STF23 F FUDT rsrppori DekomprejonsprosjeIdet. ULJuW UNIMED

Transkript

1 STF23 F92009 FUDT rsrppori DekomprejonsprosjeIdet ULJuW UNIMED

2 Egenvalgte Undervanns Sub sea Helse Health i aktiveringsgraden øker med økende boblemengde. Det er ogsà vist at aktiveringsgraden varierer betydlig over tid hos mennesker. utviklet. Denne er brukt for å demonstrere at gassbobler bryter denne ned. Data til Effekten av varierende gassmengder på C5a aktivering er studert og viser at N - Trondheim 7034 Fnrtroflg forskning ved Norges tekniske høgskole r ii 13 FUDT årsrapport Dekompresjonsprosjektet Antall sider og bilag Rapportens tittel Dato Telefon: (07) Telex: SINTF N Telefax: (07) Gradering Tpppflno Stiftelsen for industriell og teknisk Gruppe 2 Gruppe i Oppdragsgiver Oppdrgivers ref. SINTEF IJNTMED, Sksjnn for ekstreme arbeidsmiljø Avdeling P 4ektnummL,/ ISBN nr. Prisgruppe Ekstrakt stikkord Dekompresjon Deompression Stikkord pà norsk lndexing Terms English på blod-hjerne-barrieren. nå tyder på at det er et inverst forhold mellom graden av C5a aktiering og skader En metode for å vurdere forandringer i blod hjerne-barrieren hos kaniner er Brubakk, Alf 0.; Hjelde, Astrid farvih PJh 7d a Saksbearbeider/forfatter AnStgn. DILL RAPPORT apportnummer

3 12 mennesker hos kanin RESULTATER 1.2 Administrasjon 1.1 Innledning UNIMED 4. PRAKTISKE RESULTATER 3. VIDERE PLANER INNHOLDSFORTEGNELSE 5. REFERANSER 1. GENERELL INNLEDNING \wp5 1\rapport\fudtdek.aob/brg SINTEF UNIMED, 31 jan Metode for å studere brudd pà blod-hjerne-barrieren 2.3 Forandringer i spesifikk vekt og graden av aktivering 2.4 Vurderinger av forskjeller i C5a aktivering hos friske 2.1 Dose-respons-effekten av gassbobler på kaninserum av C5a

4 1.1 Innledning 1. GENERELL INNLEDNING UNIMED Basert på kliniske observasjoner og teoretiske vurderinger satte vi opp den hypotese at gass som en kunne observere, selv hos dykkere som aldri har vært behandlet for dekompresjonsyke. bobler, enten de ga syptomer eller ikke, var grunnlaget for de patofysiologiske forandringer Vi mente videre at gassbobler i sirkulasjonen, som en kan observere ved nesten alle dykk, er styrker oss i vår overbevisning. Dette prosjektet ble startet i 1988 og vi har siden dette forsøkt å bygge opp et internasjonalt faglig sterkt miljø innen dekompresjonsforskning. Dette var en målestning som FUDT opp viktige indikatorer for dekompresjonstress og at både mengde og varighet av bobler bør moni toreres. Vi føler at de studier av langtidsvirkninger av dykking som er blitt publisert siste år organismen, og aktiviteten i 1991 har søkt å studere dette. arbeider systematisk over mange år og at en i utgangspunktet søker å etablere metoder. rinnelig understreket betydningen av. En slik målsetning må nødvendigvis føre til at en Komplementaktivering er anført som en viktig mekanisme for hvordan gassboblene påvirker vil gjerne understreke at vi er åpne for og ønsker et slikt samarbeide. Prosjektledelsen har formelt ligget hos NUTEC, men det har ikke vært faglig samarbeide. Vi \wp5l\rapport\fudtdek.aob/brg SINTEF UNIMED, 31 jan Administrasjon

