Effetto della stimolazione del diaframma durante l'intervento chirurgico
L'effetto della stimolazione intermittente dell'emidiaframma durante l'intervento chirurgico sulla funzione mitocondriale, sulla forza contrattile della singola fibra e sulle vie cataboliche negli esseri umani
Durante le principali procedure chirurgiche l'anestesia generale viene utilizzata per rendere il paziente incosciente. L'anestesia generale assicura che il paziente non sia a conoscenza di alcun dolore causato dall'intervento chirurgico. L'anestesia generale impedisce anche al paziente di muoversi per prevenire qualsiasi potenziale errore chirurgico. Allo stesso tempo l'anestesia generale rende impossibile al paziente respirare. Per aiutare il paziente a respirare, un tubo di respirazione viene inserito nelle vie aeree del paziente e collegato al ventilatore meccanico. Un ventilatore meccanico è una pompa respiratoria artificiale, che eroga gas nelle vie aeree di un paziente.
Lo scopo di questo studio di ricerca è determinare se brevi periodi di stimolazione del diaframma possono prevenire problemi al diaframma causati dall'uso di ventilatori meccanici e interventi chirurgici. Per rispondere a questa domanda verranno studiati i cambiamenti nei geni responsabili del mantenimento della funzione del diaframma. Un gene è il codice presente in ogni cellula del tuo corpo e controlla il comportamento di quella cellula. Verranno inoltre studiate le modificazioni delle proprietà contrattili delle fibre muscolari. I risultati di questo studio possono aiutare a sviluppare nuovi trattamenti per prevenire la debolezza del diaframma derivante dall'uso della ventilazione meccanica.
Panoramica dello studio
Stato
Intervento / Trattamento
Descrizione dettagliata
Sebbene la ventilazione meccanica (MV) sostenga la vita, ha un costo. La MV riduce drasticamente la contrattilità del diaframma, induce la disfunzione del diaframma indotta dal ventilatore (VIDD) e talvolta porta al fallimento dello svezzamento. Il VIDD include una ridotta respirazione mitocondriale e un aumento dello stress ossidativo, danni alle fibre muscolari e una diminuzione della produzione di forza del diaframma.
Nei modelli animali, la contrazione intermittente del diaframma durante il supporto MV attenua il VIDD. Tuttavia, ci sono solo dati limitati che affrontano questo problema negli esseri umani. Qui, il team di studio propone di testare direttamente l'ipotesi che la stimolazione elettrica intermittente (ES) dell'emidiaframma umano durante interventi cardiaci prolungati con supporto MV prevenga/attenui la VIDD nell'emidiaframma attivo. La funzione mitocondriale è fondamentale per il metabolismo energetico e la funzione del muscolo scheletrico in un muscolo cronicamente attivo, come il diaframma. Sebbene si ritenga che la funzione mitocondriale anormale possa precipitare la VIDD nei modelli animali, sono disponibili dati limitati sui contributi mitocondriali alla VIDD negli esseri umani. Di importanza ancora maggiore, non ci sono interventi disponibili per attenuare questi difetti negli esseri umani. Qui, il team di studio testerà l'impatto di un trattamento sperimentale innovativo, la stimolazione elettrica intermittente (ES) dell'emidiaframma durante interventi chirurgici prolungati con MV, sulla funzione mitocondriale, le proprietà contrattili delle singole fibre e le vie muscolari cataboliche nel diaframma umano. Utilizzando un disegno sperimentale all'interno dei soggetti, i campioni muscolari di un emidiaframma stimolato saranno confrontati con campioni dell'emidiaframma non stimolato. Il team di studio esaminerà la disfunzione mitocondriale e lo stress ossidativo durante CTS/MV prolungati e il potenziale dell'ES di attenuare o prevenire il VIDD. Successivamente, il team di studio esaminerà gli effetti dell'ES sulle proprietà contrattili della singola fibra e sull'integrità della titina. Infine, il team di studio studierà l'effetto dell'ES sulle vie proteolitiche (caspasi, calpaina e ubiquitina-proteasoma) e sui marcatori dell'RNA ribosomiale della ridotta sintesi proteica implicati nel VIDD.
