Effet de la stimulation du diaphragme pendant la chirurgie
L'effet de la stimulation intermittente de l'hémidiaphragme pendant la chirurgie sur la fonction mitochondriale, la force contractile d'une seule fibre et les voies cataboliques chez l'homme
Lors d'interventions chirurgicales majeures, une anesthésie générale est utilisée pour rendre le patient inconscient. L'anesthésie générale assure que le patient n'est pas conscient de toute douleur causée par la chirurgie. L'anesthésie générale empêche également le patient de bouger pour éviter toute erreur chirurgicale potentielle. Dans le même temps, l'anesthésie générale empêche le patient de respirer. Pour aider le patient à respirer, un tube respiratoire est placé dans les voies respiratoires du patient et relié au ventilateur mécanique. Un ventilateur mécanique est une pompe de respiration artificielle qui délivre du gaz dans les voies respiratoires d'un patient.
Le but de cette étude de recherche est de déterminer si de brèves périodes de stimulation du diaphragme peuvent prévenir les problèmes de diaphragme causés par l'utilisation de ventilateurs mécaniques et la chirurgie. Pour répondre à cette question, les modifications des gènes responsables du maintien de la fonction diaphragmatique seront étudiées. Un gène est le code présent dans chaque cellule de votre corps et contrôle le comportement de cette cellule. De plus, les changements dans les propriétés contractiles des fibres musculaires seront étudiés. Les résultats de cette étude peuvent aider à développer de nouveaux traitements pour prévenir la faiblesse du diaphragme résultant de l'utilisation de la ventilation mécanique.
Aperçu de l'étude
Statut
Les conditions
Intervention / Traitement
Description détaillée
Bien que la ventilation mécanique (MV) soit vitale, elle a un coût. La MV réduit considérablement la contractilité du diaphragme, induit un dysfonctionnement du diaphragme induit par le ventilateur (VIDD) et conduit parfois à un échec du sevrage. Le VIDD comprend une respiration mitochondriale réduite et un stress oxydatif accru, des dommages aux fibres musculaires et une diminution de la production de force du diaphragme.
Dans les modèles animaux, la contraction intermittente du diaphragme pendant le support MV atténue le VIDD. Cependant, il n'y a que des données limitées traitant de ce problème chez l'homme. Ici, l'équipe de l'étude propose de tester directement l'hypothèse selon laquelle la stimulation électrique intermittente (ES) de l'hémidiaphragme humain lors de chirurgies cardiaques prolongées avec support MV empêche/atténue le VIDD dans l'hémidiaphragme actif. La fonction mitochondriale est au cœur du métabolisme énergétique et de la fonction musculaire squelettique dans un muscle chroniquement actif, tel que le diaphragme. Bien que l'on pense qu'une fonction mitochondriale anormale précipite le VIDD dans les modèles animaux, des données limitées sont disponibles concernant les contributions mitochondriales au VIDD chez l'homme. Plus important encore, il n'existe aucune intervention disponible pour atténuer ces défauts chez l'homme. Ici, l'équipe d'étude testera l'impact d'un traitement expérimental innovant, la stimulation électrique intermittente (ES) de l'hémidiaphragme lors d'interventions chirurgicales prolongées avec MV, sur la fonction mitochondriale, les propriétés contractiles des fibres uniques et les voies musculaires cataboliques dans le diaphragme humain. En utilisant une conception expérimentale intra-sujets, des échantillons de muscle d'un hémidiaphragme stimulé seront comparés à des échantillons de l'hémidiaphragme non stimulé. L'équipe d'étude étudiera le dysfonctionnement mitochondrial et le stress oxydatif au cours d'un CTS/MV prolongé, ainsi que le potentiel de l'ES à atténuer ou à prévenir le VIDD. Ensuite, l'équipe d'étude étudiera les effets de l'ES sur les propriétés contractiles d'une seule fibre et sur l'intégrité de la Titine. Enfin, l'équipe d'étude étudiera l'effet de l'ES sur les voies protéolytiques (caspase, calpaïne et ubiquitine-protéasome) et les marqueurs ARN ribosomiques de la diminution de la synthèse protéique impliquée dans le VIDD.
