手术过程中膈肌刺激的影响
手术期间间歇性膈肌刺激对人体线粒体功能、单纤维收缩力和分解代谢途径的影响
在重大手术过程中，全身麻醉用于使患者失去知觉。 全身麻醉确保患者不会意识到手术引起的任何疼痛。 全身麻醉还可以防止患者移动，以防止任何潜在的手术错误。 同时，全身麻醉使患者无法呼吸。 为了帮助患者呼吸，将呼吸管放入患者的气道并连接到机械呼吸机。 机械呼吸机是一种人工呼吸泵，可将气体输送到患者的气道中。
本研究的目的是确定短时间的隔膜刺激是否可以预防因使用机械呼吸机和手术引起的隔膜问题。 为了回答这个问题，将研究负责维持隔膜功能的基因的变化。 基因是存在于您体内每个细胞中的代码，它控制着该细胞的行为。 此外，还将研究肌肉纤维收缩特性的变化。 这项研究的结果可能有助于开发新的治疗方法，以防止因使用机械通气而导致的膈肌无力。
研究概览
详细说明
尽管机械通气 (MV) 可以维持生命，但它需要付出代价。 MV 显着降低隔膜收缩力，诱发呼吸机引起的隔膜功能障碍 (VIDD)，有时会导致脱机失败。 VIDD 包括线粒体呼吸减少和氧化应激增加、肌肉纤维损伤和隔膜力产生减少。
在动物模型中，MV 支持期间的间歇性隔膜收缩会减弱 VIDD。 然而，只有有限的数据可以解决人类的这个问题。 在这里，研究小组建议直接检验这样的假设，即在长时间的心脏手术中，使用 MV 支持对人类偏侧膈进行间歇性电刺激 (ES) 可防止/减弱活跃的偏侧膈肌中的 VIDD。 线粒体功能对于长期活跃的肌肉（例如隔膜）中的能量代谢和骨骼肌功能至关重要。 尽管在动物模型中异常的线粒体功能被认为会导致 VIDD，但关于线粒体对人类 VIDD 的贡献的数据有限。 更重要的是，没有可用于减轻人类这些缺陷的干预措施。 在这里，研究小组将测试一种创新的实验治疗方法，即在 MV 长时间手术期间对横膈膜进行间歇性电刺激 (ES)，对线粒体功能、单纤维收缩特性和人体横膈膜分解代谢肌肉通路的影响。 使用受试者内实验设计，将来自受刺激的横膈膜的肌肉样本与来自未受刺激的横膈膜的样本进行比较。 研究小组将研究长时间 CTS/MV 期间的线粒体功能障碍和氧化应激，以及 ES 减弱或预防 VIDD 的潜力。 接下来，研究小组将研究 ES 对单纤维收缩特性和 Titin 完整性的影响。 最后，研究小组将研究 ES 对蛋白水解途径（半胱天冬酶、钙蛋白酶和泛素-蛋白酶体）的影响以及与 VIDD 相关的蛋白质合成减少的核糖体 RNA 标记。
研究类型
注册 (实际的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习地点
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Florida
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Gainesville、Florida、美国、32610
- University of Florida
-
-
参与标准
资格标准
适合学习的年龄
接受健康志愿者
描述
纳入标准：
- 接受复杂、择期延长手术的患者，通常持续 5-8 小时或更长时间，包括肺移植（例如肺移植）。 瓣膜成形术、冠状动脉搭桥术和/或主动脉修复术）
排除标准：
- 隔膜或胸膜手术史；
- COPD 的诊断将根据与慢性支气管炎和/或肺气肿一致的临床病史、长期吸烟史以及与不可逆气流阻塞一致的肺功能测试（根据欧洲呼吸学会标准，FEV1 < 40% 预计值）来确定 [不适用于移植患者]
- 慢性心力衰竭的诊断（NYHA IV 级）
- 其他肺部疾病（囊性纤维化、支气管扩张、肺癌等）的临床诊断【不适用于移植患者】
- 肾功能不全（血清肌酐 > 1.6 mg/dl）；
- 严重肝病（任何肝功能检查 > 正常上限的 1.5 倍）；
- 营养不良（体重指数 < 20 kg/m2），
- 慢性不受控制或控制不佳的代谢疾病（例如糖尿病、甲状腺机能减退或甲状腺机能亢进）
- 骨科疾病，疑似副肿瘤或肌病综合征，
- 如果根据外科医生的判断，患者的临床状况允许，将停止隔膜刺激并且不会进行活检，
学习计划
研究是如何设计的？
设计细节
- 主要用途：预防
- 分配：非随机化
- 介入模型：并行分配
- 屏蔽：无（打开标签）
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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实验性的：刺激
偏侧隔膜的电刺激
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电脉冲
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无干预：控制
不刺激偏侧膈肌
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研究衡量的是什么？
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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线粒体呼吸
大体时间：长达八小时
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高分辨率呼吸测定法将用于评估透化膈肌束的线粒体呼吸。
在 Oroboros O2K 呼吸测量仪器中添加基质介质可以量化泄漏呼吸和峰值非耦合呼吸，以 pmol 氧气/秒/mg 湿重表示。
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长达八小时
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乌头酸酶活性
大体时间：长达八小时
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为了评估线粒体损伤，将通过分光光度法测量肌动酶活性。
它将被量化为单位/毫克蛋白质。
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长达八小时
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脂质过氧化
大体时间：长达八小时
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通过测量 4-羟基-2-壬烯醛修饰的蛋白质来评估脂质过氧化。
它将被量化为任意光密度单位。
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长达八小时
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柠檬酸合成酶活性
大体时间：长达八小时
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将通过测量柠檬酸水解酶活性来评估电子传递链的变化。
其定量为纳摩尔/毫克蛋白质/分钟。
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长达八小时
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单膜片纤维，比力
