JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

מוצג פרוטוקול לביצוע אתגר במתקן תא חשיפה לאלרגנים (AEC). AECs הוכיחו את עצמם ככלים בטוחים ויעילים להשראת תסמינים אלרגיים או כנקודת קצה בבדיקת היעילות של אימונותרפיה לאלרגנים בשל יכולתם לשמור על ריכוזי חלקיקים יציבים ותנאי הסביבה.

Abstract

תאי חשיפה לאלרגנים (AECs) הם מתקנים קליניים המאפשרים חשיפה של המשתתפים לחלקיקים אלרגניים ולא אלרגניים הנישאים באוויר. הם מספקים ריכוזי חלקיקים יציבים בתנאי סביבה מבוקרים. יש לכך חשיבות רבה הן למטרות אבחון והן למעקב אחר השפעות הטיפול.

כאן מוצגים פרוטוקול והתנאים הטכניים המוקדמים לביצוע אתגר אלרגני בטוח ויעיל בנבדקים הרגישים לאלרגנים הנישאים באוויר (כלומר, קרדית אבק הבית [HDM]) ב- ALL-MED AEC. בשיטה זו, הפעלת תסמינים אלרגיים תואמת לחשיפה טבעית. זה יכול לשמש לאבחון אלרגיה או כנקודת קצה סבירה בניסויים קליניים, במיוחד עבור אימונותרפיה אלרגנית (AIT). יש לשמור על סביבה מבוקרת (טמפרטורה, לחות ופחמן דו חמצני [CO2]) בתא. חלקיקי אלרגנים חייבים להיות מפוזרים באופן שווה בתוך AEC ברמות יציבות לאורך כל האתגר. למצגת זו נרשמו חולי נזלת אלרגית (AR) הרגישים לאלרגנים מסוג HDM. תסמיני AR הוערכו על ידי הפרמטרים הבאים: ציון תסמיני אף כולל (TNSS), רינומטריה אקוסטית (ARM), שיא זרימת ההשראה באף (PNIF) ומשקל הפרשת האף. בטיחות ההליך הוערכה על ידי קצב ספיקת השיא (PEFR) ונפח התפוגה הכפוי בשנייה הראשונה (FEV1). הנבדקים האלרגיים פיתחו תסמינים תוך 120 דקות מהניסוי. בממוצע, הסימפטומים העזים ביותר הופיעו לאחר 60-90 דקות, ולאחר שהגיעו לרמה, נותרו יציבים עד סוף הניסוי.

Introduction

אלרגיות מוטסות הופכות לבעיה חברתית הולכת וגוברת. אבחון נכון, הערכת היעילות של אימונותרפיה ספציפית לאלרגן (AIT), והבנת התרופות הן נקודות מפתח בטיפול בבעיה זו. עם זאת, סטנדרטיזציה של נהלים אלה דורשת ריכוזי אלרגנים יציבים, תנאים סביבתיים יציבים (למשל, לחות וטמפרטורה), ואת היכולת לגרום לסימנים אלרגיים באופן חוזר. תאי חשיפה לאלרגנים (AECs) מספקים תנאי סביבה יציבים, ללא תלות בגורמים חיצוניים, וריכוז חלקיקי האלרגנים המפוזרים מבוקר היטב ויציב במהלך אתגרים ב-AECs 1,2.

מבחן אתגר האלרגנים הוא הבסיס לאבחון אלרגיות המועברות באוויר מכיוון שהוא מספק עדות ישירה לרלוונטיות הקלינית של אלרגן ספציפי לסימפטומים ולחומרת המחלה האלרגית. אבחון אלרגי קלאסי כולל פרובוקציות באף, הלחמית והסימפונות 3,4,5. עם זאת, נראה כי בדיקת אתגר האלרגנים ב-AEC היא הקרובה ביותר לחשיפה טבעית לאלרגנים6.

מחקר זה נועד להציג שיטה בטוחה ויעילה לאתגר משתתפים עם אלרגנים שונים הנישאים באוויר ב- AEC לעורר תסמינים אלרגיים משמעותיים המתאימים לחשיפה טבעית. שיטה זו מתאימה להשראת מאפיינים פתולוגיים של מחלות בדרכי הנשימה, כולל נזלת אלרגית ואסתמה, כנקודת קצה בבדיקת היעילות של AIT ועשויה לתרום ולהאיץ את הפיתוח הקליני של טיפולים תרופתיים 2,3,7,8,9,10.

ישנם מעל תריסר AECs בעולם11. עם זאת, AECs אינם דומים זה לזה מכיוון שהם מתוכננים בנפרד, משתמשים בסוגים שונים של אלרגנים (למשל, קרדית אבק הבית [HDM], אבקת ליבנה, אבקת דשא, חתול, אבקת אמברוסיה או אבקת ארז יפנית), ויש להם מערכות מדידה שונות עבור החלקיקים המפוזרים 12,13,14,15,16,17,18,19 . לכן, כל AEC צריך להיות מאומת עבור אלרגנים בודדים. תיקוף AEC מבטיח כי הריכוז הנכון של האלרגן בטוח וכי הסימפטומים מושרים בחולים. ALL-MED AEC מאומת עבור אלרגני HDM20.

ALL-MED AEC ממוקם במכון המחקר הרפואי בוורוצלב, פולין. המתקן יכול להכיל בנוחות 15-20 אנשים במהלך ניסוי אחד. המתקן מורכב מחדר בשטח של 12מ"ר, אליו ניגשים באמצעות נעילת אוויר כדי למנוע מחלקיקים מהסביבה החיצונית להיכנס אליו. האבזור (מושבים, קירות וכו') מורכב ממשטחים נגישים ולא דביקים הניתנים לשטיפה, כגון עור אקולוגי, פלסטיק ומתכת. הכיסאות ניתנים להזזה, ומאפשרים הגדרות שונות. חלון הצפייה ותקשורת המיקרופון מאפשרים ניטור מתמיד של הנבדקים (איור 1). הצטברות חלקיקים נמדדת על ידי מונה חלקיקי לייזר (LPC). ניתן לסווג את החלקיקים לטווחים שונים, כולל 0-20 מיקרומטר, 20-50 מיקרומטר ו-50-100 מיקרומטר, והתוצאות ניתנות בחלקיקים למטר מעוקב (p/m3) במהלך יחידת זמן מוגדרת (למשל, כל דקה). ישנם שני חדרי אביזרים ליד AEC, שבו חולים עוברים בדיקות לפני הכניסה לחדר. ציוד החילוץ מורכב מדפיברילטור ומכשירי החייאה נוספים השוכנים במתקן. לפחות שני עובדי בריאות, כולל רופא, נוכחים בכל אתגר.