Type d'étude
Inscription (Réel)
Phase
- N'est pas applicable
Contacts et emplacements
Lieux d'étude
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Florida
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Gainesville, Florida, États-Unis, 32610
- University of Florida
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Critères de participation
Critère d'éligibilité
Âges éligibles pour étudier
Accepte les volontaires sains
La description
Critère d'intégration:
- Patients subissant des interventions chirurgicales prolongées complexes et électives, qui durent généralement de 5 à 8 heures ou plus, y compris des greffes de poumon (par ex. valvuloplastie, pontage coronarien et/ou réparation aortique)
Critère d'exclusion:
- antécédents de chirurgie antérieure du diaphragme ou de la plèvre ;
- un diagnostic de BPCO sera déterminé à partir d'antécédents cliniques compatibles avec une bronchite chronique et/ou un emphysème, une longue histoire de tabagisme et des tests de la fonction pulmonaire compatibles avec une obstruction irréversible des voies respiratoires (VEMS < 40 % prévu, selon les critères de l'European Respiratory Society [ ne s'appliquera pas aux patients transplantés]
- un diagnostic d'insuffisance cardiaque chronique (NYHA classe IV)
- diagnostic clinique d'une autre maladie pulmonaire (fibrose kystique, bronchectasie, cancer du poumon, etc.) [ne s'applique pas aux patients transplantés]
- insuffisance rénale (créatinine sérique > 1,6 mg/dl) ;
- maladie hépatique sévère (tout test de la fonction hépatique > 1,5 fois la limite supérieure de la normale) ;
- sous-alimentation (indice de masse corporelle < 20 kg/m2),
- maladies métaboliques chroniques non contrôlées ou mal contrôlées (par exemple, diabète, hypo- ou hyperthyroïdie)
- pathologies orthopédiques, suspicions de syndromes paranéoplasiques ou myopathiques,
- si, de l'avis des chirurgiens, l'état clinique des patients le justifie, la stimulation du diaphragme sera arrêtée et les biopsies ne seront pas obtenues,
Plan d'étude
Comment l'étude est-elle conçue ?
Détails de conception
- Objectif principal: La prévention
- Répartition: Non randomisé
- Modèle interventionnel: Affectation parallèle
- Masquage: Aucun (étiquette ouverte)
Armes et Interventions
Groupe de participants / Bras |
Intervention / Traitement |
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Expérimental: Stimulation
Stimulation électrique de l'hémidiaphragme
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Impulsions électriques
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Aucune intervention: Contrôle
Pas de stimulation de l'hémidiaphragme
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Que mesure l'étude ?
Principaux critères de jugement
Mesure des résultats |
Description de la mesure |
Délai |
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Respiration mitochondriale
Délai: Jusqu'à huit heures
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La respirométrie à haute résolution sera utilisée pour évaluer la respiration mitochondriale des faisceaux de diaphragme perméable.
L’ajout d’un milieu substrat à l’instrument de respirométrie Oroboros O2K permet de quantifier la respiration par fuite et le pic de respiration non couplée, exprimé en pmol d’oxygène/sec/mg de poids humide.
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Jusqu'à huit heures
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Activité aconitase
Délai: Jusqu'à huit heures
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Afin d'évaluer les dommages mitochondriaux, l'activité actonitase sera mesurée par spectrophotométrie.
Elle sera quantifiée en unités/mg de protéine.
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Jusqu'à huit heures
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Peroxydation lipidique
Délai: Jusqu'à huit heures
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La peroxydation lipidique sera évaluée en mesurant les protéines modifiées par le 4-hydroxy-2-nonénal.
Il sera quantifié en unités de densité optique arbitraires.
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Jusqu'à huit heures
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Activité du citrate cyntase
Délai: Jusqu'à huit heures
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Les changements dans la chaîne de transport d'électrons seront évalués en mesurant l'activité de la citrate cynthase.
Il sera quantifié en nmol/mg protéine/min.
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Jusqu'à huit heures
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Fibre à diaphragme unique, force spécifique
Délai: Jusqu'à huit heures
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La force spécifique des fibres à diaphragme unique représente la force générée par unité de surface.
