivo hyporesponsiviteit van leukocyten binnen een
dag verdwenen is terwijl de in vermindering van de vivo respons op endotoxine
minstens 2 weken aanhoudt. Deze data geeft aan dat ex vivo metingen de in vivo
situatie niet nauwkeurig weergeven. In het huidige project willen we de
effecten van IFN-γ en GM-CSF op immuunparalyse na endotoxinemie onderzoeken
(zowel in vivo als ex vivo) in een parallel dubbelblinde placebo-gecontroleerde
gerandomiseerde studie.

Primaire doelstelling: Het primaire doel van de studie is om de effecten van
GM-CSF/IFN-γ vast te stellen op de in vivo immuunparalyse veroorzaakt door
humane endotoxinemie. Dit zal worden bepaald door het meten van plasmaspiegels
van diverse pro-en anti-inflammatoire cytokines en de beoordeling van het
verschil in de LPS-geïnduceerde cytokine respons tussen dag 1 en 7. De primaire
uitkomstmaat is het verschil in de LPS-geïnduceerde toename in de plasma TNF-α
concentratie tussen dag 1 en dag 7 gedurende experimentele endotoxinemie.

Secundaire doelstelling (en): Er zijn 8 secundaire doelstellingen:

1. Het bepalen van de effecten van GM-CSF/IFN-γ op ex vivo gevloeigheid van
leukocyten voor verschillende inflammatoire stimuli.

2. Het bepalen van de effecten van GM-CSF/IFN-γ op monocyt HLA-DR expressie.

3. Het bepalen van de effecten van GM-CSF/IFN-γ op de activatie van nuclear
factor-kB (NF-kB) door reactieve zuurstof- en stikstofradicalen '(ROS en RNS).

4. Het bepalen van de effecten van GM-CSF/IFN-γ op inflammatoire
transcriptionele pathways (dmv microarrays).

5. Het bepalen van de effecten van GM-CSF/IFN-γ op veranderingen in fenotype en
genexpressie veroorzaakt door andere mechanismen dan veranderingen in de
onderliggende DNA-sequentie (dmv epigenetica).

6. Het bepalen van de effecten van GM-CSF/IFN-γ op (subklinische) tubulaire
schade die optreedt tijdens endotoxinemie.

7. Het bepalen van de effecten van GM-CSF/IFN-γ op LPS-geïnduceerde klinische
symptomen (ziektescore) en hemodynamische / temperatuur veranderingen.

8. Het bepalen van de effecten van endotoxine op (subklinische)
diafragmafunctie en de effecten van GM-CSF/IFN-γ op endotoxine-geïnduceerde
diafragma disfunctie.

Parallelle, gerandomiseerde dubbelblinde, placebo-gecontroleerde interventie
pilotstudie in gezonde mannelijke vrijwilligers tijdens herhaalde experimentele
endotoxinemie. Zowel het mechanisme en de mate van herstel van de immuunparalye
kunnen verschillen tussen de GM-CSF en IFN-y. Het gebruik van een parallel
studiedesign stelt ons in staat om de effecten van GM-CSF en IFN-y tegen een
placebo-groep en head-to-head tegen elkaar te bepalen.

Alle proefpersonen (n = 18) krijgen tweemaal een intraveneuze bolus endotoxine (E. coli O:113 LPS, 2 ng/kg) toegediend met een interval van 6 dagen (LPS toediening op dag 1 en 7). Proefpersonen zullen op dag 2, 4 en 6 GM-CSF (4 ug / kg / dag subcutaan, n = 6), IFN-γ (100 ug / dag subcutaan, n = 6) of placebo (NaCl 0,9% subcutaan, n = 6) ontvangen op een gerandomiseerde, dubbelblinde wijze

Bij de screening worden een medisch interview, lichamelijk onderzoek en een ECG
verricht. Verder wordt er bloed geprikt. Toediening van LPS veroorzaakt
griep-achtige symptomen gedurende ongeveer 4 uur. In ons centrum hebben reeds
meer dan 150 mensen LPS toegediend gekregen (meer dan 250 injecties). Er is
daarom veel ervaring met dit model. Wereldwijd wordt het humane
endotoxinemiemodel gezien als een veilig model, er zijn nooit
lange-termijeffecten gerapporteerd. Toediening van GM-CSF en IFN-γ leidt niet
tot bijwerkingen in gezonde vrijwilligers. Er wordt een slokdarmkatheter
geplaatst voor de meting van twitch transdiafragmale druk. Om twitch
transdiafragmale druk op te wekken zal cervicale magnetische stimulatie worden
uitgevoerd. In totaal zal 600 ml bloed worden afgenomen gedurende 8 dagen in de
studie en er zal urine worden verzameld. De vrijwilligers hebben geen direct
voordeel van de studie. Er wordt op de experiment dag een arterieel en veneus
infuus geprikt. Hierbij zou een hematoom kunnen ontstaan. Tevens zijn
tintelingen in een vinger beschreven. Proefpersonen hebben geen direct voordeel
van deelname aan de studie. Er zal een vergoeding worden betaald.