Artículo de método

Método de muestreo de sangre a través de la pared para minimizar la interrupción del sueño en entornos clínicos

DOI:

10.3791/67530

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13 de junio de 2025

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1Human Performance Clinical Research Laboratory, Department of Health and Exercise Science, Colorado State University, 2Anschutz Health and Wellness Center, University of Colorado Anschutz Medical Campus

* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Aquí, presentamos un método mínimamente invasivo a través de la pared para tomar muestras de sangre durante el sueño en entornos clínicos.

Resumen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Los ritmos fisiológicos, incluidos los ritmos diurnos y circadianos, desempeñan un papel fundamental en la salud, y los trastornos están cada vez más relacionados con las enfermedades cardiovasculares y la diabetes tipo 2. Estos ritmos están estrechamente ligados a los ciclos de sueño-vigilia, ya que los cambios en el tiempo o la duración del sueño pueden alterar los ritmos diurnos y circadianos, alterando así la homeostasis fisiológica. Factores adicionales, como el momento de comportamientos como la ingesta de alimentos y/o la actividad física, pueden modular los ritmos de 24 horas de manera que apoyen la salud o promuevan el riesgo de enfermedades crónicas.

A pesar del creciente reconocimiento de la importancia de los ritmos biológicos, la obtención de muestras de sangre seriadas necesarias para dilucidar los patrones de los factores circulantes sigue siendo un desafío importante en la investigación clínica. Los métodos rutinarios de extracción de sangre pueden ser perjudiciales para el sueño, ya que pueden alterar el sueño y los ritmos biológicos y, posteriormente, influir en las variables de interés. Esto subraya la necesidad de enfoques mínimamente invasivos que permitan la evaluación de los procesos biológicos en 24 horas sin perturbar el sueño o los ritmos biológicos.

Para abordar estos desafíos, muchos grupos clínicos y de investigación emplean una técnica conocida como método de muestreo de sangre "a través de la pared". Este enfoque utiliza tubos extendidos conectados a un catéter permanente, enhebrado a través de una pared o tabique hasta un lugar fuera de la habitación del participante. Al permitir la extracción de sangre sin tener que entrar en la habitación, este método minimiza las interrupciones, preservando así la integridad de los perfiles de las variables circulantes de interés las 24 horas y perturbando mínimamente el sueño.

Aquí, proporcionamos una descripción detallada del método de muestreo de sangre a través de la pared y demostramos su viabilidad y eficacia en la recolección de muestras de sangre durante las oportunidades de sueño programadas. Se presentan datos representativos de un estudio clínico y se discuten consideraciones adicionales, incluido el impacto de una extracción de sangre difícil en la arquitectura del sueño.

Introducción

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Los ritmos diurnos y circadianos son ciclos biológicos implicados en la regulación de los procesos fisiológicos, metabólicos y conductuales a lo largo de 24 h. Los ritmos diurnos son patrones biológicos que siguen un ciclo día/noche y son impulsados por señales ambientales o de comportamiento. Por el contrario, los ritmos circadianos son ciclos cercanos a las 24 horas en biología impulsados por una red intrínseca de relojes moleculares, independientes de las señales externas (nota: una explicación detallada de los relojes circadianos está más allá del alcance de este artículo; los lectores interesados se dirigen a Cox et al.1 para obtener más información y Broussard et al.2 para una discusión de los protocolos circadianos clínicos). Tanto el ritmo diurno como el circadiano desempeñan un papel fundamental en la salud, con interrupciones asociadas con un mayor riesgo de desarrollar enfermedades cardiovasculares y diabetes tipo 2 3,4. Esta comprensión se basa en décadas de investigación que involucran mediciones de series de tiempo en condiciones controladas de laboratorio. Los resultados de estos estudios han ayudado a distinguir entre las influencias circadianas endógenas y los efectos ambientales o conductuales externos sobre los procesos biológicos y su papel en el mantenimiento de la homeostasis fisiológica 2,5. Este cuerpo de trabajo sentó las bases para investigaciones traslacionales más recientes que investigan el impacto del sueño y el tiempo circadiano de los comportamientos en los resultados relacionados con la salud 6,7,8,9.