Protocol

מאמר זה מציג פרוטוקול התואם את הנחיות הוועדה לביואתיקה באוניברסיטה הרפואית של ורוצלב בפולין. כל המשתתפים היו מוסמכים מבחינה משפטית וסיפקו הסכמה מדעת בכתב להשתתף במחקר. כמו כן נמסר להם כי יש להם אפשרות לסגת בכל עת מבלי לתת סיבה.

1. ניקוי AEC

הערה: ניתן לבצע את הניקוי מוקדם יותר מאשר ביום הניסוי.

  1. שאבו את כל המשטחים, כולל הרהיטים והרצפה, באמצעות שואב אבק בעל יעילות גבוהה עם מסנן חלקיקי אוויר (HEPA).
  2. נקו את כל המשטחים הניתנים לשטיפה עם מגבון לחות, כולל הרהיטים, הקירות, החלונות והרצפה.
  3. הפעל את המדחס, אשר מזרים אוויר דרך מערכת AEC (צינור אספקת אלרגנים).
  4. הפעל את מאווררי הרצפה והתקרה כך שהאוויר הנכנס מעורבב באופן קבוע בתנאים סוערים.
  5. פוצצו את צינור אספקת האלרגנים באוויר נקי למשך 30 דקות על ידי הגדרת "אורך ההזרקה" ו"הפסקה בין הזרקות" של תחנת הבקרה של המזין לערכים המרביים שלהם.
  6. בדוק את הזיהום על ידי האלרגן על ידי ניטור מספר החלקיקים על מונה חלקיקי הלייזר (LPC)21.
    1. בתפריט הראשי, לחץ על Configuration | מדגם. השתמש בפרמטרים הבאים: דגימה למשך דקה אחת, 000 מחזורים, עיכוב של 0 דקות, החזק למשך 0 דקות ויחידות של מטרים מעוקבים (מטר3).
      הערה: ה-LPC יתחיל לספור את החלקיקים באופן מיידי ולאחר מכן יספור את החלקיקים במשך דקה אחת ללא מרווח בין כל מדידה. ה-LPC ימדוד את הדגימות עד לעצירה ידנית ולאחר מכן יחשב את החלקיקים למטר מעוקב (p/m3).
    2. בתפריט הראשי, לחץ על Configuration | חלקיקים. בחר בכל האפשרויות.
      הערה: LPC ימדוד את כל החלקיקים עד 100 מיקרומטר (טווח מלא).
    3. קראו את התוצאה בתוכנת המחשב (למשל, LMS Express 7).
      הערה: תא הנוסעים נקי כאשר מספר החלקיקים למטר מעוקב (p/m 3) הוא פחות מ-50p/m3 והחלקיקים נמצאים בטווח שבין 0-100 מיקרומטר למשך 10 דקות לפחות.

2. הפעלת AEC

הערה: האווירה בתא הנוסעים חייבת להיות מנוטרת באופן קבוע על ידי מהנדס, אשר קובע כי הפרמטרים קבועים במהלך הניסוי. יש לייצב את הפרמטרים לפני כניסת המשתתפים.

  1. סביבה
  2. הפעל את המדחס, אשר מפיץ אוויר ברחבי AEC.
    1. התאם את הטמפרטורה ל 21 ° C ± 0.5 ° C במערכת בקרת הטמפרטורה (טבלה של חומרים).
      הערה: הטמפרטורה עשויה להשתנות בין 18°C ל-27°C, במידת הצורך.
    2. הפעל את מאווררי מערבולת הרצפה והתקרה.
    3. הפעל את מכשיר האדים בתחנת הבקרה של המזין (רשימת חומרים).
    4. הגדר את שינוי האוויר לשעה (ACH) להיות בין 5 ל -20 על ידי הגדרת הידית "אספקת אוויר" בתחנת בקרת ההזנה למצב בין 40%-100%. מדוד את הלחות היחסית ואת ריכוז ה-CO2 באמצעות מד איכות אוויר.
      הערה: אוויר חיצוני צח נשאב פנימה דרך מסנני HEPA. שלוט בלחות היחסית (בדרך כלל 40% עד 58%) ובריכוז הפחמן הדו-חמצני (CO2) (מתחת ל-900 חלקים למיליון [ppm]). כוונן את ה- ACH כך שגם הלחות וגם ה- CO2 יהיו בטווח הנורמלי. לחות וערכי CO2 רגישים מאוד למספר המשתתפים.
  3. יצירה וספירה של חלקיקים
    הערה: נעשה שימוש בתמציות אלרגנים מתוקננות וליופיליזציה. החלקיקים מוזרקים לתוך צינור אספקת האוויר ומועפים לתוך AEC באמצעות מזין נשלט מחשב. ניתן לכוונן את ריכוז החלקיקים בין 500/מ" ק ל-10,000/מ"ק 3. התפלגות הומוגנית ויציבה מרחבית של חלקיקים מתקבלת על ידי ערבוב טורבולנטי כדי להבטיח שהחלקיקים האלרגנים מסתובבים במקום ליפול ולהצטבר על הרצפה.
    1. הגדר את LPC לספור את החלקיקים במשך דקה אחת (חזור על שלב 1.6.1).
    2. הגדר את הערך של החלקיקים המנוטרים בטווח של 0-20 מיקרומטר. בתפריט הראשי, לחץ על Configuration | חלקיקים. סמן "5, 10, 20 מיקרומטר". ה-LPC ימדוד את כל החלקיקים בטווח של 0-20 מיקרומטר.
      הערה: ניתן לסווג את החלקיקים לטווחים, כולל 0-20 מיקרומטר, 20-50 מיקרומטר ו-50-100 מיקרומטר, במידת הצורך לניטור אלרגן אחר.
    3. שים את האלרגן במזין. הגדר את "אורך ההזרקה" ל- 100 מילישניות (טווח 10-200 מילישניות) ואת "ההפסקה בין הזרקות" ל- 1.5 דקות (טווח 0.3-3.0 דקות) בתחנת בקרת ההזנה.
      הערה: עבור אימות ALL-MED AEC, גופי קרדית Dermatophagoides pteronyssinus (Dp) מיובשים ומטוהרים שימשו לאתגר HMD, ו- 5,000 p/m3 היה הריכוז האופטימלי20.
    4. עקוב אחר מספר החלקיקים (p/m3). התאם את שני הפרמטרים באופן שוטף על ידי שינוי הערכים שלהם.
  4. לאחר השלמת כל ניסיון, הורד את כל הנתונים שנמדדו (p/m3, ריכוז CO2 ) מהמחשב לכונן חיצוני. נתחו את הנתונים (איור 2).