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Jusqu'à huit heures
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Fibre à diaphragme unique, taux de réaménagement de la tension
Délai: Jusqu'à huit heures
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Les propriétés de force mécanique des fibres à diaphragme unique seront mesurées.
Le taux de redéveloppement de la tension est quantifié par s^(-1).
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Jusqu'à huit heures
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Sensibilité au calcium (pCa50)
Délai: Jusqu'à huit heures
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La valeur pCa50 est l'échelle logarithmique de pCa (sensibilité de Ca+2) à laquelle la génération de force demi-maximale a été obtenue.
La valeur pCa est calculée sous la forme -log10[Ca (nm)] ; le pCa50 est le -log10[Ca (nm)] auquel la force demi-maximale est générée.
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Jusqu'à huit heures
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Différence entre le rapport entre la titine totale et la chaîne lourde de la myosine
Délai: Jusqu'à huit heures
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Les quantités de protéine titine totale et de protéine de chaîne lourde de myosine dans des échantillons de fibres de diaphragme homogénéisés ont été mesurées puis calculées sous forme de rapport entre la titine totale et la teneur en chaîne lourde de myosine (valeur sans unité).
L'approche statistique a été choisie a priori comme la différence du rapport entre les côtés stimulés et non stimulés.
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Jusqu'à huit heures
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Différence dans la teneur en protéines de liaison à la titine
Délai: Jusqu'à huit heures
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Le contenu en protéines liant la titine sera quantifié par Western blot.
Elle sera normalisée par rapport à une protéine de référence (GAPDH) et présentée sous forme d'intensité optique (AU).
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Jusqu'à huit heures
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Différence dans la teneur en protéines Calpain 1
Délai: Jusqu'à huit heures
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La calpaïne 1 (mu-calpaïne) sera mesurée par analyse Western Blot et sera présentée en pourcentage de l'intensité totale dans les hémidiaphragmes stimulés et non stimulés.
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Jusqu'à huit heures
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Différence dans la teneur en protéines Calpain 2
Délai: Jusqu'à huit heures
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Calpain 2 sera mesuré avec un dosage immunologique automatisé basé sur capillaire utilisant un système Jess, normalisé à la protéine totale, et sera présenté comme une zone de pic corrigé (AU) dans les hémidiaphragmes stimulés et non stimulés.
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Jusqu'à huit heures
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Différence dans la teneur en protéines Calpain 3
Délai: Jusqu'à huit heures
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La calpaïne 3 sera mesurée avec l'analyse Western Blot et sera présentée sous forme de rapport entre la calpaïne 3 clivée et la calpaïne totale (valeur sans unité) dans les hémidiaphragmes stimulés et non stimulés.
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Jusqu'à huit heures
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Différence dans la teneur en protéines caspase-3
Délai: Jusqu'à huit heures
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La caspase-3 sera mesurée par analyse Western Blot, normalisée à la protéine totale chargée dans chaque voie, et sera présentée comme une zone de pic corrigé (AU) dans les fibres musculaires de l'hémidiaphragme stimulées et non stimulées.
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Jusqu'à huit heures
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Atrogine 1
Délai: Jusqu'à huit heures
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Atrogin 1 sera mesuré avec une analyse immunologique de protéine Jess, normalisée à la protéine totale, et sera présentée comme la surface de pic corrigée (AU) dans les fibres musculaires de l'hémidiaphragme stimulées et non stimulées.
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Jusqu'à huit heures
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Différence dans la composition des exons de titine
Délai: Jusqu'à huit heures
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La composition des exons de titine sera évaluée et quantifiée par réaction en chaîne par polymérase en temps réel (qPCR).
Le N2A et le tT2 seront calculés en pourcentage de la titine totale.
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Jusqu'à huit heures
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Autres mesures de résultats
Mesure des résultats |
Description de la mesure |
Délai |
|---|---|---|
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Caspase-9
Délai: Jusqu'à huit heures
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La caspase-9 sera mesurée par analyse Western Blot et sera présentée sous forme de pourcentage de différence d'expression.
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Jusqu'à huit heures
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MurF1
Délai: Jusqu'à huit heures
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MurF1 sera mesuré par analyse Western Blot et sera présenté en pourcentage de différence d'expression.
