De effecten van verschillende vasopressors op het aangeboren immuunsysteem tijdens experimentele humane endotoxemie, een pilot proof-of-principle studie.

Septische shock is een belangrijke medisch probleem met een hoog sterftecijfer
en de toenemende incidentie. Massale productie van pro-inflammatoire mediatoren
kan resulteren in hemodynamische instabiliteit, stollingsstoornissen en
orgaanfalen. Eerdere strategieën gericht op remming van pro-inflammatoire
mediatoren hebben geen gunstige effecten laten zien. Dit kan te wijten zijn aan
het feit dat de meerderheid van septische patiënten niet bezwijken aan de
initiële pro-inflammatoire "hit", maar op een later tijdstip overlijden in een
ernstige immunosuppressieve staat. Deze zogenaamde 'immunoparalyse ", welke
patiënten uiterst kwetsbaar maakt voor secundaire infecties, is het resultaat
van de activering van contra-regulatoire anti-inflammatoire pathways als
reactie op de eerste pro-inflammatoire response. Immunoparalyse wordt steeds
meer erkend als de overheersende immuunreactie tijdens sepsis. Als gevolg
hiervan moet het behoud van immuun functie een pijler zijn in nieuwe
behandelingsstrategieën voor sepsis patiënten.

Noradrenaline is een catecholamine en is de standaardbehandeling voor de
verbetering van de hemodynamische parameters en orgaanperfusie in septische
shock. Echter, catecholamines bezitten uitgesproken immunomodulerende effecten
die voornamelijk zijn bestudeerd in adrenaline. Het is aangetoond dat
adrenaline een krachtige remmer is van LPS-geïnduceerde productie van TNF-α.
Tevens verhoogt adrenaline de productie van anti-inflammatoire IL-10 in vitro,
evenals in dier- en mens gebonden proefmodellen van inflammatie. Bovendien
hebben wij onlangs aangetoond dat endogeen verhoogde productie van adrenaline
bij de mens krachtig de ontstekingsreactie onderdrukt, wederom door verhoogde
productie van het anti-inflammatoire cytokine IL-10.
De effecten van noradrenaline, een potente α-adrenerge agonist die ook β
affiniteit bezit, op het immuunsysteem zijn minder uitgebreid bestudeerd: geen
in vivo (dier of mens) studies zijn tot op heden uitgevoerd. Desalniettemin
hebben in vitro studies aangetoond dat noradrenaline de LPS geïnduceerde
pro-inflammatoire cytokineproductie net zo krachtig remt als adrenaline.

Gezien de belangrijke rol van immunoparalyse bij patiënten met septische shock
en anti-inflammatoire effecten van catecholaminen, is het essentieel om het
huidige vasopressor beleid bij septische shock te toetsen. Daarvoor is
onderzoek nodig naar de immunomodulerende effecten van noradrenaline bij mensen
in vivo. Daarnaast is het van belang om de effecten op het immuunsysteem in
vivo te evalueren van mogelijk alternatieve vasopressoren, namelijk
phenylefrine en vasopressine.

In deze studie willen we onderzoeken of noradrenaline inderdaad een
immunosuppressief effect bewerkstelligt bij de mens in vivo. Tevens willen we
dit effect vergelijken met de werking van fenylefrine en vasopressine op het
immuunsyseem.

Primaire doelstelling:
Om te onderzoeken of noradrenaline immunomodulerende effecten bewerkstelligt
bij de mens in vivo na toediening van LPS. Dit wordt bepaald door plasma
niveaus te vergelijken van verschillende pro- en anti-inflammatoire cytokines
tussen een groep die noradrenaline ontvangt en een groep die een placebo (0,9%
NaCl) infusie ontvangt.

Secundaire doelstellingen: Er zijn 5 secundaire doelstellingen:
1. Het bepalen van de mate van immunomodulerende effecten van phenylefrine en
vasopressine in de mens in vivo tijdens de experimentele endotoxemie. Daarvoor
worden plasmaconcentraties van verschillende cytokines vergeleken tussen de
phenylefrine en vasopressine groepen en de placebogroep.
2. Om de effecten van de verschillende vasopressoren op het reactievermogen van
leukocyten op verschillende inflammatoire stimuli ex vivo te bepalen.
3. Om de effecten van de verschillende vasopressoren op het fenotype van
circulerende monocyten (bijv expressiepatroon van celoppervlakreceptoren met
behulp van flowcytometrie) te bepalen.
4. Om de effecten van de verschillende vasopressoren op inflammatoire cascade
(met behulp van qPCR / microarrays / RNA sequentie) te bepalen.
5. Om de effecten van de verschillende vasopressoren op LPS-geïnduceerde
klinische symptomen (ziekte score) en hemodynamische / temperatuurveranderingen
bepalen.