大体时间：长达八小时
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单根隔膜纤维的比力代表单位面积产生的力。
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长达八小时
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单隔膜纤维，张力重建率
大体时间：长达八小时
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将测量单隔膜纤维的机械力特性。
张力重建率量化为 s^(-1)。
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长达八小时
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钙敏感性 (pCa50)
大体时间：长达八小时
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PCa50 值是获得半最大力生成时的 pCa（Ca+2 的灵敏度）的对数标度。
pCa 值计算为 -log10[Ca (nm)]； pCa50 是产生半最大力的 -log10[Ca (nm)]。
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长达八小时
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总肌联蛋白与肌球蛋白重链比率的差异
大体时间：长达八小时
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测量均质隔膜纤维样本中总肌动蛋白和肌球蛋白重链蛋白含量的数量，然后计算为总肌动蛋白与肌球蛋白重链含量的比率（无单位值）。
统计方法被先验地选择为刺激侧和未刺激侧之间的比率差异。
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长达八小时
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肌联蛋白结合蛋白含量的差异
大体时间：长达八小时
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肌联蛋白结合蛋白的含量将通过蛋白质印迹进行定量。
它将标准化为参考蛋白 (GAPDH) 并以光强度 (AU) 形式呈现。
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长达八小时
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钙蛋白酶 1 蛋白质含量差异
大体时间：长达八小时
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Calpain 1 (mu-calpain) 将通过蛋白质印迹分析进行测量，并以刺激和未刺激的膈肌总强度的百分比表示
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长达八小时
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钙蛋白酶 2 蛋白质含量差异
大体时间：长达八小时
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Calpain 2 将使用 Jess 系统通过基于毛细管的自动化免疫测定进行测量，标准化为总蛋白，并将显示为受刺激和未受刺激的膈肌的校正峰 (AU) 面积。
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长达八小时
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钙蛋白酶 3 蛋白质含量差异
大体时间：长达八小时
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Calpain 3 将通过蛋白质印迹分析进行测量，并以刺激和未刺激的膈肌中裂解与总 Calpain 3 的比率（无单位值）表示。
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长达八小时
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Caspase-3 蛋白质含量的差异
大体时间：长达八小时
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Caspase-3 将通过蛋白质印迹分析进行测量，标准化为每条泳道中加载的总蛋白，并将显示为受刺激和未受刺激的膈肌纤维的校正峰 (AU) 面积。
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长达八小时
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阿特罗金1
大体时间：长达八小时
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Atrogin 1 将通过 Jess 蛋白免疫分析进行测量，标准化为总蛋白，并以受刺激和未受刺激的膈肌纤维的校正峰面积 (AU) 形式呈现。
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长达八小时
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联动蛋白外显子组成的差异
大体时间：长达八小时
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肌联蛋白外显子的组成将通过实时聚合酶链式反应 (qPCR) 进行评估和定量。
N2A 和 tT2 将计算为总肌联蛋白的百分比。
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长达八小时
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其他结果措施
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
|---|---|---|
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Caspase-9
大体时间：长达八小时
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Caspase-9 将用 Western Blot 分析进行测量，并以表达百分比差异表示。
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长达八小时
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MurF1
大体时间：长达八小时