3. אמצעי אבטחה

  1. בדוק את המשתתפים עם בדיקת PCR עבור תסמונת נשימה חריפה חמורה וירוס קורונה 2 (SARS-CoV-2) 36-24 שעות לפני שהם נכנסים AEC. אפשר רק למשתתפים עם תוצאת PCR שלילית להיכנס ל- AEC.
    הערה: שלב זה אינו חובה ותלוי בהגבלות מקומיות של מחלת נגיף הקורונה 2019 (COVID-19). חולים בתא אינם לובשים מסכות מגן.

4. בדיקה בתא הנוסעים ובנקודות הקצה הקליניות

הערה: לקריטריוני ההכללה וההחרגה, כמו גם למאפייני המשתתף, ראה טבלה משלימה 1. המשתתפים נחשפו לאלרגנים של HDM בריכוז של 5,000 p/m3 למשך 120 דקות, על פי האימות של ALL-MED AEC20.

  1. יש לחטא את ידיהם של המשתתפים לפני הבדיקות, מכיוון שרכיבי המכשיר שהם נוגעים בהם עלולים להיות מקור להעברת זיהום. המלצה זו חיונית, במיוחד במהלך מגיפה או מגיפה של מחלה ויראלית.
  2. עקוב כל הזמן אחר מצב המשתתפים דרך חלון הצפייה והיה בקשר קולי באמצעות מערכת המיקרופון (רשימת חומרים).
  3. לפני כניסת המשתתף ל-AEC, בקשו ממנו ללבוש סרבל חד פעמי עם ברדס (Table of Materials) כדי להגן מפני חדירת חלקיקים שאינם אלרגנים וזיהום פוטנציאלי של בגדים.
  4. לפני כניסת המשתתפים ל-AEC, ספקו להם קופסה המכילה את כל הטיפים החד-פעמיים הדרושים לשימוש במהלך הבדיקה: קצה ספירומטריה ואטם אף, מסכת חומר זרימה השראתי חד פעמית, קצה מד זרימה שיא (PFM), טיפים ל-ARM, שלט רחוק לשאלון, חבילת מטפחות אחת ושקית ניילון מסוכנת ביולוגית להפרשת האף.
  5. בצע נקודות קצה קליניות בהתאם לשלבים הבאים. חזור על הפעולה ARM, PNIF, PERF ו- FEV1 בדיקות לפני הניסוי ואחרי 60 דקות ו-120 דקות. ודא שהמשתתפים משלימים את סקר TNSS כל 30 דקות (תרשים 3). לנוחות המשתתפים, בצעו את הבדיקות בנפרד בחדר הסמוך ל-AEC.
    הערה: לבדיקה יעילה, בקש מהמשתתפים להיכנס לתא הנוסעים במרווחים של 10 דקות. כתוצאה מכך, המדידות עבור כל נבדק יילקחו בזמן אמת שונה, כאשר כל מטופל יבלה בסך הכל 120 דקות בתוך AEC. משמרת הזמן מאפשרת גם לאנשי הצוות לסייע ולתקשר עם המשתתפים במהלך תהליך הבדיקה. בסך הכל, AEC פועל במשך כ 210 דקות.
    1. הפרשת אף (פרמטר אובייקטיבי)
      הערה: המשתתפים צריכים לקבל חבילות זהות של מטפחות ושקיות ניילון. זה הכרחי כדי להשוות את המשקולות.
      1. הנחו את המשתתפים להניח את כל הממחטות המשומשות בשקית ניילון. לאחר השלמת אתגר השעתיים, בקשו מהמשתתפים להניח גם מטפחות שאינן בשימוש באותה שקית. במידת הצורך, לספק רקמות נוספות ושקיות ניילון.
      2. אספו את כל השקיות לאחר סיום תקופת הניסיון. לקבוע את משקל הפרשות האף על ידי שקילת הממחטות המשומשות בשקיות הניילון. הפחיתו את משקל הממחטות ושקיות הניילון שאינן בשימוש מכל מדידה כדי לקבל את משקל הפרשות האף (איור 4A).
    2. סקר תסמיני אף (הערכה סובייקטיבית)
      1. הצג את שאלות הסקר על מסך הטלוויזיה.
      2. בקשו מהמטופל לבצע הערכה עצמית לפני האתגר וכל 30 דקות במהלך האתגר על ידי בחירת המספר בשלט המתאים לחומרת כל סימפטום (שאלה). הערך את תסמיני האף בהתבסס על סקר ציון תסמיני האף הכולל (TNSS) (טבלה 1).
      3. שלח למשתתף דוא"ל עם שאלון TNSS. בקשו מהם למלא את השאלון בבית בשעה 4 ו-24 שעות לאחר האתגר ולשלוח בחזרה את התוצאות.
      4. לאחר סיום האתגר, הורידו את התשובות, וחשבו את הציון הכולל עבור כל סקר (איור 4B).
    3. רינומטריה אקוסטית (ARM) (פרמטר אובייקטיבי)
      הערה: על מנת לחשב את ההבדלים בשטח חתך מינימלי (MCA), יש לשמור את כל המדידות של משתתף אחד בקובץ יחיד. אחרת, ניתוח לא יהיה אפשרי.
      1. בצעו את הבדיקה שלוש פעמים: לפני האתגר, 60 דקות אחרי האתגר ו-120 דקות אחרי האתגר.
      2. הניחו את הקצה המתאים של ראש הקרנף כנגד הנחיר (כחול לנחיר השמאלי). בדוק אם זה הדוק. בקשו מהמשתתף לעצור את נשימתו למשך 3 שניות, ולאחר מכן התחילו את התוכנית.