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Jusqu'à huit heures
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Foxo-3
Délai: Jusqu'à huit heures
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Foxo-3 sera mesuré par analyse Western Blot et sera présenté sous forme de pourcentage de différence d'expression.
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Jusqu'à huit heures
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28ARNr
Délai: Jusqu'à huit heures
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L'ARNr 28S sera mesuré par analyse Western Blot et sera présenté sous forme de pourcentage de différence d'expression.
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Jusqu'à huit heures
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18SrARN
Délai: Jusqu'à huit heures
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L'ARNr 18Sr sera mesuré par analyse Western Blot et sera présenté sous forme de pourcentage de différence d'expression.
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Jusqu'à huit heures
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Production d’espèces réactives de l’oxygène mitochondriales
Délai: Jusqu'à huit heures
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La production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) mitochondriales sera évaluée à l'aide d'une approche in situ pour mesurer la production de peroxyde d'hydrogène dans les faisceaux de fibres musculaires squelettiques du diaphragme perméabilisé.
Il sera quantifié en pmol/min/mg de poids sec.
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Jusqu'à huit heures
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Activité du cytochrome c oxydase (COX)
Délai: Jusqu'à huit heures
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Les changements dans la chaîne de transport d'électrons seront évalués en mesurant l'activité de la cytochrome c oxydase (COX).
Il sera quantifié en unités/mcg de protéine.
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Jusqu'à huit heures
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Fréquence de mutation de l'ADN nucléaire
Délai: Jusqu'à huit heures
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La PCR quantitative Long-Amplicon sera utilisée pour mesurer la fréquence des mutations de l'ADN nucléaire.
Il sera quantifié en nombre de lésions/10 kilobases.
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Jusqu'à huit heures
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Taille de Titine
Délai: Jusqu'à huit heures
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L'intégrité de Titin sera évaluée.
Une taille relative de titine sera quantifiée en nm.
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Jusqu'à huit heures
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Protéasome 20S
Délai: Jusqu'à huit heures
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Le protéasome 20S sera mesuré par analyse Western Blot et sera présenté sous forme de pourcentage de différence d'expression.
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Jusqu'à huit heures
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Protéasome 26S
Délai: Jusqu'à huit heures
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Le protéasome 26S sera mesuré par analyse Western Blot et sera présenté sous forme de pourcentage de différence d'expression.
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Jusqu'à huit heures
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Pré-ARNr 45S
Délai: Jusqu'à huit heures
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Le pré-ARNr 45S sera mesuré par analyse Western Blot et sera présenté sous forme de pourcentage de différence d'expression.
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Jusqu'à huit heures
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Fréquence de mutation de l'ADN mitochondrial
Délai: Jusqu'à huit heures
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La PCR quantitative Long-Amplicon sera utilisée pour mesurer la fréquence des mutations de l'ADN mitochondrial.
Il sera quantifié en nombre de lésions/10 kilobases.
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Jusqu'à huit heures
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Collaborateurs et enquêteurs
Parrainer
Collaborateurs
Les enquêteurs
- Chercheur principal: Anatole D Martin, PhD, University of Florida
- Chercheur principal: Thomas M Beaver, MD, University of Florida
- Chercheur principal: Barbara Smith, PhD, PT, University of Florida
Dates d'enregistrement des études
Dates principales de l'étude
Début de l'étude (Réel)
Achèvement primaire (Réel)
Achèvement de l'étude (Réel)
Dates d'inscription aux études
Première soumission
Première soumission répondant aux critères de contrôle qualité
Première publication (Réel)
Mises à jour des dossiers d'étude
Dernière mise à jour publiée (Réel)
Dernière mise à jour soumise répondant aux critères de contrôle qualité
Dernière vérification
Plus d'information
Termes liés à cette étude
Mots clés
Autres numéros d'identification d'étude
- IRB201602186-N
- R01AR072328 (Subvention/contrat des NIH des États-Unis)
Informations sur les médicaments et les dispositifs, documents d'étude
Étudie un produit pharmaceutique réglementé par la FDA américaine
Étudie un produit d'appareil réglementé par la FDA américaine
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