Efecto de la estimulación del diafragma durante la cirugía
El efecto de la estimulación intermitente del hemidiafragma durante la cirugía sobre la función mitocondrial, la fuerza contráctil de una sola fibra y las vías catabólicas en humanos
Durante los procedimientos quirúrgicos mayores, se utiliza anestesia general para que el paciente quede inconsciente. La anestesia general asegura que el paciente no se dé cuenta de ningún dolor causado por la cirugía. La anestesia general también evita que el paciente se mueva para evitar cualquier posible error quirúrgico. Al mismo tiempo, la anestesia general impide que el paciente respire. Para ayudar al paciente a respirar, se coloca un tubo de respiración en las vías respiratorias del paciente y se conecta al ventilador mecánico. Un ventilador mecánico es una bomba de respiración artificial que suministra gas a las vías respiratorias del paciente.
El propósito de este estudio de investigación es determinar si breves períodos de estimulación del diafragma pueden prevenir los problemas del diafragma causados por el uso de ventiladores mecánicos y la cirugía. Para responder a esta pregunta se estudiarán los cambios en los genes responsables de mantener la función del diafragma. Un gen es el código presente en cada célula de su cuerpo y controla el comportamiento de esa célula. Además, se estudiarán los cambios en las propiedades contráctiles de las fibras musculares. Los resultados de este estudio pueden ayudar a desarrollar nuevos tratamientos para prevenir la debilidad del diafragma como resultado del uso de ventilación mecánica.
Descripción general del estudio
Estado
Intervención / Tratamiento
Descripción detallada
Aunque la ventilación mecánica (MV) es de soporte vital, tiene un costo. La VM reduce drásticamente la contractilidad del diafragma, induce la disfunción del diafragma inducida por el ventilador (VIDD) y, en ocasiones, conduce al fracaso del destete. VIDD incluye respiración mitocondrial reducida y estrés oxidativo aumentado, daño de fibra muscular y producción de fuerza de diafragma disminuida.
En modelos animales, la contracción intermitente del diafragma durante el soporte de VM atenúa la VIDD. Sin embargo, solo hay datos limitados que abordan este problema en humanos. Aquí, el equipo de estudio propone probar directamente la hipótesis de que la estimulación eléctrica intermitente (ES) del hemidiafragma humano durante cirugías cardíacas prolongadas con soporte de VM previene/atenúa la VIDD en el hemidiafragma activo. La función mitocondrial es fundamental para el metabolismo energético y la función del músculo esquelético en un músculo crónicamente activo, como el diafragma. Aunque se cree que la función mitocondrial anormal precipita la VIDD en modelos animales, hay datos limitados disponibles sobre las contribuciones mitocondriales a la VIDD en humanos. Aún más importante, no hay intervenciones disponibles para atenuar estos defectos en humanos. Aquí, el equipo de estudio probará el impacto de un tratamiento experimental innovador, la estimulación eléctrica intermitente (ES) del hemidiafragma durante cirugías prolongadas con MV, sobre la función mitocondrial, las propiedades contráctiles de una sola fibra y las vías musculares catabólicas en el diafragma humano. Usando un diseño experimental dentro de los sujetos, las muestras de músculo de un hemidiafragma estimulado se compararán con muestras del hemidiafragma no estimulado. El equipo de estudio investigará la disfunción mitocondrial y el estrés oxidativo durante CTS/MV prolongados, y el potencial de ES para atenuar o prevenir la VIDD. A continuación, el equipo de estudio investigará los efectos de ES en las propiedades contráctiles de una sola fibra y la integridad de la titina. Finalmente, el equipo de estudio estudiará el efecto de la ES en las vías proteolíticas (caspasa, calpaína y ubiquitina-proteasoma) y los marcadores de ARN ribosómico de la síntesis de proteína disminuida implicados en VIDD.
Tipo de estudio
Inscripción (Actual)
Fase
- No aplica
Contactos y Ubicaciones
Ubicaciones de estudio
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Florida
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Gainesville, Florida, Estados Unidos, 32610
- University of Florida
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Criterios de participación
Criterio de elegibilidad
Edades elegibles para estudiar
Acepta Voluntarios Saludables
Descripción
Criterios de inclusión:
- Pacientes que se someten a cirugías prolongadas electivas complejas, que generalmente duran de 5 a 8 horas o más, incluidos los trasplantes de pulmón (p. valvuloplastia, derivación de la arteria coronaria y/o reparaciones aórticas)
Criterio de exclusión:
- antecedentes de cirugía previa del diafragma o la pleura;
- un diagnóstico de EPOC se determinará a partir de una historia clínica consistente con bronquitis crónica y/o enfisema, una larga historia de tabaquismo y pruebas de función pulmonar consistentes con obstrucción irreversible del flujo de aire (FEV1 < 40% previsto, según los criterios de la European Respiratory Society [ no se aplicará a pacientes trasplantados]
- un diagnóstico de insuficiencia cardíaca crónica (NYHA clase IV)
- diagnóstico clínico de otra enfermedad pulmonar (fibrosis quística, bronquiectasias, cáncer de pulmón, etc.) [no se aplicará a pacientes trasplantados]
- insuficiencia renal (creatinina sérica > 1,6 mg/dl);
- enfermedad hepática grave (cualquier prueba de función hepática > 1,5 veces el límite superior de lo normal);
- desnutrición (índice de masa corporal < 20 kg/m2),
- enfermedades metabólicas crónicas no controladas o mal controladas (p. ej., diabetes, hipo o hipertiroidismo)
- enfermedades ortopédicas, sospecha de síndromes paraneoplásicos o miopáticos,
- si a juicio de los cirujanos el estado clínico de los pacientes lo justifica, se detendrá la estimulación del diafragma y no se obtendrán biopsias,
Plan de estudios
¿Cómo está diseñado el estudio?
