手術中の横隔膜刺激の効果
ヒトにおけるミトコンドリア機能、単繊維収縮力および異化経路に対する手術中の間欠的半横隔膜刺激の影響
主要な外科的処置の間、患者を無意識にするために全身麻酔が使用される。 全身麻酔により、患者は手術による痛みに気付かないことが保証されます。 全身麻酔はまた、潜在的な外科的エラーを防ぐために患者が動くのを防ぎます。 同時に、全身麻酔により、患者は呼吸できなくなります。 患者の呼吸を助けるために、呼吸チューブを患者の気道に挿入し、人工呼吸器に接続します。 人工呼吸器は、患者の気道にガスを供給する人工呼吸ポンプです。
この調査研究の目的は、短時間の横隔膜刺激が、人工呼吸器の使用と手術によって引き起こされる横隔膜の問題を防ぐことができるかどうかを判断することです。 この質問に答えるために、横隔膜機能の維持に関与する遺伝子の変化が研究されます。 遺伝子は、体内の各細胞に存在するコードであり、その細胞の動作を制御します。 さらに、筋繊維の収縮特性の変化を研究します。 この研究の結果は、人工呼吸器の使用による横隔膜の衰弱を防ぐための新しい治療法の開発に役立つ可能性があります。
調査の概要
詳細な説明
人工呼吸器 (MV) は生命を維持しますが、費用がかかります。 MV は横隔膜の収縮性を劇的に低下させ、人工呼吸器誘発性横隔膜機能障害 (VIDD) を誘発し、時にはウィーニングの失敗につながります。 VIDD には、ミトコンドリア呼吸の減少、酸化ストレスの増加、筋繊維の損傷、横隔膜力の生成の減少が含まれます。
動物モデルでは、MV サポート中の断続的な横隔膜収縮が VIDD を減衰させます。 ただし、人間でこの問題に対処する限られたデータしかありません。 ここで、研究チームは、MV サポートを使用した長時間の心臓手術中の人間の半横隔膜の間欠的な電気刺激 (ES) が、アクティブな半横隔膜の VIDD を防止/減衰させるという仮説を直接テストすることを提案します。 ミトコンドリア機能は、横隔膜などの慢性的に活動する筋肉のエネルギー代謝と骨格筋機能の中心です。 異常なミトコンドリア機能は動物モデルで VIDD を促進すると考えられていますが、人間の VIDD へのミトコンドリアの寄与に関して利用できるデータは限られています。 さらに重要なのは、人間のこれらの欠陥を軽減するために利用できる介入がないことです。 ここで、研究チームは、革新的な実験的治療、MV による長期手術中の片側横隔膜の間欠的電気刺激 (ES) が、ヒト横隔膜のミトコンドリア機能、単繊維収縮特性、および異化筋経路に与える影響をテストします。 被験者内実験計画を使用して、刺激された半横隔膜からの筋肉サンプルは、刺激されていない半横隔膜からのサンプルと比較されます。 研究チームは、長時間の CTS/MV 中のミトコンドリア機能障害と酸化ストレス、および ES が VIDD を軽減または予防する可能性を調査します。 次に、研究チームは単繊維の収縮特性とタイチンの完全性に対する ES の影響を調査します。 最後に、研究チームは、タンパク質分解経路 (カスパーゼ、カルパイン、およびユビキチン-プロテアソーム) に対する ES の影響と、VIDD に関与するタンパク質合成の減少のリボソーム RNA マーカーを研究します。
研究の種類
入学 (実際)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究場所
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Florida
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Gainesville、Florida、アメリカ、32610
- University of Florida
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参加基準
適格基準
就学可能な年齢
健康ボランティアの受け入れ
説明
包含基準:
- 肺移植（例： 弁形成術、冠動脈バイパスおよび/または大動脈修復)
除外基準:
- -横隔膜または胸膜に対する以前の手術歴;
- COPD の診断は、慢性気管支炎および/または肺気腫と一致する病歴、喫煙の長い歴史、および不可逆的な気流閉塞と一致する肺機能検査から決定されます (FEV1 < 40% 予測、欧州呼吸器学会の基準によると [移植患者には適用されません]
- 慢性心不全の診断 (NYHA クラス IV)
- 他の肺疾患（嚢胞性線維症、気管支拡張症、肺がんなど）の臨床診断 [移植患者には適用されません]
- 腎不全 (血清クレアチニン > 1.6 mg/dl);
- -重度の肝疾患（肝機能検査>正常上限の1.5倍）;
- 栄養不足（体格指数 < 20 kg/m2）、
- コントロールされていない、またはコントロールが不十分な慢性の代謝性疾患（糖尿病、甲状腺機能低下症または甲状腺機能亢進症など）
- 整形外科疾患、腫瘍随伴性またはミオパシー症候群の疑い、
- 外科医の判断で患者の臨床状態が正当化される場合、横隔膜刺激は停止され、生検は得られません。
研究計画
研究はどのように設計されていますか？
デザインの詳細
- 主な目的：防止
- 割り当て：非ランダム化
- 介入モデル：並列代入
- マスキング：なし（オープンラベル）
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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実験的：刺激
片側横隔膜の電気刺激
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電気インパルス
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介入なし：コントロール
片側横隔膜を刺激しない
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この研究は何を測定していますか？
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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ミトコンドリア呼吸
時間枠：最大8時間
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高解像度呼吸測定法は、透過化された横隔膜束のミトコンドリア呼吸を評価するために使用されます。
Oroboros O2K 呼吸測定装置に基質培地を追加すると、漏洩呼吸とピーク非共役呼吸の定量化が可能になり、pmol 酸素/秒/mg 湿重量として表されます。
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最大8時間
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アコニターゼ活性
時間枠：最大8時間
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ミトコンドリアの損傷を評価するために、アクトニターゼ活性を分光光度法で測定します。
それは単位/mg タンパク質として定量化されます。
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最大8時間
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脂質過酸化反応
時間枠：最大8時間
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脂質過酸化は、4-ヒドロキシ-2-ノネナール修飾タンパク質を測定することによって評価されます。
これは、任意の光学濃度単位として定量化されます。
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最大8時間
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クエン酸シンターゼ活性
時間枠：最大8時間
