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Wirkung der Zwerchfellstimulation während der Operation

13. Juni 2024 aktualisiert von: University of Florida

Die Wirkung der intermittierenden Hemidiaphragma-Stimulation während der Operation auf die Mitochondrienfunktion, die Einzelfaser-Kontraktionskraft und die katabolischen Wege beim Menschen

Bei größeren chirurgischen Eingriffen wird eine Vollnarkose eingesetzt, um den Patienten bewusstlos zu machen. Die Vollnarkose stellt sicher, dass der Patient keine Schmerzen bemerkt, die durch die Operation verursacht werden. Die Vollnarkose verhindert auch, dass sich der Patient bewegt, um mögliche chirurgische Fehler zu vermeiden. Gleichzeitig macht die Vollnarkose dem Patienten das Atmen unmöglich. Um dem Patienten beim Atmen zu helfen, wird ein Beatmungsschlauch in die Atemwege des Patienten eingeführt und mit dem mechanischen Beatmungsgerät verbunden. Ein mechanisches Beatmungsgerät ist eine künstliche Beatmungspumpe, die Gas in die Atemwege eines Patienten abgibt.

Der Zweck dieser Forschungsstudie ist es festzustellen, ob kurze Perioden der Zwerchfellstimulation Zwerchfellproblemen vorbeugen können, die durch die Verwendung von mechanischen Beatmungsgeräten und Operationen verursacht werden. Um diese Frage zu beantworten, werden die Veränderungen in den Genen untersucht, die für die Aufrechterhaltung der Zwerchfellfunktion verantwortlich sind. Ein Gen ist der Code, der in jeder Zelle Ihres Körpers vorhanden ist und das Verhalten dieser Zelle steuert. Darüber hinaus werden die Veränderungen der kontraktilen Eigenschaften von Muskelfasern untersucht. Die Ergebnisse dieser Studie können dazu beitragen, neue Behandlungen zu entwickeln, um eine Zwerchfellschwäche infolge einer mechanischen Beatmung zu verhindern.

Studienübersicht

Status

Abgeschlossen

Bedingungen

Intervention / Behandlung

Detaillierte Beschreibung

Obwohl die mechanische Beatmung (MV) lebenserhaltend ist, ist sie mit Kosten verbunden. MV reduziert die Zwerchfellkontraktilität dramatisch, induziert eine beatmungsinduzierte Zwerchfelldysfunktion (VIDD) und führt manchmal zu einem Versagen der Entwöhnung. VIDD umfasst eine verringerte mitochondriale Atmung und erhöhten oxidativen Stress, Muskelfaserschäden und eine verringerte Kraftproduktion des Zwerchfells.

In Tiermodellen dämpft eine intermittierende Zwerchfellkontraktion während der AMV-Unterstützung VIDD. Es gibt jedoch nur begrenzte Daten, die sich mit diesem Problem beim Menschen befassen. Hier schlägt das Studienteam vor, die Hypothese direkt zu testen, dass die intermittierende elektrische Stimulation (ES) des menschlichen Hemidiaphragmas während längerer Herzoperationen mit MV-Unterstützung VIDD im aktiven Hemidiaphragma verhindert/dämpft. Die Mitochondrienfunktion ist zentral für den Energiestoffwechsel und die Skelettmuskelfunktion in einem chronisch aktiven Muskel wie dem Zwerchfell. Obwohl angenommen wird, dass eine abnormale mitochondriale Funktion VIDD in Tiermodellen auslöst, sind begrenzte Daten über mitochondriale Beiträge zu VIDD beim Menschen verfügbar. Noch wichtiger ist, dass es keine verfügbaren Interventionen gibt, um diese Defekte beim Menschen abzuschwächen. Hier wird das Studienteam die Auswirkungen einer innovativen experimentellen Behandlung, der intermittierenden elektrischen Stimulation (ES) des Hemidiaphragmas während längerer Operationen mit MV, auf die Mitochondrienfunktion, die kontraktilen Eigenschaften einzelner Fasern und die katabolischen Muskelwege im menschlichen Zwerchfell testen. Unter Verwendung eines intraindividuellen experimentellen Designs werden Muskelproben von einem stimulierten Hemidiaphragma mit Proben von einem nicht stimulierten Hemidiaphragma verglichen. Das Studienteam wird die mitochondriale Dysfunktion und oxidativen Stress während längerer CTS/MV sowie das Potenzial von ES zur Abschwächung oder Verhinderung von VIDD untersuchen. Als nächstes wird das Studienteam die Auswirkungen von ES auf die Kontraktionseigenschaften einzelner Fasern und die Titin-Integrität untersuchen. Schließlich wird das Studienteam die Wirkung von ES auf proteolytische Signalwege (Caspase, Calpain und Ubiquitin-Proteasom) und ribosomale RNA-Marker einer verringerten Proteinsynthese, die mit VIDD in Verbindung steht, untersuchen.

