수술 중 다이어프램 자극의 효과
수술 중 간헐적 횡격막 자극이 인간의 미토콘드리아 기능, 단섬유 수축력 및 이화 경로에 미치는 영향
주요 수술 절차 동안 전신 마취는 환자를 무의식 상태로 만들기 위해 사용됩니다. 전신 마취는 환자가 수술로 인한 통증을 인식하지 못하도록 합니다. 전신 마취는 잠재적인 수술 오류를 방지하기 위해 환자가 움직이지 않도록 합니다. 동시에 전신 마취는 환자가 숨을 쉬는 것을 불가능하게 만듭니다. 환자의 호흡을 돕기 위해 호흡관을 환자의 기도에 삽입하고 기계식 인공호흡기에 연결합니다. 기계식 인공호흡기는 환자의 기도로 가스를 전달하는 인공 호흡 펌프입니다.
이 연구의 목적은 짧은 기간의 횡경막 자극이 기계적 인공호흡기 및 수술의 사용으로 인한 횡경막 문제를 예방할 수 있는지 확인하는 것입니다. 이 질문에 답하기 위해 횡격막 기능 유지를 담당하는 유전자의 변화를 연구할 것입니다. 유전자는 신체의 각 세포에 존재하는 코드이며 해당 세포의 행동을 제어합니다. 또한 근육 섬유의 수축 특성 변화를 연구합니다. 이 연구의 결과는 기계적 환기 사용으로 인한 다이어프램 약화를 예방하기 위한 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.
연구 개요
상세 설명
기계적 환기(MV)는 생명을 유지하지만 비용이 따릅니다. MV는 횡경막 수축성을 극적으로 감소시키고 인공호흡기로 인한 횡경막 기능 장애(VIDD)를 유발하며 때로는 이유 실패로 이어집니다. VIDD에는 미토콘드리아 호흡 감소, 산화 스트레스 증가, 근육 섬유 손상 및 횡격막 힘 생성 감소가 포함됩니다.
동물 모델에서 MV 지원 중 간헐적인 횡경막 수축은 VIDD를 약화시킵니다. 그러나 인간의 이 문제를 다루는 데이터는 제한적입니다. 여기에서 연구팀은 MV 지원으로 장기간 심장 수술을 하는 동안 인간 반격막의 간헐적 전기 자극(ES)이 활성 반격막에서 VIDD를 예방/감쇠한다는 가설을 직접 테스트할 것을 제안합니다. 미토콘드리아 기능은 횡경막과 같이 만성적으로 활동적인 근육에서 에너지 대사 및 골격근 기능의 중심입니다. 비정상적인 미토콘드리아 기능이 동물 모델에서 VIDD를 촉진하는 것으로 생각되지만 인간의 VIDD에 대한 미토콘드리아 기여에 관한 데이터는 제한적입니다. 더 중요한 것은 인간의 이러한 결함을 약화시키는 데 사용할 수 있는 개입이 없다는 것입니다. 여기에서 연구팀은 인간 횡경막의 미토콘드리아 기능, 단일 섬유 수축 특성 및 이화 근육 경로에 대한 MV로 장기간 수술하는 동안 혁신적인 실험적 치료, 반격막의 간헐적 전기 자극(ES)의 영향을 테스트할 것입니다. 피험자 내 실험 설계를 사용하여 자극된 반횡경막의 근육 샘플을 자극되지 않은 반횡경막의 샘플과 비교합니다. 연구팀은 연장된 CTS/MV 동안 미토콘드리아 기능 장애 및 산화 스트레스와 ES가 VIDD를 약화시키거나 예방할 가능성을 조사할 것입니다. 다음으로 연구팀은 ES가 단일 섬유 수축 특성과 Titin 무결성에 미치는 영향을 조사할 것입니다. 마지막으로 연구팀은 단백질 분해 경로(카스파제, 칼페인 및 유비퀴틴-프로테아좀) 및 VIDD와 관련된 감소된 단백질 합성의 리보솜 RNA 마커에 대한 ES의 효과를 연구할 것입니다.
연구 유형
등록 (실제)
단계
- 해당 없음
연락처 및 위치
연구 장소
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Florida
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Gainesville, Florida, 미국, 32610
- University of Florida
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참여기준
자격 기준
공부할 수 있는 나이
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
설명
포함 기준:
- 폐 이식(예: 판막 성형술, 관상 동맥 우회로 및/또는 대동맥 수리)
제외 기준:
- 횡격막 또는 흉막에 대한 이전 수술 이력;
- COPD의 진단은 만성 기관지염 및/또는 폐기종과 일치하는 임상 병력, 오랜 흡연력, 비가역적 기류 폐쇄(FEV1 < 40% 예측, 유럽 호흡기 학회 기준에 따라)와 일치하는 폐 기능 테스트로부터 결정됩니다. 이식 환자에게는 적용되지 않습니다.]