        הערה: במקרה של תוצאה לא ברורה, חזור על הבדיקה.
      3. חזור על הפעולה עבור הנחיר השני עם הקצה המתאים (אדום עבור נחיר ימין).
      4. לאחר שהאתגר מסתיים, חשבו את ה-MCA (איור 4C).
    4. שיא זרימת הנשימה באף (PNIF) (פרמטר אובייקטיבי)
      הערה: PNIF מודד ישירות את זרימת האוויר באף במהלך השראה מקסימלית וקובע את מידת חסימת האף.
      1. בצעו את הבדיקה שלוש פעמים: לפני האתגר, 60 דקות אחרי האתגר ו-120 דקות אחרי האתגר.
      2. בקשו מהמשתתפים לנפח את ריאותיהם עמוק. לאחר מכן, הניחו על פניהם את מטרמטר זרימת ההשראה החד-פעמי המחובר למד הזרימה, והורו להם לנשום דרך האף עד למקסימום (איור 4D).
      3. ודאו שמד הזרימה ההשראתי נמצא במצב אופקי לאורך כל הבדיקה. רשום את הממוצע של המדידות הטובות משלוש.
    5. שיא קצב ספיקת פקיעה PEFR (פרמטר בטיחות)
      הערה: PEFR הוא אינדיקטור אמין להלימות אוורור וכן לחסימת זרימת אוויר.
      1. בצעו את הבדיקה שלוש פעמים: לפני האתגר, 60 דקות אחרי האתגר ו-120 דקות אחרי האתגר.
      2. בקשו מהמשתתפים לקחת נשימה עמוקה ככל האפשר, לשים את השפתיים סביב הקצה החד פעמי של חומר הזרימה המיטבית, ולנשוף במהירות ובעוצמה (איור 4E).
      3. רשום את הממוצע של המדידות הטובות משלוש.
      4. לאחר סיום האתגר, ספק למשתתף PFM. בקשו מהם לבצע את הבדיקה בבית ב-4 שעות ו-24 שעות לאחר האתגר ושלחו בחזרה את התוצאות.
    6. ספירומטריה (פרמטר ריאה בטיחותי)
      הערה: ספירומטריה מבוצעת על פי תקני החברה האירופית לנשימה (ERS)22 כדי להעריך את הבטיחות ולפקח על חסימה אפשרית של הסימפונות23.
      1. בצעו את הבדיקה שלוש פעמים: לפני האתגר, 60 דקות אחרי האתגר ו-120 דקות אחרי האתגר.
      2. לפני המדידה הגדירו את הפרמטרים בספירומטר לכל משתתף: מין, גיל, משקל וגובה.
      3. בקשו מהמשתתפים לשבת ולשים את אטם האף. לאחר מכן, בקשו מהמשתתפים להניח את שפתיהם סביב קצה הספירומטר החד פעמי ולנשום ברוגע ובזהירות.
      4. בקשו מהמשתתפים לקחת נשימה עמוקה ונשיפה חזקה ללא עיכוב מיותר, אשר יכול להיות מופרע רק כאשר הספירומטר נותן אות. חזור על הפעולה 3x.
      5. לאחר בחינת כל המשתתפים, הורידו את התוצאות ותיעדו את נפח התפוגה הכפוי בשנייה הראשונה (FEV1) (איור 4F).
  6. אם מדדי הרווחה או הבטיחות של המשתתפים מתדרדרים באופן דרסטי במהלך אתגר האלרגנים, הפסיקו את הבדיקה מיד.
  7. שמור על בטיחות ונוחות המשתתפים לאחר עזיבתם את מתקן AEC על ידי מתן תרופות הצלה (במידת הצורך).
  8. בצע שיחות מעקב בטיחות עם כל משתתף 24 שעות לאחר האתגר.

תוצאות

סביבת AEC נוטרה לאורך כל זמן הפעולה עבור מספר האלרגנים (p/m3), הטמפרטורה, הלחות וריכוז ה-CO2 (איור 2). רמות האלרגנים של HDM נמצאו יציבות (איור 2A). נוסף על כך, מוצג ניסוי שבו לא חולקו אלרגנים, עם חלקיקים בטווח של 0-20 מיקרומטר וספירת חלקיקים מקסימלית של 50p/m3 (איור 2A). היה זרם של חלקיקים שמקורם במשתתפים שנכנסו ל-AEC, וכתוצאה מכך כ-100 p/m3 עבור 15 המשתתפים בהשוואה לתא ריק. כתוצאה מכך, הערכים שנמדדו על ידי LPC במהלך הניסוי כללו את ריכוז המטרה עם זרם של כ 100 p/m3.

הנתונים הזוגיים הושוו למבחן Mann-Whitney U. הערכים נחשבו מובהקים סטטיסטית עבור כל הבדיקות עם p < 0.05. בוצעו חישובים סטטיסטיים, וגרפים הופקו באמצעות תוכנת גרפים.

שתי קבוצות נכללו במחקר כדי להראות את ההבדל בין תוצאות חיוביות ושליליות: שמונה אנשים אלרגיים HDM עם תסמיני נזלת אלרגית (AR) ושבעה אנשים בריאים (HC) ללא אלרגיות. לוח משלים 1 מציג את קריטריוני ההכללה וההחרגה וכן את מאפייני המשתתפים. המשתתפים נחשפו ל-HDM בריכוז של 5,000 p/m3 למשך 120 דקות, על פי האימות של ALL-MED AEC20.