Las hormonas y los factores metabólicos exhiben oscilaciones distintas de 24 horas. La melatonina, por ejemplo, aumenta durante la noche biológica y se mantiene baja durante el día biológico10. Por el contrario, el ritmo de cortisol se caracteriza por la supresión durante la primera parte de la noche biológica, seguida de un aumento antes del despertar11, que se altera durante la privación del sueño12. La hormona estimulante de la tiroides (TSH) se eleva en la noche biológica y se suprime durante el sueño13. El ritmo de TSH se interrumpe durante la privación del sueño, lo que lleva a un aumento de los niveles de TSH durante la noche biológica14. Los patrones rítmicos de varios otros factores circulantes se ven afectados de manera similar por los ciclos de sueño y vigilia. Por ejemplo, la secreción de la hormona del crecimiento (GH) está estrechamente relacionada con el sueño de ondas lentas (SWS), con una liberación pronunciada poco después del inicio del sueño, especialmenteen los hombres. Además, la secreción de GH, junto con el aumento de glucagón durante el sueño, ayuda a acomodar el ayuno prolongado durante la noche y conduce a una reducción de la utilización de glucosa para mantener niveles estables de glucosa en sangre y prevenir la hipoglucemia16. Con un patrón similar al de la GH, la prolactina aumenta bruscamente después del inicio del sueño y alcanza su punto máximo a mitad del período de sueño, con aumentos similares durante las siestas diurnas17,18. Otros factores circulantes que presentan ritmos de 24 horas son la hormona adrenocorticotrópica, la hormona luteinizante, la glucosa y la insulina (para un resumen más completo, véase Hanlon et al.5).

Muchos factores circulantes involucrados en el hambre, la regulación del apetito y el equilibrio energético también muestran fluctuaciones durante el período de 24 horas. La grelina, que estimula el hambre, alcanza su punto máximo antes de las comidas y disminuye durante el período de sueño nocturno, mientras que la leptina, una hormona de la saciedad, aumenta por la noche, probablemente suprimiendo el hambre duranteel ayuno nocturno. Otras señales metabólicas, como los ácidos grasos libres, los endocannabinoides y los péptidos de saciedad como el GLP-1 y el PYY, presentan variaciones que están influenciadas tanto por el sueño como por los patrones de alimentación 19,20,21,22.

En conjunto, las oscilaciones descritas anteriormente ilustran la compleja interacción entre el sueño, los procesos circadianos y la homeostasis fisiológica, que solo se puede apreciar completamente mediante el perfil de los patrones circulantes de 24 horas de las variables fisiológicas relevantes.

La elucidación de los ritmos de 24 horas de los factores circulantes es esencial para comprender las fluctuaciones diarias en la función fisiológica, así como para comprender cómo el sueño y la interrupción circadiana afectan la salud. Sin embargo, los métodos tradicionales de toma de muestras de sangre pueden interferir con los mismos procesos que impulsan y regulan estos ritmos23, lo que pone de manifiesto la necesidad de enfoques mínimamente invasivos que permitan obtener información precisa sobre los perfiles de 24 horas.

Por lo tanto, el objetivo de este artículo de métodos es describir con suficiente detalle los pasos necesarios para obtener de manera confiable muestras de sangre frecuentes durante 24 horas de participantes en investigaciones humanas utilizando una técnica de muestreo de sangre a través de la pared. La técnica descrita, empleada por muchos laboratorios del sueño y circadianos 20,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36 , aborda los desafíos técnicos relacionados con la recolección de muestras de sangre durante el sueño. En las siguientes secciones, se describe la técnica en sí con una demostración de video complementaria. Además, se presentan datos representativos de un estudio clínico en el que se utilizó el método. Finalmente, el artículo se cierra con una discusión de las limitaciones, trampas y consideraciones importantes del uso del método en la investigación clínica.