5 2. RESULTATER BubbIedete I i Comprgas regulator 2.1 Dose-respons-effekten av gassbobler på kaninserum UNIMED 3 - Som tidligere beskrevet (1) er resultatet av en slik aktivering at vi får frigjort C5a som kan Figur 1 Viser det eksperimentelle oppsettet som ble brukt til å aktivere serumprøvene. \wp5l\rapport\tudtdek.aob/brg SINTEF UNIMED. 3 jan92 måles ved hjelp av monoklonalt antistoff ELISA-teknikk. Vi fant at gassbobler aktiverer resultatene ses i figur 2. En økning fra 0,5 til 1 ml/min fører til en dobling av respons, mens komplementsystemet og at økende mengde gassbobler gir høyere aktivering. En oversikt over en økning til 2 ml/min hadde mindre relativ effekt. periode på 6 måneder med økende mengde gassbobler, henholdsvis 0,5, i og 2 ml luft/min. Gassbobler ble produsert ved å bruke et kalibrert miroflowmeter. Størrelsen av boblene var Vi har sett på effekten av å innkubere kaninserum in vitro fra 6 forskjellige kaniner over en a. 2 mm i diameter. Figur I viser det eksperimentelle oppsettet som ble brukt til å produsere Temp.-ontrol Heater gassbobler og hvor serumprøvene ble aktivert med disse gassboblene ved 37 C i 30 minutter. Pressure- Filter Flowmeter Flowmeter Temp.sensor

6 0 I Mean ng/mi individ over tid. UNIMED -4- Figur 2 Viser graden av komplementaktivering CSa (ng/ml) i serum fra alle eksperimenter \wp5l\rapport\fudtdek.aob/brg SINTEF UNIMED, 31jan 92 av C5a aktivering varierte, ikke bare mellom de forskjellige individene, men ogsâ innen hvert Denne dose/responsavhengighet var et generellt reaksjonsmøster hos alle kaninene, men graden og kaniner presentert som middelverdien (±SD). (n=108) (n=36) (n=36) (n=36) X Contr. X O.5mi X 1m X 2m1 Gastlowlmin

7 luft/min. 0 At.ng/mI At.ng/mI At.ng/mI fl I UNIMED - 5 y x 51 - \wp5l\rapport\fudtdek.aob/brg SINTEF UNIMED, 31 jan 92 Figur 3 Viser sammenhengen mellom kontroliverdier og aktiveringsverdier v/o.5, 1 og 2ml 0 i I I I I I L h t fl y = x fl = i i I aktivering. Denne sammenhengen kunne vises for alle doser, ved 0,5, i og 2 ml luft/min. Figur Som tidligere vist (1) var det en sammenheng mellom kontrollverdiene for C5a og graden av E viser dette; dess høyere kontroliverdi dess høyere C5a ble resultatet etter aktivering y= x R=

8 organiske løsninger med forskjellig tetthet, brombenzen og kerosen, hvorav brombenzen har 1ii UNIMED av denne kolonnen og fikk sedimentere i 2 minutter før avlesning. Vevsbitens posisjon vil brukt forskjellig kjente konsentrasjoner av K2S0 barrieren og påfølgende lekkasje og ødemdannelse. Slike ødemer vil føre til at den spesifikke tilsvare den spesifikke vekta til løsningen ved det punktet. 2.2 Metode for å studere brudd på blod-hjerne-barrieren hos kanin Ved forekomst av bobler kan de små karene i hjernen skades med brudd på blod hjerne Totalt 21 kaniner ble brukt i denne undersøkelsen, derav utgjorde 4 kontroligruppen, 6 vekt av vevet blir lavere enn normalt hjernevev. mellom hjernevevsbiter basert på deres spesifikke vekt. Kolonnen ble laget ved å blande to rotter med høyt blodtrykk. En kolonne med gradvis økende tetthet benyttes for å differensiere Metoden er basert på måling av spesifikk vekt. Denne vil være sensitiv for forandringer i vanninnhold i hjernen. Det er dokumentert at metoden er i stand til å påvise ødemer hos blant annet Gassbobler ble produsert ved å blande like mengder luft med en løsning bestående av Marodex utgjorde pilotstudiet, de resterende fordelt på Serie 1 og Serie 2 som utgjorde forsoksseriene. m/naci, som inneholdt 1% av en surfatant (Tween). Disse gassboblene hadde en diameter deres spesifikke vekt ble bestemt. på den måten separere hjernevevsbiter i dette området. Til standardisering av kolonnen ble størst tetthet. Kolonnen har en økende tetthet mellom til i spesifikk vekt og kan Vevsbiter ble tatt fra forskjellige steder i hjernen, innkiudert høyre og venstre hemisfære og mindre enn 50 I Serie i ble 1,6 ml gass innfudert i arterie arotis, i Serie 2 ble 3.3 ml gass innfudert i løpet av 2 minutter. Etter 30 minutter ble dyrene avlivet og hjernen dissekert ut. \wp5l\rapport\fudtdek.aob/brg SINTEF UNIMED, 31 jan 92 Våre resultater viser at denne prosedyren er en egnet metode til slike bestemmelser. Resultatene gjennomsnitt noe lavere i spesifikk vekt sammenlignet med Serie 1. Dette gjelder for bide hvit fra målingene vises i figur 4. Serie 2, som består av K l, K-2, K-3, K-4 og K-5, ligger i og grå hjernesubstans. Denne gruppen fikk dobbel dose av gassbobler innfudert i arterie arotis i forhold til Serie 2. Det ble også påvist forskjeller mellom høyre og venstre hjernehalvdel. 4. Hjernevevsbiter (3-5mg) ble lagt på toppen