Detalles de diseño
- Propósito principal: Prevención
- Asignación: No aleatorizado
- Modelo Intervencionista: Asignación paralela
- Enmascaramiento: Ninguno (etiqueta abierta)
Armas e Intervenciones
Grupo de participantes/brazo |
Intervención / Tratamiento |
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Experimental: Estímulo
Estimulación eléctrica del hemidiafragma
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Impulsos eléctricos
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Sin intervención: Control
Sin estimulación del hemidiafragma
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¿Qué mide el estudio?
Medidas de resultado primarias
Medida de resultado |
Medida Descripción |
Periodo de tiempo |
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Respiración mitocondrial
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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Se utilizará respirometría de alta resolución para evaluar la respiración mitocondrial de haces de diafragma permeabilizados.
La adición de medio sustrato al instrumento de respirometría Oroboros O2K permite la cuantificación de la respiración por fuga y la respiración desacoplada máxima, expresada como pmol de oxígeno/seg/mg de peso húmedo.
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Hasta ocho horas
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Actividad de aconitasa
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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Para evaluar el daño mitocondrial, se medirá espectrofotométricamente la actividad de la actonitasa.
Se cuantificará en unidades/mg de proteína.
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Hasta ocho horas
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Peroxidación lipídica
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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La peroxidación lipídica se evaluará midiendo proteínas modificadas con 4-hidroxi-2-nonenal.
Se cuantificará como unidades arbitrarias de densidad óptica.
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Hasta ocho horas
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Actividad de citrato cinasa
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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Los cambios en la cadena de transporte de electrones se evaluarán midiendo la actividad de la citrato cintasa.
Se cuantificará como nmol/mg de proteína/min.
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Hasta ocho horas
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Fibra de diafragma único, fuerza específica
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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La fuerza específica de las fibras de un solo diafragma representa la fuerza generada por unidad de área.
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Hasta ocho horas
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Fibra de diafragma único, tasa de redesarrollo de tensión
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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Se medirán las propiedades de fuerza mecánica de la fibra de un solo diafragma.
La tasa de reurbanización de la tensión se cuantifica como s^(-1).
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Hasta ocho horas
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Sensibilidad al calcio (pCa50)
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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El valor de pCa50 es la escala logarítmica de pCa (sensibilidad del Ca+2) en la que se obtuvo la mitad de la generación de fuerza máxima.
El valor de pCa se calcula como -log10[Ca (nm)]; el pCa50 es el -log10[Ca (nm)] en el que se genera la mitad de la fuerza máxima.
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Hasta ocho horas
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Diferencia en la proporción de cadena pesada de titina total a miosina
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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Las cantidades de proteína de titina total y contenido de proteína de cadena pesada de miosina en muestras de fibra de diafragma homogeneizadas se midieron y luego se calcularon como una relación entre el contenido de titina total y de cadena pesada de miosina (valor sin unidades).
El enfoque estadístico se seleccionó a priori como la diferencia de la proporción entre los lados estimulados y no estimulados.
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Hasta ocho horas
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Diferencia en el contenido de proteína fijadora de titina
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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El contenido de proteínas de unión a titina se cuantificará mediante transferencia Western.
Se normalizará con respecto a una proteína de referencia (GAPDH) y se presentará como intensidad óptica (AU).
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Hasta ocho horas
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Diferencia en el contenido de proteína Calpaína 1
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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La calpaína 1 (mu-calpaína) se medirá mediante análisis Western Blot y se presentará como porcentaje de la intensidad total en hemidiafragmas estimulados y no estimulados.
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Hasta ocho horas
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Diferencia en el contenido de proteína Calpaína 2
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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La calpaína 2 se medirá con un inmunoensayo automatizado basado en capilares utilizando un sistema Jess, normalizado a proteína total, y se presentará como un área de pico corregido (AU) en hemidiafragmas estimulados y no estimulados.
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Hasta ocho horas
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Diferencia en el contenido de proteína Calpaína 3
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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La calpaína 3 se medirá con análisis de Western Blot y se presentará como una proporción entre calpaína 3 escindida y total (valor sin unidades) en hemidiafragmas estimulados y no estimulados.