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MurF1 将用 Western Blot 分析进行测量，并将以表达百分比差异表示。
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长达八小时
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Foxo-3
大体时间：长达八小时
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Foxo-3 将用 Western Blot 分析进行测量，并将以表达百分比差异表示。
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长达八小时
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28SrRNA
大体时间：长达八小时
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28SrRNA 将用 Western Blot 分析进行测量，并以表达百分比差异表示。
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长达八小时
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18SrRNA
大体时间：长达八小时
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18SrRNA 将用 Western Blot 分析进行测量，并以表达百分比差异表示。
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长达八小时
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线粒体活性氧的产生
大体时间：长达八小时
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将使用原位方法测量透化隔膜骨骼肌纤维束中过氧化氢的产生来评估线粒体活性氧（ROS）的产生。
它将被量化为 pmol/min/mg 干重。
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长达八小时
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细胞色素 c 氧化酶 (COX) 活性
大体时间：长达八小时
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通过测量细胞色素 c 氧化酶 (COX) 活性来评估电子传递链的变化。
它将被量化为单位/微克蛋白质。
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长达八小时
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核DNA突变频率
大体时间：长达八小时
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长扩增子定量 PCR 将用于测量核 DNA 突变的频率。
它将被量化为病变数量/10 kilobase。
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长达八小时
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肌联蛋白大小
大体时间：长达八小时
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将评估肌联蛋白的完整性。
相对肌动蛋白大小将以纳米为单位进行量化。
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长达八小时
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20S蛋白酶体
大体时间：长达八小时
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20S 蛋白酶体将通过蛋白质印迹分析进行测量，并以表达差异百分比的形式呈现。
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长达八小时
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26S蛋白酶体
大体时间：长达八小时
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26S 蛋白酶体将通过蛋白质印迹分析进行测量，并以表达差异百分比的形式呈现。
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长达八小时
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45S前rRNA
大体时间：长达八小时
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45S pre-rRNA 将通过蛋白质印迹分析进行测量，并以表达差异百分比的形式呈现。
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长达八小时
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线粒体 DNA 突变频率
大体时间：长达八小时
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长扩增子定量 PCR 将用于测量线粒体 DNA 突变的频率。
它将被量化为病变数量/10 kilobase。
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长达八小时
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合作者和调查者
合作者
调查人员
- 首席研究员：Anatole D Martin, PhD、University of Florida
- 首席研究员：Thomas M Beaver, MD、University of Florida
- 首席研究员：Barbara Smith, PhD, PT、University of Florida
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (实际的)
初级完成 (实际的)
研究完成 (实际的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
研究记录更新
最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
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