Tipo di studio
Iscrizione (Effettivo)
Fase
- Non applicabile
Contatti e Sedi
Luoghi di studio
-
-
Florida
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Gainesville, Florida, Stati Uniti, 32610
- University of Florida
-
-
Criteri di partecipazione
Criteri di ammissibilità
Età idonea allo studio
Accetta volontari sani
Descrizione
Criterio di inclusione:
- Pazienti sottoposti a interventi chirurgici complessi ed elettivi prolungati, di solito della durata di 5-8 ore o più, compresi i trapianti di polmone (ad es. valvolaplastica, bypass coronarico e/o riparazioni aortiche)
Criteri di esclusione:
- anamnesi di precedente intervento chirurgico al diaframma o alla pleura;
- una diagnosi di BPCO sarà determinata da una storia clinica coerente con bronchite cronica e/o enfisema, una lunga storia di fumo di sigaretta e test di funzionalità polmonare coerenti con un'ostruzione irreversibile delle vie aeree (FEV1 <40% del predetto, secondo i criteri della European Respiratory Society). non si applicherà ai pazienti trapiantati]
- una diagnosi di insufficienza cardiaca cronica (classe NYHA IV)
- diagnosi clinica di altre malattie polmonari (fibrosi cistica, bronchiectasie, cancro del polmone, ecc.) [non si applica ai pazienti trapiantati]
- insufficienza renale (creatinina sierica > 1,6 mg/dl);
- grave malattia epatica (qualsiasi test di funzionalità epatica > 1,5 volte il limite superiore della norma);
- denutrizione (indice di massa corporea < 20 kg/m2),
- malattie metaboliche croniche non controllate o scarsamente controllate (ad es. diabete, ipo o ipertiroidismo)
- patologie ortopediche, sospette sindromi paraneoplastiche o miopatiche,
- se a giudizio dei chirurghi lo stato clinico del paziente lo richiede, la stimolazione del diaframma sarà interrotta e non saranno ottenute biopsie,
Piano di studio
Come è strutturato lo studio?
Dettagli di progettazione
- Scopo principale: Prevenzione
- Assegnazione: Non randomizzato
- Modello interventistico: Assegnazione parallela
- Mascheramento: Nessuno (etichetta aperta)
Armi e interventi
Gruppo di partecipanti / Arm |
Intervento / Trattamento |
|---|---|
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Sperimentale: Stimolazione
Stimolazione elettrica dell'emidiaframma
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Impulsi elettrici
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Nessun intervento: Controllo
Nessuna stimolazione dell'emidiaframma
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Cosa sta misurando lo studio?
Misure di risultato primarie
Misura del risultato |
Misura Descrizione |
Lasso di tempo |
|---|---|---|
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Respirazione mitocondriale
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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La respirometria ad alta risoluzione verrà utilizzata per valutare la respirazione mitocondriale dei fasci diaframmi permeablilizzati.
L'aggiunta del mezzo substrato allo strumento respirometrico Oroboros O2K consente la quantificazione della respirazione delle perdite e del picco della respirazione disaccoppiata, espressa come pmol ossigeno/sec/mg di peso umido.
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Fino a otto ore
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Attività dell'aconitasi
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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Per valutare il danno mitocondriale, l'attività dell'actonitasi sarà misurata spettrofotometricamente.
Sarà quantificato come unità/mg di proteine.
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Fino a otto ore
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Perossidazione lipidica
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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La perossidazione lipidica sarà valutata misurando le proteine 4-idrossi-2-nonenali modificate.
Sarà quantificato come unità di densità ottica arbitrarie.
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Fino a otto ore
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Attività della citrato cintasi
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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I cambiamenti nella catena di trasporto degli elettroni saranno valutati misurando l'attività della citrato cintasi.