9 0 b b b 104 t0 l6 1.04O t038 tog tog tt tog spe.w. right t III = In ab fl v.. 0I In bo CO 0 0 CU CC CC UNJMEO -7 Figur 4 Spesifikk vekt av hvit og grå substans av både høyre og venstre hjernehalvdel. 2.3 Forandringer i spesifikk vekt og graden av aktivering av C5a \wp5 i \rapport\fudtdek.aob/brg SINTEF UNIMED, 31 jan 92 Blodprøver ble tatt av alle li forsøkskaninene umiddelbart før dissikering av arterie arotis (kontroll) og umiddelbart før avlivning; 30 minutter etter innfusjon av luftbobler. Det ble tatt både plasma og serumprøver. Plasma ble undersøkt direkte med hensyn til C5a, mens serum prøvene først ble aktivert ved å innkubere de med luftbobler 2 mi/min i 30 minutter og etterpå bestemt graden av komplementaktivering. Ved å sammenligne den spesifikke vekt av hjerne vevet med graden av komplementaktivering (Fig. 5), finner vi at det tilsynelatende er en 1.1 ab fl bo ab b In 0w (Ib -. CCI fl In CCI I CC Serie i (n=6rabbits) Serie 2 (n=5 rabbits) spe.w. left

10 UNIMED 8 økning i spesifikk vekt ved økende grad av aktivering. Motsatt av det vi hadde forventet i utgangspunktet, nemlig at vi ville få. en nedgang i spesifikk vekt som følge av ødemdannelse ved økende komplementaktivering. Vi kan i øyeblikket ikke forklare dette, ytterligere forsøk er nødvendig E I left, spe.white Figur 5 Viser forholdet mellom spesifikk vekt og komplementaktivering. 2.4 Vurderinger av forskjeller i C5a aktivering hos friske mennesker Blodprøver ble tatt av 6 individer (4 menn og 2 kvinner) over en lengre periode for à vurdere individuelle effekter av komplementaktivering. Det ble anvendt identisk fosøksoppsett som hos kanin, og graden av komplementaktivering ble bestemt ved hjelp av monoklonalt antistoff mot humant C5a. Resultatet vi kom fram til var i full overensstemmelse med det vi fant hos kanin: Graden av komplementaktivering varierer over tid for alle individene (Fig.6) og kan derfor ikke forutsies på forhånd, og videre at komplementaktiveringen (C5a) øker med økende mengde gass. Som for kanin fant vi også at det var en sammenheng mellom kontroliverdier og verdien på C5a vi får etter aktivering; dess høyere kontrollverdi dess høyere blir verdien etter aktivering. Figur 7 viser dette ved 0,5 og 2m1 luft/min. \wp5l\rapport\fudtdek.aob/brg SINTEF UNIMFD 31jan 92