כל המשתתפים עברו את הבדיקות הבאות (ARM, PNIF, PERF, ספירומטריה) ומילאו שאלוני TNSS, ונאספו הפרשות מהאף שלהם. TNSS ומשקל הפרשות מהאף היו גבוהים יותר באופן משמעותי אצל אנשים עם מציאות רבודה בהשוואה לקבוצת HC (איור 4A,B). ה-TNSS הגיע לערכי השיא לאחר 60 דקות של חשיפה ולאחר מכן התייצב (p <-0.0001). בנוסף, משקל הפרשת האף היה גבוה משמעותית בקבוצת AR (p < 0.0001). פגיעה בפטנט דרכי הנשימה הורגשה בקרנף האקוסטי. ה-MCA ירד משמעותית לאחר המדידה הראשונה לאחר 60 דקות כאשר השוו את קבוצת המציאות הרבודה לקבוצת ה-HC. מנקודה זו ואילך ועד סוף האתגר, הערכים נותרו יציבים (p < 0.001). זה תואם את מדידות PNIF, שעבורן נצפתה ירידה משמעותית באותם ריכוזים (p < 0.01) (איור 4C,D).

FEV1 ו-PEFR נמדדו במהלך אתגר AEC (איור 4E,F). בנוסף, המשתתפים מדדו את ה-PEFR שלהם בבית ב-4 שעות ו-24 שעות לאחר האתגר והחזירו את התוצאות בדואר. הערכים היו בטווח הנורמה ונשארו יציבים במהלך האתגר ועד 24 שעות לאחר מכן. לא נמצאו הבדלים מובהקים סטטיסטית בין הנבדקים האלרגיים עם AR לבין HCs, מה שמרמז על כך שלחשיפה לאלרגן HDM לא הייתה השפעה על תפקוד הריאות באף אחת מהקבוצות.

figure-results-2578
איור 1: פריסה סכמטית של AEC. המשתתפים נכנסים דרך מנעל האוויר. החלקיקים מופצים דרך מערכת פתחי האוורור על ידי מזין הנשלט על ידי מחשב. תנאי AEC (ריכוז חלקיקים, ריכוז CO2 , לחות וטמפרטורה) מנוטרים כל הזמן על ידי LPC. המשתתפים מנוטרים על ידי החלון והחיבור הקולי. קיצורים: AEC = תא חשיפה לאלרגנים; CO2 = פחמן דו חמצני; LPC = מונה חלקיקי לייזר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-3285
איור 2: תוצאות מייצגות של יציבות הסביבה ב-AEC במהלך הניסוי . (A) ריכוז החלקיקים הוערך ונמצא בטווח של 0-20 מיקרומטר על ידי LPC. ערך היעד לריכוז אלרגני HDM היה 5,000 p/m3. לשם השוואה, מוצג ניסוי שבו לא נעשה שימוש באלרגן. (B) לחות, (C) ריכוז CO2 , ו-(D) וטמפרטורה מוצגים. קיצורים: °C = מעלות צלזיוס; CO2 = פחמן דו חמצני; HDM = קרדית אבק הבית; LPC = מונה חלקיקי לייזר; m = מטר; דקה = דקה/ות; p = חלקיקים; ppm = חלקים למיליון. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-4155
תרשים 3: רשימת הבדיקות שיש לבצע במהלך אתגר AEC, עם נקודות זמן (לכל משתתף). כדי להבטיח ביצוע בזמן של בדיקות בודדות, המשתתפים צריכים להיכנס AEC כל 10 דקות. כתוצאה מכך, הבדיקה עבור כל משתתף תיערך בזמנים שונים בזמן אמת. יתר על כן, משמרת הזמן מאפשרת לצוות לעזור למשתתפים במהלך הבדיקה. קיצורים: AEC = תא חשיפה לאלרגנים; ARM = קרנף אקוסטי; FEV1 = נפח פקיעה כפוי בשנייה הראשונה; PEFR = קצב ספיקת שיא פקיעה; PNIF = שיא זרימת ההשראה באף; TNSS = ציון תסמיני אף כולל. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-4969
איור 4: תוצאות מייצגות של נקודות קצה שונות במהלך אתגר AEC במטופלים עם AR (פסים אדומים) ו-HCs (פסים כחולים). נבדקי אלרגיה המופעלים על ידי HMD (עם AR) ו- HC, כולל שמונה ושבעה משתתפים, בהתאמה, נחשפו לריכוזי אלרגן HDM של 5,000 p/m3 ב- AEC. (A) משקל הפרשת האף, (B) תסמיני האף, (C) MCA בנזלת אקוסטית, (D) PNIF, (E) PEFR ו-(F) FEV1 . התוצאות מוצגות כעותקים בודדים עם הערך הממוצע. קיצורים: AEC = תא חשיפה לאלרגנים; AR = נזלת אלרגית; FEV1 = נפח פקיעה כפוי בשנייה הראשונה; HC = בקרות בריאות; HDM = קרדית אבק הבית; g = גרם(ים); MCA = שטח חתך מינימלי; p = חלקיקים; PEFR = קצב ספיקת שיא פקיעה; PNIF = שיא זרימת ההשראה באף; TNSS = ציון תסמיני אף כולל. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

תסמיןשאלה המוצגת על מסך טלוויזיהציון TNSS עבור כל סימפטום
רינוריאהדרג את מצב הנזלת שלך ברגע זה0 = אין (סימפטום נעדר לחלוטין)
חסימת אףדרג את גודש האף שלך ברגע זה1 = קל (הסימפטום קיים, אך לא מטריד)
להתעטשדרג כיצד התעטשות שלך הייתה ברגע זה2 = בינוני (סימפטום מציק, אך נסבל)
גירוד באףדרג כיצד היה הגירוד באף שלך ברגע זה3 = חמור (סימפטום קשה נסבל, עוצמה מקסימלית)
0 - 12 נקודות סה"כ

טבלה 1: סימפטומים ושיטת ניקוד עבור TNSS. מערכת דירוג שימשה את המשתתפים כדי להעריך ארבעה תסמינים. תוצאות הסקר מוצגות כערך אחד - ציון כולל של ארבע השאלות לזמן נתון (לפני המשפט וכל 30 דקות של הניסוי). קיצור: TNSS = ציון תסמיני אף כולל.