Studientyp

Interventionell

Einschreibung (Tatsächlich)

25

Phase

  • Unzutreffend

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienorte

  • Vereinigte Staaten
    • Florida
      • Gainesville, Florida, Vereinigte Staaten, 32610
        • University of Florida

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

18 Jahre bis 85 Jahre (Erwachsene, Älterer Erwachsener)

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Nein

Beschreibung

Einschlusskriterien:

  • Patienten, die sich komplexen, elektiven, verlängerten Operationen unterziehen, die normalerweise 5-8 Stunden oder länger dauern, einschließlich Lungentransplantationen (z. Klappenplastik, Koronararterien-Bypass und/oder Aortenreparatur)

Ausschlusskriterien:

  • Vorgeschichte einer früheren Operation des Zwerchfells oder der Pleura;
  • eine COPD-Diagnose wird anhand einer klinischen Vorgeschichte bestimmt, die mit chronischer Bronchitis und/oder Emphysem, einer langen Vorgeschichte des Zigarettenrauchens und Lungenfunktionstests, die mit einer irreversiblen Atemwegsobstruktion übereinstimmen (FEV1 < 40 % vorhergesagt, gemäß den Kriterien der European Respiratory Society [ gilt nicht für Transplantationspatienten]
  • eine Diagnose einer chronischen Herzinsuffizienz (NYHA-Klasse IV)
  • klinische Diagnose einer anderen Lungenerkrankung (zystische Fibrose, Bronchiektasie, Lungenkrebs usw.) [gilt nicht für Transplantationspatienten]
  • Niereninsuffizienz (Serumkreatinin > 1,6 mg/dl);
  • schwere Lebererkrankung (jeder Leberfunktionstest > 1,5-mal die Obergrenze des Normalwerts);
  • Unterernährung (Body-Mass-Index < 20 kg/m2),
  • chronische unkontrollierte oder schlecht kontrollierte Stoffwechselerkrankungen (z. B. Diabetes, Hypo- oder Hyperthyreose)
  • orthopädische Erkrankungen, Verdacht auf paraneoplastische oder myopathische Syndrome,
  • wenn es der klinische Zustand des Patienten nach Einschätzung des Chirurgen rechtfertigt, wird die Zwerchfellstimulation gestoppt und es werden keine Biopsien entnommen,

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

  • Hauptzweck: Verhütung
  • Zuteilung: Nicht randomisiert
  • Interventionsmodell: Parallele Zuordnung
  • Maskierung: Keine (Offenes Etikett)

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm
Intervention / Behandlung
Experimental: Stimulation
Elektrische Stimulation des Hemidiaphragmas
Sonstiges: Elektrische Stimulation des Hemidiaphragmas
Elektrische Impulse
Kein Eingriff: Kontrolle
Keine Stimulation des Hemidiaphragmas