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Protocolo

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Los métodos descritos en este documento se utilizan en protocolos actualmente aprobados por la Junta de Revisión Institucional de la Universidad Estatal de Colorado y la Junta de Revisión Institucional Múltiple de Colorado. Se obtuvieron datos representativos de dichos estudios para los que se obtuvo el consentimiento informado por escrito antes de participar. Todos los suministros y equipos utilizados se enumeran en la Tabla de Materiales. En la discusión se presentan consideraciones adicionales sobre el método.

1. Instalación y fijación de la línea de extensión

NOTA: Antes de cualquier procedimiento clínico, se debe realizar una higiene de manos adecuada utilizando una solución con un mínimo de 70% de alcohol isopropílico. Se debe usar equipo de protección personal (EPP), incluidos, entre otros, guantes, batas de laboratorio y zapatos cerrados, en todo momento.

  1. Configuración para el muestreo a través de la pared (Figura 1)
    1. Fuera de la sala de participantes, configure la estación de extracción de sangre con los siguientes suministros: almohadilla absorbente desechable, válvula de llave de paso de 3 vías, línea de extensión de 120 pulgadas, jeringa de descarga salina de 10 ml, jeringa de descarga salina de 10 ml calentada en el dispositivo de calentamiento, jeringa de 5 ml para desechos, jeringa de 3 ml para la extracción de sangre (el tamaño puede variar según el volumen de extracción de sangre), y un contenedor de residuos de riesgo biológico. Todos los suministros se enumeran en la Tabla de Materiales.
  2. Conecte la línea de extensión para el muestreo a través de la pared.
    1. En la almohadilla absorbente desechable, conecte la llave de paso de 3 vías al lado de bloqueo Luer hembra de la línea de extensión.
      NOTA: Asegúrese de que el extremo expuesto de la llave de paso no toque ninguna superficie (incluidas las manos enguantadas). Si está contaminado, reemplace la llave de paso para garantizar la esterilidad.
    2. Coloque la solución salina de 10 mL y la jeringa de muestra de 3 mL (con el sello roto) en la llave de paso.
      NOTA: Una vez que la llave de paso está conectada a la línea de extensión, los 2 sitios de fijación de la llave de paso restantes son idénticos; Por lo tanto, la descarga salina y las jeringas de muestra se pueden colocar en cualquiera de los accesorios de llave de paso restantes. Romper el sello se refiere a tirar hacia atrás del émbolo de la jeringa para liberarlo antes de que la jeringa se adhiera al participante, asegurando que la presión negativa aguda de la rotura del sello no provoque daños en el vaso sanguíneo.
    3. Gire la lengüeta OFF de la llave de paso para que la línea de extensión quede cerrada a la jeringa de muestra de 3 mL. Esto abrirá la llave de paso a la descarga salina de 10 ml.
    4. Empuje la solución salina a través de la línea de extensión. A medida que la solución salina llega al final de la vía, retire con cuidado la tapa y deje que la solución salina gotee en una taza y/o en la almohadilla absorbente para asegurarse de que la solución salina esté completamente llena de solución salina. Vuelva a colocar la tapa en el extremo de la línea de extensión ahora cebada.
    5. Gire la lengüeta OFF de la llave de paso para que la línea quede cerrada a ambas jeringas. Deje las jeringas conectadas a la llave de paso.
      NOTA: El volumen máximo en la línea es de 3.4 mL.
    6. Pase el extremo tapado de la línea de extensión a través del puerto de pared a la sala del participante. Asegúrese de que la tapa permanezca en su lugar para mantener la vía estéril.
    7. Muévase a la habitación del participante para colocar la línea de extensión al participante. Limpie el extremo distal de la línea de extensión y el sitio de fijación del equipo de extensión intravenosa (conectado al participante) con una almohadilla estéril de preparación con alcohol.
    8. Retire la tapa de la línea de extensión y conecte la línea al juego de extensión IV (conectado al participante).
    9. Una vez que la línea de extensión esté conectada a la vía intravenosa, regrese a la antecámara.
      1. Retire y deseche la descarga de solución salina usada de la llave de paso y coloque una descarga de solución salina tibia de 10 ml. Gire la lengüeta de apagado de la llave de paso para cerrar la línea a la jeringa de muestra. Esto abrirá la llave de paso a la nueva descarga salina de 10 mL.
      2. Empuje la solución salina en la línea de extensión para asegurarse de que no haya fugas y que la vía intravenosa siga siendo permeable. Gire la lengüeta OFF de la llave de paso para que la línea quede cerrada a ambas jeringas.
        NOTA: La solución salina no debe exceder la temperatura del cuerpo humano (37 °C/98.6 °F). Verifique la temperatura salina usando un termómetro colocado en el dispositivo de calentamiento. Se necesita un mínimo de 4,4 mL de solución salina para enjuagar toda la vía, ya que el volumen de la línea de extensión es de 3,4 mL + y el volumen del juego de extensión intravenosa es de 1 mL.
    10. Continúe empujando lentamente la descarga de solución salina mientras gira la lengüeta de apagado de la llave de paso para cerrar la línea a ambas jeringas. Esto mantendrá la presión en la línea de extensión y minimizará el reflujo de sangre.
    11. Una vez que la línea de extensión se haya establecido con éxito, regrese a la habitación del participante para envolver el juego de extensión intravenosa con un vendaje elástico autoadherente para asegurarse de que no se tire durante el sueño. Asegure la línea de extensión al marco de la cama con cinta adhesiva.
    12. Discuta con el participante sus preferencias de sueño (es decir, duerme de lado, duerme boca arriba, etc.) y proporcione un exceso de tubos para permitir la libertad de movimiento durante el sueño. Pida al participante que pruebe el rango de movimiento.
      NOTA: Es importante recordarle al participante que debe solicitar la asistencia del personal para desconectar la línea de extensión para usar el baño.