טבלה משלימה 1: קריטריוני הכללה ואי-הכללה של המחקר ומאפייני המשתתפים במחקר. שמונה חולים עם תסמיני AR, המופעלים על ידי HDM, ושבעה חולים ללא תסמינים (HCs). קיצורים: AR = נזלת אלרגית; Df = Dermatophagoides farinae; Dp = Dermatophagoides pteronyssinus; F = נקבה; HC = שליטה בריאה; HDM = קרדית אבק הבית; kU / L = יחידות קילו / ליטר; M = זכר; md = קוטר ממוצע; sIgE = אימונוגלובולין E ספציפי; SPT = בדיקת דקירה בעור. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

Discussion

ישנם מספר מוגבל של מתקני AEC הפועלים ברחבי העולם. מגוון אלרגנים נבדקו במתקנים אלה, כאשר הנפוצים ביותר הם אבקת אמברוסיה, אבקת ליבנה, אבקת דשא, אבקת ארז יפני ו- HDM. AECs אינם מסווגים כמוצרים רפואיים (בהתאם להנחיה 2001/83/EC) או כמכשירים רפואיים (בהתאם להנחיית המכשור הרפואי 93/42/EEC)24. AECs נחשבים לכלי אפשרי למדידת נקודות קצה ראשוניות במחקרי מציאת מינון על פי הנחיות סוכנות התרופות האירופית (EMA) לפיתוח מוצרי AIT25,26.

שלבים קריטיים בפרוטוקול
חיוני לספק ריכוזי אלרגנים יציבים וגבוהים מספיק לאורך כל הניסוי ב- AEC. מחקרים מראים כי חולי מציאות רבודה אינם מפתחים תסמינים אלרגיים בריכוזי אלרגנים נמוכים20. אפילו ריכוזי אלרגנים מתונים אינם מעוררים תסמינים רלוונטיים27. ריכוזים גבוהים מאוד עלולים לגרום לתגובות קשות, כגון ברונכוקונסטריקציה. לכן, ריכוזי אלרגנים אופטימליים וברי קיימא הם המפתח לניסוי מוצלח. מכיוון ש-AECs משתנים (כמתואר במבוא), יש לאמת כל אלרגן שנעשה בו שימוש. ALL-MED AEC מאומת עבור אלרגן HDM. נמצא כי נקודת הסיום האופטימלית להערכת הסימפטומים הייתה 120 דקות, כאשר הסימפטומים הגיעו לרמה לאחר 60-90 דקות. זמן האתגר האופטימלי וריכוז האלרגנים נבחרו על סמך אתגרים עם ריכוזי HMD שונים בזמנים שונים20. יש לציין כי תסמינים חריפים עלולים להופיע לאחר אתגר אלרגן, במיוחד החמרה של אסתמה.

על פי הפרוטוקול, המשתתפים משלימים סקרי TNSS בחמש נקודות זמן במהלך הניסוי. זה חיוני כי הם לא רואים את התגובות הקודמות שלהם כדי למנוע הצעה עצמית. לכן, אם השאלונים מלאים על נייר, יש לאסוף את השאלונים המלאים באופן מיידי.

שינויים ופתרון בעיות של השיטה
ניתן להשתמש בנקודות קצה קליניות שונות בהתאם לסימפטום שיש לצפות בו במהלך האתגר (למשל, ציון תסמין העין הכולל [TOSS] להערכת דלקת הלחמית או ציון הסימפטומים שאינם אף [NNSS] להערכת מערכת הנשימה).

קרנף עשוי לשמש כחלופה לקרנף אקוסטי. שתי השיטות משמשות לבדיקת פטנט האף באופן אובייקטיבי. רינומנומטריה היא בדיקה סטנדרטית לחלל האף. הוא מאפשר הערכה אובייקטיבית של הפטנט של מעברי האף על ידי מדידת ההתנגדות בחלל האף במהלך שאיפה ונשיפה. רינומטריה אקוסטית היא המחקר של נפח חללי האף. הפטנט של חלל האף מוערך על ידי גל אולטרסאונד. אין נתונים זמינים על איזו שיטה מדויקת יותר עבור אתגרי AEC28,29.

איסוף נוזל אף מספוג קצף יחיד ומדידות ברמה ספציפית של IgA1, IgA2, IgG, IgG, IgG4 ו- IgE מייצגים בדיקות נוספות שניתן לבצע במהלך אתגר AEC30,31. ניתן גם לאסוף תאים חד-גרעיניים בסרום ובדם היקפי (PBMCs) כדי לקבוע עוד יותר את המנגנונים המולקולריים של AIT.

חולים אינם מורשים להשתמש בתרופות שעלולות להשפיע על הופעת תסמינים אלרגיים. השיעורים המשמעותיים ביותר, יחד עם הזמנים המינימליים בין המנה האחרונה לאתגר AEC, הם אנטיהיסטמינים (7 ימים), קורטיקוסטרואידים בשאיפה ו / או תוך אפית (14 ימים); קרומולין בשאיפה ו/או תוך אפית (14 יום), וקורטיקוסטרואידים סיסטמיים ו/או אסטמיזול (30 יום)18.

מגבלות השיטה
בדיקת אתגר AEC יקרה יותר מבדיקות פרובוקציה ישירה (אף, לחמית וסימפונות), מה שאומר שלא משתמשים בה בתרגול יומיומי. AECs נבדלים זה מזה מבחינת מקורות האלרגן, מדידת החלקיקים המפוזרים וזמן הניסוי, מה שמקשה מאוד על השוואת מחקרים. כאשר נעשה שימוש באלרגנים HDM ב- AEC, יושמו מקורות חומר שונים: Der p 1 ו- Der f 1, חומר צואתי Dp המכיל בעיקר Der p1 עם יחס קבוע מראש של 20:1 של Der p 1 ל- Der p 232, אלרגן HDM SQ 503 מהגוף וצואה המכילה Der p 1 ו- Der p 233, ותמציות Dp. ב-ALL-MED AEC נעשה שימוש בגופי קרדית Dp מיובשים ומטוהרים, כולל Der p 1 ו-Der p 2,20. לכן, יש להציג תקנים אחידים בעתיד, כך שניתן יהיה להשוות את התוצאות בין AECs.