- 만성 심부전 진단(NYHA 클래스 IV)
- 기타 폐질환(낭포성 섬유증, 기관지확장증, 폐암 등)의 임상진단 [이식 환자는 제외]
- 신부전(혈청 크레아티닌 > 1.6 mg/dl);
- 중증 간 질환(모든 간 기능 검사 > 정상 상한치의 1.5배);
- 영양 부족(체질량 지수 < 20kg/m2),
- 조절되지 않거나 제대로 조절되지 않는 만성 대사 질환(예: 당뇨병, 갑상선 기능 저하증 또는 갑상선 기능 항진증)
- 정형외과 질환, 의심되는 부신생물 또는 근병증 증후군,
- 의사의 판단에 따라 환자의 임상 상태가 타당하다고 판단되면 횡경막 자극을 중단하고 생검을 실시하지 않습니다.
공부 계획
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
- 주 목적: 방지
- 할당: 무작위화되지 않음
- 중재 모델: 병렬 할당
- 마스킹: 없음(오픈 라벨)
무기와 개입
참가자 그룹 / 팔 |
개입 / 치료 |
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실험적: 자극
반횡격막의 전기적 자극
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전기 충격
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간섭 없음: 제어
Hemidiaphragm의 자극 없음
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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미토콘드리아 호흡
기간: 최대 8시간
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고해상도 호흡 측정법을 사용하여 투과성 횡격막 다발의 미토콘드리아 호흡을 평가합니다.
Oroboros O2K 호흡 측정 장비에 기질 배지를 추가하면 누출 호흡 및 피크 분리 호흡을 정량화할 수 있으며, 이는 pmol 산소/초/mg 습윤 중량으로 표시됩니다.
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최대 8시간
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아코니타제 활성
기간: 최대 8시간
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미토콘드리아 손상을 평가하기 위해 액토니타제 활성을 분광광도계로 측정합니다.
이는 단위/mg 단백질로 정량화됩니다.
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최대 8시간
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지질 과산화
기간: 최대 8시간
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지질 과산화는 4-하이드록시-2-노네날 변형 단백질을 측정하여 평가됩니다.
이는 임의의 광학 밀도 단위로 정량화됩니다.
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최대 8시간
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구연산염 신타제 활동
기간: 최대 8시간
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전자 전달 사슬의 변화는 구연산염 신타제 활성을 측정하여 평가됩니다.
이는 nmol/mg 단백질/분으로 정량화됩니다.
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최대 8시간
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단일 다이어프램 섬유, 특정 힘
기간: 최대 8시간
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단일 다이어프램 섬유의 특정 힘은 단위 면적당 생성되는 힘을 나타냅니다.
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최대 8시간
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단일 다이어프램 섬유, 장력 재개발 속도
기간: 최대 8시간
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단일 다이어프램 섬유의 기계적 힘 특성이 측정됩니다.
장력 재개발 속도는 s^(-1)로 정량화됩니다.
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최대 8시간
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칼슘 민감도(pCa50)
기간: 최대 8시간
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PCa50 값은 최대 힘의 절반이 생성된 pCa(Ca+2의 감도)의 로그 척도입니다.
pCa 값은 -log10[Ca(nm)]로 계산됩니다. pCa50은 최대 힘의 절반이 생성되는 -log10[Ca(nm)]입니다.
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최대 8시간
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미오신 중쇄 비율에 대한 총 티타늄의 차이
기간: 최대 8시간
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균질화된 다이어프램 섬유 표본에서 총 티틴 단백질과 미오신 중쇄 단백질 함량의 양을 측정한 다음 총 티틴 대 미오신 중쇄 함량의 비율(단위 없는 값)로 계산했습니다.
통계적 접근법은 자극된 부분과 자극되지 않은 부분 사이의 비율의 차이로 선험적으로 선택되었습니다.
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최대 8시간
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Titin 결합 단백질 함량의 차이
기간: 최대 8시간
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티틴 결합 단백질의 함량은 웨스턴 블롯을 통해 정량화됩니다.
이는 참조 단백질(GAPDH)로 정규화되고 광 강도(AU)로 표시됩니다.
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최대 8시간
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Calpain 1 단백질 함량의 차이
기간: 최대 8시간
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Calpain 1(mu-calpain)은 Western Blot 분석으로 측정되며 자극된 및 자극되지 않은 반횡격막의 총 강도에 대한 백분율로 표시됩니다.
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최대 8시간
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Calpain 2 단백질 함량의 차이
기간: 최대 8시간
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Calpain 2는 Jess 시스템을 사용하여 자동화된 모세혈관 기반 면역분석법으로 측정하고, 총 단백질로 정규화하고, 자극된 및 자극되지 않은 반횡격막에서 수정된 피크(AU)의 영역으로 표시됩니다.
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최대 8시간
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Calpain 3 단백질 함량의 차이
기간: 최대 8시간
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칼페인 3은 웨스턴 블롯 분석으로 측정되며 자극된 반횡격막과 자극되지 않은 반횡격막에서 총 칼페인 3에 대한 절단 비율(단위 없는 값)로 표시됩니다.