Sarà quantificato come nmol/mg proteine/min.
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Fino a otto ore
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Fibra a diaframma singolo, forza specifica
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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La forza specifica delle fibre a diaframma singolo rappresenta la forza generata per unità di area.
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Fino a otto ore
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Fibra a diaframma singolo, tasso di riqualificazione della tensione
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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Verranno misurate le proprietà di forza meccanica della fibra a diaframma singolo.
Il tasso di riqualificazione della tensione è quantificato come s^(-1).
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Fino a otto ore
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Sensibilità al calcio (pCa50)
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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Il valore pCa50 è la scala logaritmica di pCa (sensibilità di Ca+2) alla quale è stata ottenuta la generazione della forza a metà massima.
Il valore pCa viene calcolato come -log10[Ca (nm)]; il pCa50 è il -log10[Ca (nm)] al quale viene generata la forza semimassimale.
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Fino a otto ore
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Differenza nel rapporto tra titina totale e catene pesanti della miosina
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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Le quantità di contenuto di proteine di titina totale e di proteine della catena pesante di miosina nei campioni di fibre di diaframma omogeneizzate sono state misurate e quindi calcolate come rapporto tra titina totale e contenuto di catene pesanti di miosina (valore senza unità).
L'approccio statistico è stato scelto a priori come differenza del rapporto tra il lato stimolato e quello non stimolato.
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Fino a otto ore
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Differenza nel contenuto di proteine leganti la titina
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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Il contenuto delle proteine leganti la titina sarà quantificato tramite Western blot.
Sarà normalizzato rispetto ad una proteina di riferimento (GAPDH) e presentato come intensità ottica (AU).
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Fino a otto ore
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Differenza nel contenuto proteico di Calpaina 1
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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La calpaina 1 (mu-calpaina) sarà misurata con analisi Western Blot e sarà presentata come percentuale dell'intensità totale negli emidiaframmi stimolati e non stimolati
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Fino a otto ore
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Differenza nel contenuto proteico di Calpaina 2
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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La calpaina 2 sarà misurata con un test immunologico automatizzato basato sui capillari utilizzando un sistema Jess, normalizzato per le proteine totali e sarà presentata come un'area di picco corretto (AU) negli emidiaframmi stimolati e non stimolati.
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Fino a otto ore
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Differenza nel contenuto proteico di Calpaina 3
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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La calpaina 3 sarà misurata con analisi Western Blot e sarà presentata come rapporto tra calpaina 3 scissa e totale (valore senza unità) negli emidiaframmi stimolati e non stimolati.
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Fino a otto ore
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Differenza nel contenuto proteico di Caspase-3
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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La caspasi-3 sarà misurata con analisi Western Blot, normalizzata rispetto alle proteine totali caricate in ciascuna corsia, e sarà presentata come un'area di picco corretto (AU) nelle fibre muscolari dell'emidiaframma stimolate e non stimolate.
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Fino a otto ore
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Atrogina 1
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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L'atrogina 1 sarà misurata con l'analisi immunologica delle proteine Jess, normalizzata rispetto alle proteine totali, e sarà presentata come l'area di picco corretta (AU) nelle fibre muscolari dell'emidiaframma stimolate e non stimolate.
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Fino a otto ore
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Differenza nella composizione dell'esone di titina
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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La composizione degli esoni di titina sarà valutata e quantificata tramite reazione a catena della polimerasi in tempo reale (qPCR).
N2A e tT2 saranno calcolati come percentuale della titina totale.
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Fino a otto ore
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Altre misure di risultato
Misura del risultato |
Misura Descrizione |
Lasso di tempo |
|---|---|---|
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Caspasi-9
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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La caspasi-9 sarà misurata con analisi Western Blot e sarà presentata come differenza percentuale nell'espressione.
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Fino a otto ore
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MurF1
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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MurF1 sarà misurato con analisi Western Blot e sarà presentato come differenza percentuale nell'espressione.