Een gerandomiseerde enkelblinde placebo-gecontroleerde pilotstudie bij gezonde
vrijwilligers
In deze studie zullen we 40 proefpersonen includeren. Er zullen vier groepen
worden gemaakt waarin LPS toediening wordt gecombineerd met infusie van
noradrenaline, phenylefrine, vasopressine of placebo:

1. noradrenaline groep: een groep van 10 proefpersonen die noradrenaline 0,05
gg / kg / min infusie ontvangt gedurende 5 uur, beginnend 60 minuten voor
toediening van LPS.
2. De fenylefrine groep: een groep van 10 proefpersonen die fenylefrine 0,5 ug
/ kg / min infusie ontvangt gedurende 5 uur, beginnend 60 minuten voor
toediening van LPS.
3. De vasopressine-groep: Een groep van 10 proefpersonen die vasopressine 0,04
IU / min infusie ontvangt gedurende 5 uur, beginnend 60 minuten voor toediening
van LPS.
4. De placebogroep: Een groep van 10 proefpersonen die NaCl 0,9% infusie
ontvangt gedurende 5 uur, beginnend 60 minuten voor toediening van LPS.

Twee uur voor LPS toediening zullen proefpersonen worden opgenomen op de onderzoekseenheid van de Intensive Care afdeling. Een veneus infuus (fossa cubiti) wordt geplaatst. Daarnaast zal een arteriële katheter (slagader) geplaatst worden na plaatselijke verdoving met lidocaïne 2%. Een uur voorafgaand aan LPS toediening zullen personen een continue infusie van noradrenaline, fenylefrine, vasopressine of placebo gedurende 5 uur (voor doseringen zie onderzoeksopzet). Op T = 0 wordt 2 ng / kg LPS worden intraveneus toegediend. Proefpersonen zullen worden gecontroleerd tot 8 uur na LPS toediening, waarna alle catheters worden verwijderd en de proefpersonen naar huis kunnen gaan.

Bij alle proefpersonen zal een medische screening (30 minuten) worden
uitgevoerd met een medisch interview, lichamelijk onderzoek en ECG. Tevens zal
screenend bloedonderzoek worden verricht.
Proefpersonen zullen experimentele LPS toediening ondergaan. Verder zal voor
het onderzoek een veneuze catheters worden geplaatst voor constante toediening
van de medicijnen, vloeistoffen en LPS. Vrijwilligers zullen worden opgenomen
en gecontroleerd op de onderzoekseenheid van onze intensive care unit voor 10
uur en krijgen daar een arteriële lijn voor controle van de bloeddruk en om
bloedafname te vergemakkelijken. Tot slot zal een veneus infuus worden
geplaatst .
Noradrenaline, fenylefrine en vasopressine kunnen in theorie hypertensie
veroorzaken als ze worden toegediend aan normotensieve proefpersonen (cq.
gezonde vrijwilligers). Echter, er is uitgebreid onderzoek verricht naar het
toedienen van deze geneesmiddelen bij gezonde vrijwilligers en tot op heden
zijn er geen ernstige bijwerkingen, geen ernstige hypertensie en geen lange
termijn effecten beschreven. Gezien de lage dosering en korte duur van de
vasopressortoediening is het mogelijk om gebruik te maken van een veneus
infuus, conform eerdere studies met proefpersonen en vasopressors.
De toediening van LPS induceert griepachtige symptomen gedurende ongeveer 4-6
uur. Met dit model van systemische ontsteking is reeds 10 jaar ervaring op onze
afdeling en duizenden proefpersonen in verschillende onderzoekscentra
wereldwijd hebben deelgenomen aan experimentele endotoxemie trials. Gedurende
endotoxemie zullen proefpersonen gemonitord worden onder constante begeleiding
van een arts en verpleegkundige met continue bewaking van de bloeddruk
(intra-arterieel) en hartslag (ECG). Het LPS toedieningsprotocol en de
bijbehorende risico's zijn identiek aan eerdere endotoxemie studies uitgevoerd
in ons instituut. Verder wordt randomisering uitgevoerd op een wijze die
garandeert dat LPS niet wordt toegediend aan meerdere personen met dezelfde
interventie op één dag. In totaal zal een maximum van 350 ml bloed worden
afgenomen tijdens de studie. Dit is vergelijkbaar met eerdere studies en niet
eerder resulteerde dit in ernstige bijwerkingen. Vrijwilligers zullen niet
direct profiteren van deelname aan de studie. Een proefpersoonvergoeding is
voorzien.