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Hasta ocho horas
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Diferencia en el contenido de proteína caspasa-3
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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La caspasa-3 se medirá con análisis de Western Blot, se normalizará a la proteína total cargada en cada carril y se presentará como un área de pico corregido (AU) en fibras musculares del hemidiafragma estimuladas y no estimuladas.
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Hasta ocho horas
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Atrogina 1
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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La atrogina 1 se medirá con el análisis de inmunoensayo de proteínas Jess, se normalizará a la proteína total y se presentará como el área de pico (AU) corregida en fibras musculares del hemidiafragma estimuladas y no estimuladas.
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Hasta ocho horas
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Diferencia en la composición del exón de titina
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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La composición de los exones de titina se evaluará y cuantificará mediante la reacción en cadena de la polimerasa (qPCR) en tiempo real.
La N2A y la tT2 se calcularán como porcentaje de la titina total.
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Hasta ocho horas
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Otras medidas de resultado
Medida de resultado |
Medida Descripción |
Periodo de tiempo |
|---|---|---|
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Caspasa-9
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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La caspasa-9 se medirá con análisis de Western Blot y se presentará como una diferencia porcentual en la expresión.
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Hasta ocho horas
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MurF1
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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MurF1 se medirá con análisis de Western Blot y se presentará como una diferencia porcentual en la expresión.
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Hasta ocho horas
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Foxo-3
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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Foxo-3 se medirá con análisis de Western Blot y se presentará como una diferencia porcentual en la expresión.
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Hasta ocho horas
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28SrARN
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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El 28SrRNA se medirá con análisis de Western Blot y se presentará como una diferencia porcentual en la expresión.
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Hasta ocho horas
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18SrARN
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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El 18SrRNA se medirá con análisis de Western Blot y se presentará como porcentaje de diferencia en la expresión.
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Hasta ocho horas
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Producción de especies mitocondriales reactivas de oxígeno
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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La producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) mitocondriales se evaluará utilizando un enfoque in situ para medir la producción de peróxido de hidrógeno en haces de fibras del músculo esquelético del diafragma permeabilizado.
Se cuantificará como pmol/min/mg de peso seco.
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Hasta ocho horas
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Actividad del citocromo c oxidasa (COX)
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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Los cambios en la cadena de transporte de electrones se evaluarán midiendo la actividad de la citocromo c oxidasa (COX).
Se cuantificará en Unidades/mcg de proteína.
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Hasta ocho horas
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Frecuencia de mutación del ADN nuclear
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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Se utilizará PCR cuantitativa de amplicón largo para medir la frecuencia de mutaciones del ADN nuclear.
Se cuantificará como número de lesiones/10 kilobases.
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Hasta ocho horas
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Tamaño de titina
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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Se evaluará la integridad de la titina.
Se cuantificará un tamaño relativo de titina en nm.
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Hasta ocho horas
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Proteasoma 20S
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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El proteasoma 20S se medirá mediante análisis Western Blot y se presentará como diferencia porcentual en la expresión.
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Hasta ocho horas
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Proteasoma 26S
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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El proteasoma 26S se medirá mediante análisis Western Blot y se presentará como diferencia porcentual en la expresión.
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Hasta ocho horas
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Pre-ARNr 45S
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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El pre-ARNr 45S se medirá mediante análisis Western Blot y se presentará como diferencia porcentual en la expresión.
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Hasta ocho horas
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Frecuencia de mutación del ADN mitocondrial
Periodo de tiempo: Hasta ocho horas
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Se utilizará PCR cuantitativa de amplicón largo para medir la frecuencia de mutaciones del ADN mitocondrial.
Se cuantificará como número de lesiones/10 kilobases.
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Hasta ocho horas
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Colaboradores e Investigadores
Patrocinador
Colaboradores
Investigadores
- Investigador principal: Anatole D Martin, PhD, University of Florida
- Investigador principal: Thomas M Beaver, MD, University of Florida
- Investigador principal: Barbara Smith, PhD, PT, University of Florida
Fechas de registro del estudio
Fechas importantes del estudio
Inicio del estudio (Actual)
Finalización primaria (Actual)
Finalización del estudio (Actual)
Fechas de registro del estudio
Enviado por primera vez
Primero enviado que cumplió con los criterios de control de calidad
Publicado por primera vez (Actual)
Actualizaciones de registros de estudio
Última actualización publicada (Actual)
Última actualización enviada que cumplió con los criterios de control de calidad
Última verificación
Más información
Términos relacionados con este estudio
Palabras clave
Otros números de identificación del estudio
- IRB201602186-N
- R01AR072328 (Subvención/contrato del NIH de EE. UU.)
Información sobre medicamentos y dispositivos, documentos del estudio
Estudia un producto farmacéutico regulado por la FDA de EE. UU.
Estudia un producto de dispositivo regulado por la FDA de EE. UU.
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