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Fino a otto ore
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Foxo-3
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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Foxo-3 sarà misurato con analisi Western Blot e sarà presentato come differenza percentuale nell'espressione.
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Fino a otto ore
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28SrRNA
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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Il 28SrRNA sarà misurato con analisi Western Blot e sarà presentato come differenza percentuale nell'espressione.
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Fino a otto ore
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18SrRNA
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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Il 18SrRNA sarà misurato con analisi Western Blot e sarà presentato come differenza percentuale nell'espressione.
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Fino a otto ore
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Produzione di specie reattive dell'ossigeno mitocondriale
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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La produzione mitocondriale di specie reattive dell'ossigeno (ROS) sarà valutata utilizzando un approccio in situ per misurare la produzione di perossido di idrogeno nei fasci di fibre muscolari scheletriche del diaframma permeabilizzato.
Sarà quantificato come pmol/min/mg di peso secco.
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Fino a otto ore
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Attività della citocromo c ossidasi (COX).
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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I cambiamenti nella catena di trasporto degli elettroni saranno valutati misurando l'attività della citocromo c ossidasi (COX).
Verrà quantificato come Unità/mcg di proteina.
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Fino a otto ore
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Frequenza di mutazione del DNA nucleare
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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La PCR quantitativa a lungo amplicon sarà utilizzata per misurare la frequenza delle mutazioni del DNA nucleare.
Verrà quantificato come numero di lesioni/10 kilobasi.
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Fino a otto ore
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Dimensione Titina
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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Verrà valutata l'integrità della titina.
La dimensione relativa della titina sarà quantificata in nm.
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Fino a otto ore
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Proteasoma 20S
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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Il proteasoma 20S sarà misurato con analisi Western Blot e sarà presentato come differenza percentuale nell'espressione.
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Fino a otto ore
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Proteasoma 26S
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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Il proteasoma 26S sarà misurato con analisi Western Blot e sarà presentato come differenza percentuale nell'espressione.
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Fino a otto ore
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Pre-rRNA 45S
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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Il pre-rRNA 45S sarà misurato con analisi Western Blot e sarà presentato come differenza percentuale nell'espressione.
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Fino a otto ore
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Frequenza di mutazione del DNA mitocondriale
Lasso di tempo: Fino a otto ore
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La PCR quantitativa Long-Amplicon sarà utilizzata per misurare la frequenza delle mutazioni del DNA mitocondriale.
Verrà quantificato come numero di lesioni/10 kilobasi.
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Fino a otto ore
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Collaboratori e investigatori
Sponsor
Collaboratori
Investigatori
- Investigatore principale: Anatole D Martin, PhD, University of Florida
- Investigatore principale: Thomas M Beaver, MD, University of Florida
- Investigatore principale: Barbara Smith, PhD, PT, University of Florida
Studiare le date dei record
Studia le date principali
Inizio studio (Effettivo)
Completamento primario (Effettivo)
Completamento dello studio (Effettivo)
Date di iscrizione allo studio
Primo inviato
Primo inviato che soddisfa i criteri di controllo qualità
Primo Inserito (Effettivo)
Aggiornamenti dei record di studio
Ultimo aggiornamento pubblicato (Effettivo)
Ultimo aggiornamento inviato che soddisfa i criteri QC
Ultimo verificato
Maggiori informazioni
Termini relativi a questo studio
Parole chiave
Altri numeri di identificazione dello studio
- IRB201602186-N
- R01AR072328 (Sovvenzione/contratto NIH degli Stati Uniti)
Informazioni su farmaci e dispositivi, documenti di studio
Studia un prodotto farmaceutico regolamentato dalla FDA degli Stati Uniti
Studia un dispositivo regolamentato dalla FDA degli Stati Uniti
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Prove cliniche su Stimolazione elettrica dell'emidiaframma
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Universidad Complutense de MadridColegio de Fisioterapeutas de la Comunidad de MadridReclutamento
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