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電子伝達系の変化は、クエン酸シンターゼ活性を測定することによって評価されます。
これは、nmol/mg タンパク質/分として定量化されます。
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最大8時間
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単一ダイヤフラムファイバー、比力
時間枠：最大8時間
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単一ダイヤフラム繊維の比力は、単位面積あたりに発生する力を表します。
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最大8時間
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単一ダイヤフラム ファイバー、張力再開発速度
時間枠：最大8時間
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単一ダイヤフラム繊維の機械力特性が測定されます。
張力の再発達速度は s^(-1) として定量化されます。
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最大8時間
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カルシウム感受性 (pCa50)
時間枠：最大8時間
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PCa50 値は、最大力の発生の半分が得られる pCa (Ca+2 の感度) の対数スケールです。
pCa 値は、-log10[Ca (nm)] として計算されます。 pCa50 は、最大値の半分の力が発生する -log10[Ca (nm)] です。
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最大8時間
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総タイチンとミオシン重鎖の比率の違い
時間枠：最大8時間
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均質化された横隔膜繊維標本中の総タイチンタンパク質およびミオシン重鎖タンパク質含量の量を測定し、次いで総タイチン対ミオシン重鎖含量の比（単位のない値）として計算した。
統計的アプローチは、刺激された側と刺激されていない側の間の比率の差としてアプリオリに選択されました。
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最大8時間
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タイチン結合タンパク質含有量の違い
時間枠：最大8時間
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タイチン結合タンパク質の含有量は、ウェスタンブロットによって定量されます。
それは参照タンパク質 (GAPDH) に対して正規化され、光学強度 (AU) として表示されます。
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最大8時間
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カルパイン1タンパク質含有量の違い
時間枠：最大8時間
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カルパイン 1 (μ-カルパイン) はウェスタンブロット分析で測定され、刺激された半横隔膜と刺激されていない半横隔膜の総強度のパーセントとして表示されます。
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最大8時間
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カルパイン2タンパク質含有量の違い
時間枠：最大8時間
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カルパイン 2 は、Jess System を使用した自動毛細管ベースのイムノアッセイで測定され、総タンパク質に対して正規化され、刺激された側横隔膜と刺激されていない側横隔膜の補正ピーク (AU) の面積として表示されます。
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最大8時間
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カルパイン3タンパク質含有量の違い
時間枠：最大8時間
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カルパイン 3 はウェスタンブロット分析で測定され、刺激された側横隔膜と刺激されていない側横隔膜における総カルパイン 3 に対する切断されたカルパイン 3 の比率 (単位なしの値) として表示されます。
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最大8時間
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カスパーゼ-3 タンパク質含有量の違い
時間枠：最大8時間
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カスパーゼ-3 はウェスタンブロット分析で測定され、各レーンにロードされた総タンパク質に対して正規化され、刺激されたおよび刺激されていない側横隔膜筋線維の補正ピーク (AU) の面積として表示されます。
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最大8時間
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アトロジン 1
時間枠：最大8時間
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アトロジン 1 は、Jess タンパク質イムノアッセイ分析で測定され、総タンパク質に対して正規化され、刺激されたおよび刺激されていない片側横隔膜筋線維の補正ピーク面積 (AU) として表示されます。
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最大8時間
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タイチンのエクソン構成の違い
時間枠：最大8時間
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タイチンエクソンの組成は、リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応 (qPCR) によって評価および定量化されます。
N2A と tT2 は、総タイチンのパーセンテージとして計算されます。
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最大8時間
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その他の成果指標
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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カスパーゼ-9
時間枠：最大8時間
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カスパーゼ-9はウエスタンブロット分析で測定され、発現のパーセント差として提示されます。