11 F/0.5m1 EJO.5m1 150 Dato Dato ()IUV 100 O/2m1 J2m 150 UNIMED Figur 6 Kons. av økning i C5a (ng/ml) presentert individuelit for 4 individer ved 6 \wp5l\rspport\fudtdek.aob/brg SINTEF UNIMED, 31 jan 92 Figur 7 Sammenhengen mellom kontroliverdiene og aktiveringsverdiene II II 10o /11 21/11 4/12 18/12 3/1 16/1 8/11 21/ /12 3/1 16/1 5JjJjjfl :JJ y= x R=0.8 y= x R=0.6 forskjellige tidspunkt ved 0,5, 1 og 2m1 luft/min. 8/11 21/11 4/12 18/12 3/1 16/1 8/11 21/11 4/12 18/12 3/1 16/1 Dato Dato i: 1.1iLk[ ! D/lml J1E1,. At.ng/mI at 0.5mlflow/min At. nglml at 2mi flow/min. 1Jid

12 gassbobler. graden av aktivering og forandringer i blod-hjerne-barrieren må etterprøves og kan, hvis de oversikt over virksomheten til nå, denne foreligger som rapport og er oversendt. 3. VIDERE PLANER UNIMED å studere dette er vi også nødt til å se på forskjellen i evnen til å produsere bobler, vi ønsker å se på dette ved å måle overfiatespenning i blod. interessante spørsmål om forholdet mellom klinisk dekompresjonsyke og eventuelle skader. For bekreftes, tyde på at evnen til C5a aktivering er en beskyttelsesmekanisme. Dette reiser Metodene til å måle og kvantifisere bobler både i blod og vev bør ytterligere forbedres. De videre planer er sterkt avhengig av finansiering. Vi har for 1992 blitt bedt om å lage en dekompresjonsyke. Spesielt mener vi at det vil være av interesse å se på hvilken effekt skifte av gassblanding kan ha på dette. C5a aktivering spiller for dette. De meget overaskende funn at det er et inverst forhold mellom Vi ønsker å arbeide videre med studier av effektene av gassboblene på hjernen og hvilken rolle Vi anser at det er av stor betydning å evaluere optimale metoder for behandling av sommere, uten at det er skikkelig dokumentert om dette gir bedre resultater. Det er tenkbart at en kan utvikle prosedyrer som tillater en vesentlig raskere dekompresjon uten at en utsetter Det har gjennom de senere år vært en stadig tendens til å gjøre dekompresjonsprosessen lang sammenheng det er mellom effekter av forskjellige oksygentensjoner og mengden av dykkerne for større risiko. Det er i denne sammenhengen også viktig å evalure hvilken \wp5l\rapport\fudtdek.aob/brg SINTEF UNIMED, 31 jan 92

13 UI4IMED Il 4. PRAKTISKE RESULTATER Det har vært foreslå.tt at måling av komplementaktivering kan brukes ved utvelgelse av dykkere. Våre resultater tyder på at det kan være stor forskjell i aktiveringsgrad hos samme individ og at komlentaktivering derfor ikke kan brukes til dette. Videre er det vist at graden av aktivering er avhengig av boblemengde, noe som understreker betydningen av utvikling av prosedyrer som har lave boblemengder. Gassbobler i arteriell sirkulasjon vil gi skade på blod-hjerne-barrieren og denne effekten kan ha sammenheng med graden av aktivering av komplement. Dette kan legge grunnlaget for utvikling av testmetoder for skader. \wp5l\rapport\fudtdek.aob/brg SINTEF UNIMED, 31 jan 92

14 UNIrIEo REFERANSER 1. Hjelde, A.; Brubakk, AD., Berg, K.; Iversen, O.J.: Complement Ativation by Gas Bubbies. SINTEF rapport STF23 F \wp5l\rapport\fudtdek.aob/brg SINTEF UNIMED, 31Jan 92