2. Toma de muestras de sangre a través de la línea de extensión

  1. Extracción de una muestra de sangre.
    1. Antes de cualquier extracción de sangre, asegúrese de que la línea de extensión aún esté cebada con solución salina y confirme que la lengüeta OFF de la llave de paso esté torcida de manera que la línea esté cerrada a ambas jeringas.
      1. Si se puede ver sangre en la línea de extensión, enjuague un mínimo de 4.4 ml de solución salina tibia para limpiar la línea de extensión y el conjunto de extensión intravenosa de sangre.
    2. Coloque una jeringa de 5 mL (jeringa de desecho) y una jeringa de 3 mL (jeringa de muestra) en la llave de paso. Gire la lengüeta de apagado de la llave de paso para abrir la línea de extensión de la jeringa de 5 ml (jeringa de desecho).
      NOTA: Antes de recolectar una muestra de sangre, es necesario extraer y desechar una jeringa de "desecho", que consiste en la solución salina en la línea de extensión y el juego de extensión intravenosa.
    3. Extraiga con la jeringa de 5 mL hasta que la sangre entera comience a entrar en la jeringa (después de al menos 4,4 mL de desecho).
      NOTA: El color del líquido en la jeringa de desecho comenzará como claro, seguido de rosa y finalmente rojo oscuro una vez que la línea de extensión esté llena de sangre completa.
    4. Una vez que la sangre entera sea visible en la jeringa de 5 ml, gire la lengüeta de apagado de la llave de paso para cerrar la línea a la jeringa de desecho de 5 ml.
    5. Extraiga la cantidad deseada de sangre con la jeringa de 3 ml. Gire la lengüeta de apagado de la llave de paso para cerrar la línea de extensión de ambas jeringas.
      NOTA: La sangre no debe permanecer en la línea de extensión durante más de 5 minutos para reducir el riesgo de coagulación. Si la extracción de sangre es lenta, se pueden usar varias jeringas de muestreo más pequeñas para reducir la presión sobre la vena. Configure un temporizador para determinar la duración de la extracción de sangre. A los 5 minutos, enjuague la línea para evitar la coagulación. Se puede intentar un nuevo sorteo o se puede omitir el sorteo. Si bien algunos protocolos incorporan técnicas de conservación de sangre, como volver a infundir la jeringa de desecho para minimizar la pérdida de sangre, este protocolo no implementa tales medidas.
    6. Retire la jeringa de desecho de 5 ml y reemplácela con una solución salina tibia de 10 ml.
    7. Gire la lengüeta OFF de la llave de paso para cerrar la línea a la jeringa vacía de 3 ml. Esto abrirá la vía a la descarga salina.
    8. Empuje hasta 10 ml de solución salina tibia, asegurándose de que no quede sangre en la línea de extensión.
    9. Gire la lengüeta OFF de la llave de paso para cerrar la línea a ambas jeringas.
      1. Continúe empujando lentamente la descarga de solución salina mientras gira la lengüeta de apagado de la llave de paso para cerrar la línea a ambas jeringas. Esto mantendrá la presión en la línea de extensión y minimizará el reflujo de sangre.
      2. Use cualquier solución salina restante en la jeringa para enjuagar a través de la llave de paso hacia la jeringa vacía de 3 ml. Limpie la llave de paso más de la solución salina retirando la jeringa de solución salina y tirando hacia atrás de la jeringa de 3 ml para eliminar cualquier líquido restante en la llave de paso.
    10. Reemplace todas las jeringas para prepararse para la próxima extracción.
      NOTA: No deje los puertos de la llave de paso sin jeringas conectadas, ya que esto comprometerá la esterilidad.