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最大8時間
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MurF1
時間枠：最大8時間
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MurF1はウェスタンブロット分析で測定され、発現のパーセント差として提示されます。
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最大8時間
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Foxo-3
時間枠：最大8時間
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Foxo-3 はウエスタンブロット分析で測定され、発現のパーセント差として示されます。
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最大8時間
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28SrRNA
時間枠：最大8時間
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28SrRNAはウエスタンブロット分析で測定され、発現のパーセント差として提示されます。
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最大8時間
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18SrRNA
時間枠：最大8時間
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18SrRNAはウエスタンブロット分析で測定され、発現のパーセント差として示されます。
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最大8時間
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ミトコンドリアの活性酸素種の生成
時間枠：最大8時間
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ミトコンドリアの活性酸素種 (ROS) 生成は、透過処理された横隔膜骨格筋線維束における過酸化水素生成を測定する in situ アプローチを使用して評価されます。
それは、pmol/min/mg 乾燥重量として定量化されます。
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最大8時間
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チトクロム c オキシダーゼ (COX) 活性
時間枠：最大8時間
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電子伝達系の変化は、シトクロム c オキシダーゼ (COX) 活性を測定することによって評価されます。
それは単位/mcg タンパク質として定量化されます。
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最大8時間
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核 DNA 変異頻度
時間枠：最大8時間
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ロングアンプリコン定量的 PCR は、核 DNA 変異の頻度を測定するために使用されます。
病変数/10 キロベースとして定量化されます。
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最大8時間
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タイチンのサイズ
時間枠：最大8時間
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タイチンの完全性が評価されます。
相対的なタイチン サイズは nm 単位で定量化されます。
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最大8時間
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20S プロテアソーム
時間枠：最大8時間
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20S プロテアソームはウェスタンブロット分析で測定され、発現の差のパーセントとして表示されます。
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最大8時間
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26S プロテアソーム
時間枠：最大8時間
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26S プロテアソームはウェスタンブロット分析で測定され、発現の差のパーセントとして表示されます。
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最大8時間
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45S プレ rRNA
時間枠：最大8時間
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45S pre-rRNA はウェスタンブロット分析で測定され、発現の差のパーセントとして表示されます。
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最大8時間
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ミトコンドリア DNA の変異頻度
時間枠：最大8時間
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ロングアンプリコン定量的 PCR は、ミトコンドリア DNA 変異の頻度を測定するために使用されます。
病変数/10 キロベースとして定量化されます。
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最大8時間
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協力者と研究者
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協力者
捜査官
- 主任研究者：Anatole D Martin, PhD、University of Florida
- 主任研究者：Thomas M Beaver, MD、University of Florida
- 主任研究者：Barbara Smith, PhD, PT、University of Florida
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (実際)
一次修了 (実際)
研究の完了 (実際)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (実際)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
詳しくは
本研究に関する用語
キーワード
その他の研究ID番号
- IRB201602186-N
- R01AR072328 (米国 NIH グラント/契約)
医薬品およびデバイス情報、研究文書
米国FDA規制医薬品の研究
米国FDA規制機器製品の研究
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