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최대 8시간
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Caspase-3 단백질 함량의 차이
기간: 최대 8시간
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카스파제-3는 웨스턴 블롯 분석으로 측정하고, 각 레인에 로드된 총 단백질로 정규화하고, 자극된 및 자극되지 않은 반횡격막 근육 섬유에서 수정된 피크(AU)의 영역으로 표시됩니다.
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최대 8시간
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아트로진 1
기간: 최대 8시간
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아트로진 1은 Jess 단백질 면역분석 분석으로 측정하고, 총 단백질로 정규화하고, 자극된 및 자극되지 않은 반횡격막 근육 섬유에서 수정된 피크 면적(AU)으로 표시됩니다.
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최대 8시간
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Titin 엑손 구성의 차이
기간: 최대 8시간
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티틴 엑손의 조성은 실시간 중합효소 연쇄 반응(qPCR)을 통해 평가되고 정량화됩니다.
N2A 및 tT2는 총 Titin의 백분율로 계산됩니다.
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최대 8시간
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기타 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
|---|---|---|
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카스파제-9
기간: 최대 8시간
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Caspase-9는 Western Blot 분석으로 측정되며 발현의 백분율 차이로 표시됩니다.
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최대 8시간
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MurF1
기간: 최대 8시간
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MurF1은 웨스턴 블롯 분석으로 측정되며 발현의 백분율 차이로 표시됩니다.
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최대 8시간
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여우-3
기간: 최대 8시간
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Foxo-3는 Western Blot 분석으로 측정되며 발현의 백분율 차이로 표시됩니다.
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최대 8시간
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28SrRNA
기간: 최대 8시간
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28SrRNA는 Western Blot 분석으로 측정되며 발현의 백분율 차이로 표시됩니다.
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최대 8시간
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18SrRNA
기간: 최대 8시간
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18SrRNA는 Western Blot 분석으로 측정되며 발현의 백분율 차이로 표시됩니다.
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최대 8시간
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미토콘드리아 활성 산소 종 생산
기간: 최대 8시간
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미토콘드리아 반응성 산소종(ROS) 생산은 투과성 횡격막 골격근 섬유 다발에서 과산화수소 생산을 측정하기 위해 현장 접근법을 사용하여 평가됩니다.
이는 pmol/min/mg 건조 중량으로 정량화됩니다.
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최대 8시간
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시토크롬 c 산화효소(COX) 활동
기간: 최대 8시간
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전자 전달 사슬의 변화는 시토크롬 C 산화효소(COX) 활성을 측정하여 평가됩니다.
이는 단위/mcg 단백질로 정량화됩니다.
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최대 8시간
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핵 DNA 돌연변이 빈도
기간: 최대 8시간
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Long-Amplicon 정량 PCR을 사용하여 핵 DNA 돌연변이의 빈도를 측정합니다.
이는 병변 수/10킬로베이스로 정량화됩니다.
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최대 8시간
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티틴 크기
기간: 최대 8시간
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Titin 무결성이 평가됩니다.
상대적인 티틴 크기는 nm 단위로 정량화됩니다.
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최대 8시간
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20S 프로테아좀
기간: 최대 8시간
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20S 프로테아좀은 웨스턴 블롯 분석으로 측정되며 발현의 백분율 차이로 표시됩니다.
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최대 8시간
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26S 프로테아좀
기간: 최대 8시간
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26S 프로테아좀은 웨스턴 블롯 분석으로 측정되며 발현의 백분율 차이로 표시됩니다.
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최대 8시간
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45S Pre-rRNA
기간: 최대 8시간
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45S pre-rRNA는 Western Blot 분석으로 측정되며 발현의 백분율 차이로 표시됩니다.
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최대 8시간
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미토콘드리아 DNA 돌연변이 빈도
기간: 최대 8시간
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Long-Amplicon 정량 PCR을 사용하여 미토콘드리아 DNA 돌연변이의 빈도를 측정합니다.
이는 병변 수/10킬로베이스로 정량화됩니다.
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최대 8시간
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공동 작업자 및 조사자
협력자
수사관
- 수석 연구원: Anatole D Martin, PhD, University of Florida
- 수석 연구원: Thomas M Beaver, MD, University of Florida
- 수석 연구원: Barbara Smith, PhD, PT, University of Florida
연구 기록 날짜
연구 주요 날짜
연구 시작 (실제)
기본 완료 (실제)
연구 완료 (실제)
연구 등록 날짜
최초 제출
QC 기준을 충족하는 최초 제출
처음 게시됨 (실제)
연구 기록 업데이트
마지막 업데이트 게시됨 (실제)
QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출
마지막으로 확인됨
추가 정보
이 연구와 관련된 용어
기타 연구 ID 번호
- IRB201602186-N
- R01AR072328 (미국 NIH 보조금/계약)
약물 및 장치 정보, 연구 문서
미국 FDA 규제 의약품 연구
미국 FDA 규제 기기 제품 연구
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기계적 환기 합병증에 대한 임상 시험
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