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Resultados

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Melatonina 24 horas mediante muestreo de sangre a través de la pared durante el sueño
El método descrito anteriormente permite la evaluación de patrones de 24 horas de factores circulantes que, de otro modo, pasarían desapercibidos en una sola muestra de tiempo. La melatonina, una hormona que se mide con frecuencia mediante muestras de sangre a través de la pared, sirve como el sustituto más ampliamente aceptado para evaluar el ritmo del reloj circadiano central, que ...

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Discusión

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El método de muestreo de sangre a través de la pared presentado aquí es ampliamente utilizado en la investigación del sueño y circadiana para recolectar sangre durante el sueño con una perturbación mínima de los participantes. Los procedimientos descritos, incluida la preparación, la configuración y el uso de la línea de extensión, tienen amplias aplicaciones tanto en el ámbito clínico como en el de investigación. Al emplear esta técnica, los investigadores pueden obtener con éxito muest...

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Divulgaciones

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Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

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Esta investigación fue apoyada en parte por T32HL149646 a GSM y R01DK125653 y R01HL168081 a JLB. También nos gustaría agradecer a Stephanie Laing RN, BSN, enfermera investigadora profesional del Instituto de Ciencias Clínicas y Traslacionales de Colorado (CCTSI) y del Centro de Investigación Clínica Traslacional del Campus Médico Anschutz de la Universidad de Colorado por revisar los métodos y proporcionar información y ediciones a la versión final de este manuscrito.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Conjunto de extensión IV de calibre estándar de 9 pulgadas con volumen de cebado de 1 mL, conector SmartSite desmontable sin aguja, abrazadera deslizante y bloqueo de Luer macho de giroMedlineIME22059EH
Inyección de cloruro de sodio al 0,9% USP 10 mL en una jeringuilla ZR de 10 mLExcelsior MedicalEMZE010001
Compresa para preparar alcoholMedlineMDS090737
BD Insyte Autoguard con catéter alado de 20 GMedline381534
Jeringuilla BD Plastipak 3 mLFischer Scientific309657
CoFlexNLMedline5200CP
Conjunto de extensión IV de 192 pulgadas, tubo de pequeño diámetroMedicina de la UCIB2202Es necesario crear una cuenta en la unidad médica de la UCI para pedir suministros
Esponjas de gasa no tejidasMedlineNON25223
TegadermMedline1624W
Ultra(TM) bloqueo de 3 vías para el/giratorio macho de luerMedlineMX2311L

Referencias

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