משמעות השיטה ביחס לשיטות קיימות/חלופיות
AECs הם שיטה שימושית מאוד אך תת-מיוצגת in vivo באבחון אלרגיה. בנוסף, כנקודת קצה להערכה של ניסויים קליניים, AECs מראים עליונות משמעותית על פני הערכות "בשטח" קלאסיות. מעניין לבחון את המתאמים בין נקודות קצה קליניות שונות, ובמיוחד את הדמיון בין פרמטרים סובייקטיביים המוערכים על ידי מטופלים (TNSS) לבין מדדים אובייקטיביים (רינומטריה אקוסטית, PNIF, הפרשות מהאף) שנאספו על ידי החוקר, כצעד ראשוני בתיקוף תוצאות AEC לעומת אלה שהתקבלו במסגרת "שדה".

יישומים עתידיים או כיוונים של השיטה
AECs מציעים שיטה אפשרית לריבוד החולים למגיבים פוטנציאליים ולא מגיבים. שיטה זו מראה הבטחה גדולה להאצת ההתפתחויות הקליניות הן בפרמקותרפיה והן באימונותרפיה של מחלות אלרגיות34. לפיכך, AECs היו אחד מתחומי העניין המרכזיים בשנים האחרונות. AECs יכולים להיות שימושיים במחקרים ארוכי טווח כאשר לא ניתן להעריך את החשיפה הטבעית עקב ספירת אלרגנים נמוכה.

Disclosures

מארק יוטל מדווח על עמלות אישיות מ-ALK-Abello, Allergopharma, Stallergenes, Anergis, Allergy Therapeutics, Leti, HAL, GSK, Novartis, Teva, Takeda ו-Chiesi. למחברים האחרים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

הפרסום הוכן במסגרת פרויקט שמומן מכספי משרד המדע וההשכלה הגבוהה במסגרת תכנית "יוזמה אזורית למצוינות" לשנים 2019-2022, פרויקט מספר 016/RID/2018/19, סכום המימון 11 998 121.30 זלוטי פולני ובאמצעות תת-ניצב SUB. A020.21.018 של האוניברסיטה הרפואית בוורוצלב, פולין.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Allergen exposure chamber (AEC)custom made---with the air supply duct (with HEPA filters) and allergen blew into the AEC through a computer-controlled feeder
Acoustic rhinometer GM Instruments (Irvine, UK)A1 clinical/ reseachwith reusable plastic tips, contoured for the right and left nostrils
Air humidifierOhyamaSHM120D
Air quality meterAZ InstrumentGreen Eye VZ 7798termometer, humidity and CO2 meter
Air-conditioning DeLonghiCKP 20EBtemperature range 18 - 25 °C
Ceiling  fansArgos Manhattan Ceiling Fan - 432/8317
Computer-controlled feeder station custom made---with control of "injection length", "break between injections ", “air supply”
Disposable coveralls VWR (Radnor, Pennsylvania, United States)with hoodies
Floor fansAEGTVL 5537, column
Graphing programGraphPad Software Inc.Graph Pad Prism, v. 9.4.0
House dust mite (HDM)Allergopharma (Reinbek, Germany)customized orderdried, purified Dermatophagoides pteronyssinus (Dp) mite bodies, stored at 4 °C until use
Inspiratory flow meter Clement Clarke International Ltd. (Harlow, UK)portable inspiratory flow meterwith the disposable mask (size M), measuring inspiratory flow between 30 - 370 L/ min
Laser particle counter (LPC)Lighthouse Worldwide Solutions (USA)SOLAIR Boulder Counte
Microphone systemAunaVHF wireless microphone system
Peak flow matter (PFM)CareFusion (Basingstoke, UK) MicroPeak with a standard range of 60 – 900 L/ minwith the disposable paper tips
Remote controls for filling questionnairesTurning TechnologiesPilot TT ResponseCard LT, SAP: G040602A010a set of 32 remote controls for TT LT tests
SpirometerMedizintechnik AG (Zurich, Switzerland)EasyOne 2001, NDDwith the disposable paper tips; the spirometer should meet the ISO 26 782: 2009 standard; daily calibration of the spirometer is required
TV screenLevelLevel one 32"
VacuumSiemensextreme silencePower VSQ5X1230with the HEPA filters