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Mitochondriale Atmung
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Zur Beurteilung der mitochondrialen Atmung permeabilisierter Zwerchfellbündel wird hochauflösende Respirometrie eingesetzt. Die Zugabe von Substratmedium zum Oroboros O2K-Respirometriegerät ermöglicht die Quantifizierung der Leckatmung und der entkoppelten Spitzenatmung, ausgedrückt als pmol Sauerstoff/s/mg Nassgewicht.
Bis zu acht Stunden
Aconitase-Aktivität
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Zur Beurteilung der mitochondrialen Schädigung wird die Aktonitaseaktivität spektrophotometrisch gemessen. Es wird als Einheiten/mg Protein quantifiziert.
Bis zu acht Stunden
Lipidperoxidation
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Die Lipidperoxidation wird durch Messung von 4-Hydroxy-2-Nonenal-modifizierten Proteinen beurteilt. Sie wird in willkürlichen Einheiten der optischen Dichte quantifiziert.
Bis zu acht Stunden
Citrat-Cynthase-Aktivität
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Veränderungen in der Elektronentransportkette werden durch Messung der Citrat-Cynthase-Aktivität bewertet. Sie wird als nmol/mg Protein/min quantifiziert.
Bis zu acht Stunden
Einzelmembranfaser, spezifische Kraft
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Die spezifische Kraft einzelner Membranfasern stellt die pro Flächeneinheit erzeugte Kraft dar.
Bis zu acht Stunden
Einzelmembranfaser, Rate der Spannungsneuentwicklung
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Die mechanischen Krafteigenschaften einzelner Membranfasern werden gemessen. Die Geschwindigkeit des Spannungsabbaus wird als s^(-1) quantifiziert.
Bis zu acht Stunden
Kalziumempfindlichkeit (pCa50)
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Der pCa50-Wert ist die logarithmische Skala von pCa (Empfindlichkeit von Ca+2), bei der die halbmaximale Krafterzeugung erreicht wurde. Der pCa-Wert wird als -log10[Ca (nm)] berechnet; Der pCa50 ist der -log10[Ca (nm)], bei dem die halbmaximale Kraft erzeugt wird.
Bis zu acht Stunden
Unterschied im Gesamtverhältnis von Titin zu schwerer Kette von Myosin
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Die Mengen des gesamten Titinproteins und des Myosin-Schwerkettenproteingehalts in homogenisierten Membranfaserproben wurden gemessen und dann als Verhältnis des Gesamttitingehalts zum Myosin-Schwerkettengehalt (Wert ohne Einheit) berechnet. Der statistische Ansatz wurde a priori als Differenz des Verhältnisses zwischen stimulierter und nicht stimulierter Seite gewählt.
Bis zu acht Stunden
Unterschied im Titin-bindenden Proteingehalt
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Der Gehalt an Titin-bindenden Proteinen wird mittels Western Blot quantifiziert. Sie wird auf ein Referenzprotein (GAPDH) normalisiert und als optische Intensität (AU) dargestellt.
Bis zu acht Stunden
Unterschied im Calpain-1-Proteingehalt
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Calpain 1 (Mu-Calpain) wird mittels Western-Blot-Analyse gemessen und als Prozentsatz der Gesamtintensität in stimulierten und nicht stimulierten Hemidiaphragmen dargestellt
Bis zu acht Stunden
Unterschied im Calpain-2-Proteingehalt
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Calpain 2 wird mit einem automatisierten, kapillarbasierten Immunoassay unter Verwendung eines Jess-Systems gemessen, auf das Gesamtprotein normalisiert und als Fläche des korrigierten Peaks (AU) in stimulierten und nicht stimulierten Hemidiaphragmen dargestellt.
Bis zu acht Stunden
Unterschied im Calpain-3-Proteingehalt
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Calpain 3 wird mittels Western-Blot-Analyse gemessen und als Verhältnis von gespaltenem Calpain 3 zum gesamten Calpain 3 (Wert ohne Einheit) in stimulierten und unstimulierten Hemidiaphragmen dargestellt.
Bis zu acht Stunden
Unterschied im Caspase-3-Proteingehalt
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Caspase-3 wird mit einer Western-Blot-Analyse gemessen, auf das in jeder Spur geladene Gesamtprotein normalisiert und als Fläche des korrigierten Peaks (AU) in stimulierten und nicht stimulierten Hemidiaphragma-Muskelfasern dargestellt.
Bis zu acht Stunden
Atrogin 1
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Atrogin 1 wird mit der Jess-Protein-Immunoassay-Analyse gemessen, auf das Gesamtprotein normalisiert und als korrigierte Peakfläche (AU) in stimulierten und nicht stimulierten Hemidiaphragma-Muskelfasern dargestellt.
Bis zu acht Stunden
Unterschied in der Titin-Exon-Zusammensetzung
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Die Zusammensetzung der Titin-Exons wird mittels Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (qPCR) bewertet und quantifiziert. N2A und tT2 werden als Prozentsatz des Gesamttitins berechnet.
Bis zu acht Stunden

Andere Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Caspase-9
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Caspase-9 wird mit Western-Blot-Analyse gemessen und als prozentualer Unterschied in der Expression dargestellt.
Bis zu acht Stunden
MurF1
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
MurF1 wird mit Western-Blot-Analyse gemessen und als prozentualer Unterschied in der Expression dargestellt.
Bis zu acht Stunden
Foxo-3
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Foxo-3 wird mit Western Blot-Analyse gemessen und als prozentualer Unterschied in der Expression dargestellt.
Bis zu acht Stunden
28SrRNA
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
28SrRNA wird mit Western Blot-Analyse gemessen und als prozentualer Unterschied in der Expression dargestellt.
Bis zu acht Stunden
18SrRNA
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
18SrRNA wird mit Western Blot-Analyse gemessen und als prozentualer Unterschied in der Expression dargestellt.
Bis zu acht Stunden
Mitochondriale Produktion reaktiver Sauerstoffspezies
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Die Produktion mitochondrialer reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) wird mithilfe eines In-situ-Ansatzes bewertet, um die Wasserstoffperoxidproduktion in permeabilisierten Faserbündeln der Skelettmuskulatur des Zwerchfells zu messen. Sie wird als pmol/min/mg Trockengewicht quantifiziert.
Bis zu acht Stunden
Cytochrom-c-Oxidase (COX)-Aktivität
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Veränderungen in der Elektronentransportkette werden durch Messung der Cytochrom-C-Oxidase (COX)-Aktivität bewertet. Es wird als Einheiten/mcg Protein quantifiziert.
Bis zu acht Stunden
Häufigkeit nuklearer DNA-Mutationen
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Mithilfe der quantitativen Long-Amplicon-PCR wird die Häufigkeit nuklearer DNA-Mutationen gemessen. Sie wird als Anzahl der Läsionen/10 Kilobasen quantifiziert.
Bis zu acht Stunden
Titin-Größe
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Die Titin-Integrität wird beurteilt. Eine relative Titingröße wird in nm quantifiziert.
Bis zu acht Stunden
20S Proteasom
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Das 20S-Proteasom wird mittels Western-Blot-Analyse gemessen und als prozentualer Unterschied in der Expression dargestellt.
Bis zu acht Stunden
26S Proteasom
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Das 26S-Proteasom wird mittels Western-Blot-Analyse gemessen und als prozentualer Unterschied in der Expression dargestellt.
Bis zu acht Stunden
45S Prä-rRNA
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
45S-Prä-rRNA wird mittels Western-Blot-Analyse gemessen und als prozentualer Unterschied in der Expression dargestellt.
Bis zu acht Stunden
Mitochondriale DNA-Mutationshäufigkeit
Zeitfenster: Bis zu acht Stunden
Mithilfe der quantitativen Long-Amplicon-PCR wird die Häufigkeit mitochondrialer DNA-Mutationen gemessen. Sie wird als Anzahl der Läsionen/10 Kilobasen quantifiziert.
Bis zu acht Stunden

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Sponsor

University of Florida

Mitarbeiter

National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases (NIAMS)
National Institutes of Health (NIH)
University of Arizona

Ermittler

  • Hauptermittler: Anatole D Martin, PhD, University of Florida
  • Hauptermittler: Thomas M Beaver, MD, University of Florida
  • Hauptermittler: Barbara Smith, PhD, PT, University of Florida

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn (Tatsächlich)

14. Februar 2018

Primärer Abschluss (Tatsächlich)

31. Mai 2022

Studienabschluss (Tatsächlich)

31. Dezember 2023

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

26. September 2017

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

4. Oktober 2017

Zuerst gepostet (Tatsächlich)

5. Oktober 2017

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

26. Juni 2024

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

13. Juni 2024

Zuletzt verifiziert

1. Juni 2024

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

Schlüsselwörter

Andere Studien-ID-Nummern

  • IRB201602186-N
  • R01AR072328 (US NIH Stipendium/Vertrag)

Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt

Nein

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt

Nein

Diese Informationen wurden ohne Änderungen direkt von der Website clinicaltrials.gov abgerufen. Wenn Sie Ihre Studiendaten ändern, entfernen oder aktualisieren möchten, wenden Sie sich bitte an register@clinicaltrials.gov. Sobald eine Änderung auf clinicaltrials.gov implementiert wird, wird diese automatisch auch auf unserer Website aktualisiert .

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