References

  1. Clark, D., Karpecki, P., Salapatek, A. M., Sheppard, J. D., Brady, T. C. Reproxalap improves signs and symptoms of allergic conjunctivitis in an allergen chamber: A real-world model of allergen exposure. Clinical Ophthalmology. 16, 15-23 (2022).
  2. Hossenbaccus, L., Steacy, L. M., Walker, T., Ellis, A. K. Utility of environmental exposure unit challenge protocols for the study of allergic rhinitis therapies. Current Allergy and Asthma Reports. 20 (8), 34(2020).
  3. Hossenbaccus, L., Ellis, A. K. The use of nasal allergen vs allergen exposure chambers to evaluate allergen immunotherapy. Expert Review of Clinical Immunology. 17 (5), 461-470 (2021).
  4. Schröder, J., Mösges, R. Conjunctival provocation tests: Prediction of seasonal allergy. Current Opinion in Allergy and Clinical Immunology. 18 (5), 393-397 (2018).
  5. Gauvreau, G. M., et al. Allergen provocation tests in respiratory research: Building on 50 of experience. European Respiratory Journal. 60 (2), 2102782(2022).
  6. Hohlfeld, J. M., et al. Diagnostic value of outcome measures following allergen exposure in an environmental challenge chamber compared with natural conditions. Clinical and Experimental Allergy. 40 (7), 998-1006 (2010).
  7. Rösner-Friese, K., Kaul, S., Vieths, S., Pfaar, O. Environmental exposure chambers in allergen immunotherapy trials: Current status and clinical validation needs. The Journal of Allergy and Clinical Immunology. 135 (3), 636-643 (2015).
  8. Jacobs, R. L., et al. Responses to ragweed pollen in a pollen challenge chamber versus seasonal exposure identify allergic rhinoconjunctivitis endotypes. The Journal of Allergy and Clinical Immunology. 130 (1), 122-127 (2012).
  9. Khayath, N., et al. Validation of Strasbourg environmental exposure chamber (EEC) ALYATEC® in mite allergic subjects with asthma. Journal of Asthma. 57 (2), 140-148 (2020).
  10. Bousquet, J., et al. Onset of action of the fixed combination intranasal azelastine-fluticasone propionate in an allergen exposure chamber. The Journal of Allergy and Clinical Immunology: In Practice. 6 (5), 1726-1732 (2018).
  11. Pfaar, O., et al. Technical standards in allergen exposure chambers worldwide - An EAACI Task Force Report. Allergy. 76 (12), 3589-3612 (2021).
  12. Rønborg, S. M., Mosbech, H., Poulsen, L. K. Exposure chamber for allergen challenge. A placebo-controlled, double-blind trial in house-dust-mite asthma. Allergy. 52 (8), 821-828 (1997).
  13. Yang, W. H., et al. Cat allergen exposure in a naturalistic exposure chamber: A prospective observational study in cat-allergic subjects. Clinical and Experimental Allergy. 52 (2), 265-275 (2022).
  14. Hamasaki, S., et al. Characteristics of the Chiba environmental challenge chamber. Allergology International. 63 (1), 41-50 (2014).
  15. Okuma, Y., et al. Persistent nasal symptoms and mediator release after continuous pollen exposure in an environmental challenge chamber. Annals of Allergy, Asthma & Immunology. 117 (2), 150-157 (2016).
  16. Zuberbier, T., et al. Global Allergy and Asthma European Network (GA(2)LEN) European Union Network of Excellence in Allergy and Asthma. Validation of the Global Allergy and Asthma European Network (GA2LEN) chamber for trials in allergy: Innovation of a mobile allergen exposure chamber. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 139 (2), 1158-1166 (2017).
  17. Bergmann, K. C., et al. First evaluation of a symbiotic food supplement in an allergen exposure chamber in birch pollen allergic patients. World Allergy Organization Journal. 14 (1), 100494(2020).
  18. Ellis, A. K., Steacy, L. M., Hobsbawn, B., Conway, C. E., Walker, T. J. Clinical validation of controlled grass pollen challenge in the Environmental Exposure Unit (EEU). Allergy, Asthma, and Clinical Immunology. 11 (1), 5(2015).
  19. Day, J. H., Briscoe, M., Widlitz, M. D. Cetirizine, loratadine, or placebo in subjects with seasonal allergic rhinitis: Effects after controlled ragweed pollen challenge in an environmental exposure unit. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 101 (5), 638-645 (1998).
  20. Zemelka-Wiacek, M., Kosowska, A., Winiarska, E., Sobanska, E., Jutel, M. Validated allergen exposure chamber is plausible tool for the assessment of house dust mite-triggered allergic rhinitis. Allergy. 78 (1), 168(2022).
  21. Lighthouse World Solutions. , Available from: https://www.golighthouse.com (2022).
  22. Graham, B. L., et al. Standardization of Spirometry 2019 Update. An Official American Thoracic Society and European Respiratory Society Technical Statement. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 200 (8), 70-88 (2019).
  23. Buslau, A., et al. Can we predict allergen-induced asthma in patients with allergic rhinitis. Clinical and Experimental Allergy. 44 (12), 1494-1502 (2014).
  24. European Medicines Agency. Guideline for clinical development of allergen immunotherapy products CHMP/EWP/18504/2006. European Medicines Agency. , (2006).
  25. Pfaar, O., et al. Recommendations for the standardization of clinical outcomes used in allergen immunotherapy trials for allergic rhinoconjunctivitis: An EAACI Position Paper. Allergy. 69 (7), 854-867 (2014).
  26. Committee for Medicinal Products for Human Use (CHMP). Guideline on the clinical development of products for specific immunotherapy for the treatment of allergic diseases. European Medicines Agency. , (2008).
  27. Krug, N., et al. Validation of an environmental exposure unit for controlled human inhalation studies with grass pollen in patients with seasonal allergic rhinitis. Clinical and Experimental Allergy. 33 (12), 1667-1674 (2003).
  28. Passali, D., Bellussi, L. Monitoring methods for local nasal immunotherapy. Allergy. 52 (33), 22-25 (1997).
  29. Keck, T., Wiesmiller, K., Lindemann, J., Rozsasi, A. Acoustic rhinometry in nasal provocation test in perennial allergic rhinitis. European Archives of Oto-rhino-laryngology. 263 (10), 910-916 (2006).
  30. Shamji, M. H., et al. Differential induction of allergen-specific IgA responses following timothy grass subcutaneous and sublingual immunotherapy. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 148 (4), 1061-1071 (2021).
  31. Thwaites, R. S., et al. Absorption of nasal and bronchial fluids: Precision sampling of the human respiratory mucosa and laboratory processing of samples. Journal of Visualized Experiments. (131), e56413(2018).
  32. Zieglmayer, P., et al. Clinical validation of a house dust mite environmental challenge chamber model. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 140 (1), 266-268 (2017).
  33. Lueer, K., et al. efficacy and repeatability of a novel house dust mite allergen challenge technique in the Fraunhofer allergen challenge chamber. Allergy. 71 (12), 1693-1700 (2016).
  34. Pfaar, O., et al. Allergen exposure chambers: Harmonizing current concepts and projecting the needs for the future - An EAACI Position Paper. Allergy. 72 (7), 1035-1042 (2017).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

193AECARHDMPEFRPNIFPhleum pratenseTNSS

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved