כאן, אנו מציגים שיטה זעיר פולשנית דרך הקיר לדגימת דם במהלך השינה במסגרות קליניות.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן, אנו מציגים שיטה זעיר פולשנית דרך הקיר לדגימת דם במהלך השינה במסגרות קליניות.
מקצבים פיזיולוגיים, כולל מקצבים יומיים וצירקדיים, ממלאים תפקיד קריטי בבריאות, כאשר הפרעות קשורות יותר ויותר למחלות לב וכלי דם וסוכרת מסוג 2. מקצבים אלה קשורים קשר הדוק למחזורי שינה-ערות, שכן שינויים בתזמון השינה או משך השינה יכולים לשנות את המקצבים היומיים והשעון הביולוגי, ובכך לשבש את ההומאוסטזיס הפיזיולוגי. גורמים נוספים, כגון תזמון של התנהגויות כמו צריכת מזון ו/או פעילות גופנית, עשויים לווסת מקצבים של 24 שעות באופן שתומכים בבריאות או מקדמים סיכון למחלות כרוניות.
למרות ההכרה הגוברת בחשיבות המקצבים הביולוגיים, השגת דגימות דם סדרתיות הנדרשות להבהרת דפוסים בגורמים במחזור נותרה אתגר משמעותי במחקר הקליני. שיטות לקיחת דם שגרתיות עלולות להפריע לשינה, ועלולות לשנות את השינה ואת המקצבים הביולוגיים וכתוצאה מכך להשפיע על משתנים מעניינים. זה מדגיש את הצורך בגישות זעיר פולשניות המאפשרות הערכה של תהליכים ביולוגיים 24 שעות מבלי להפריע לשינה או למקצבים ביולוגיים.
כדי להתמודד עם אתגרים אלה, קבוצות קליניות ומחקר רבות משתמשות בטכניקה המכונה שיטת דגימת דם "דרך הקיר". גישה זו משתמשת בצינורות מורחבים המחוברים לצנתר שוכן, מושחלים דרך קיר או מחיצה למיקום מחוץ לחדר המשתתף. על ידי מתן אפשרות לאיסוף דם ללא צורך בכניסה לחדר, שיטה זו ממזערת הפרעות, ובכך שומרת על שלמות הפרופילים של 24 שעות של משתנים מעניינים במחזור הדם והפרעה מינימלית לשינה.
כאן, אנו מספקים תיאור מפורט של שיטת דגימת הדם דרך הקיר ומדגימים את היתכנותה ויעילותה באיסוף דגימות דם במהלך הזדמנויות שינה מתוכננות. מוצגים נתונים מייצגים ממחקר קליני, ונדונים שיקולים נוספים, כולל ההשפעה של לקיחת דם קשה על ארכיטקטורת השינה.
מקצבים יומיים וצירקדיים הם מחזורים ביולוגיים המעורבים בוויסות תהליכים פיזיולוגיים, מטבוליים והתנהגותיים במשך 24 שעות. מקצבים יומיים הם דפוסים ביולוגיים העוקבים אחר מחזור יום/לילה ומונעים על ידי רמזים סביבתיים או התנהגותיים. לעומת זאת, מקצבים צירקדיים קרובים למחזורים של 24 שעות בביולוגיה המונעים על ידי רשת פנימית של שעונים מולקולריים, ללא תלות ברמזים חיצוניים (הערה: הסבר מפורט על שעונים ביולוגיים הוא מעבר להיקף מאמר זה; קוראים מתעניינים מופנים ל-Cox et al.1 למידע נוסף ול-Broussard et al.2 לדיון בפרוטוקולים צירקדיים קליניים). הן השעון הביולוגי והן השעון הביולוגי ממלאים תפקידים קריטיים בבריאות, עם הפרעות הקשורות לסיכון מוגבר לפתח מחלות לב וכלי דם וסוכרת מסוג 2 3,4. הבנה זו מושרשת בעשרות שנים של מחקר הכוללים מדידות סדרות זמן בתנאי מעבדה מבוקרים. תוצאות ממחקרים כאלה עזרו להבחין בין השפעות צירקדיות אנדוגניות לבין השפעות סביבתיות או התנהגותיות חיצוניות על תהליכים ביולוגיים ותפקידיהם בשמירה על הומאוסטזיס פיזיולוגי 2,5. גוף עבודה זה הניח את היסודות למחקר תרגומי עדכני יותר החוקר את השפעת השינה ותזמון השעון הביולוגי של התנהגויות על תוצאות הקשורות לבריאות 6,7,8,9.
הורמונים וגורמים מטבוליים מציגים תנודות ברורות של 24 שעות. מלטונין, למשל, עולה במהלך הלילה הביולוגי ונשאר נמוך במהלך היום הביולוגי10. לעומת זאת, קצב הקורטיזול מאופיין בדיכוי במהלך החלק המוקדם של הלילה הביולוגי, ואחריו נחשול לפני ההתעוררות11, המשתנה במהלך מחסור בשינה12. הורמון מגרה בלוטת התריס (TSH) עולה בערב הביולוגי ומדוכא במהלך השינה13. קצב ה-TSH מופרע במהלך מחסור בשינה, מה שמוביל לרמות TSH מוגברות במהלך הלילה הביולוגי14. דפוסים ריתמיים של מספר גורמים אחרים במחזור מושפעים באופן דומה ממחזורי שינה-ערות. לדוגמה, הפרשת הורמון גדילה (GH) קשורה קשר הדוק לשנת גלים איטיים (SWS), עם שחרור בולט זמן קצר לאחר תחילת השינה, במיוחד אצל גבריםבני 15. יתר על כן, הפרשת GH בשילוב עם גלוקגון מוגבר במהלך השינה מסייעת להכיל את הצום הלילי הממושך ומובילה לניצול מופחת של גלוקוז כדי לשמור על רמות גלוקוז יציבות בדם ולמנוע היפוגליקמיה16. בדומה לדפוס ל-GH, הפרולקטין עולה בחדות לאחר תחילת השינה ומגיע לשיא באמצע תקופת השינה, עם עליות דומות המתרחשות במהלך תנומות היום17,18. גורמים נוספים במחזור הדם המציגים מקצבים של 24 שעות כוללים הורמון אדרנוקורטיקוטרופי, הורמון לוטניזציה, גלוקוז ואינסולין (לסיכום מקיף יותר, ראה Hanlon et al.5).
גורמים רבים במחזור הדם המעורבים ברעב, בוויסות התיאבון ובמאזן האנרגיה מציגים גם הם תנודות במהלך 24 השעות. גרלין, שמעורר רעב, מגיע לשיא לפני הארוחות ויורד במהלך תקופת השינה הלילית, בעוד שלפטין, הורמון שובע, עולה בלילה, וככל הנראה מדכא את הרעב במהלך צום הלילה19. אותות מטבוליים אחרים, כגון חומצות שומן חופשיות, אנדוקנבינואידים ופפטידים לשובע כמו GLP-1 ו-PYY, מציגים וריאציות המושפעות הן מדפוסי השינה והן מדפוסי האכילה 19,20,21,22.
יחד, התנודות שתוארו לעיל ממחישות את יחסי הגומלין המורכבים בין שינה, תהליכים צירקדיים והומאוסטזיס פיזיולוגי שניתן להעריך במלואם רק על ידי פרופיל דפוסי המחזור של 24 שעות של משתנים פיזיולוגיים רלוונטיים.
הבהרת מקצבים של 24 שעות של גורמים במחזור הדם חיונית להבנת התנודות היומיות בתפקוד הפיזיולוגי, כמו גם כיצד שינה והפרעה ביולוגית משפיעות על הבריאות. עם זאת, שיטות דגימת דם מסורתיות יכולות להפריע לתהליכים המניעים ומווסתים את המקצבים הללו,מה שמדגיש את הצורך בגישות זעיר פולשניות המאפשרות תובנות מדויקות לגבי פרופילי 24 שעות.
לכן, מטרת מאמר שיטות זה היא לתאר בפירוט מספיק את השלבים הכרוכים בהשגת דגימות דם תכופות באופן אמין במשך 24 שעות ממשתתפי מחקר אנושיים באמצעות טכניקת דגימת דם דרך הקיר. הטכניקה המתוארת, המשמשת מעבדות שינה ושעון ביולוגי רבות 20,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36מטפל באתגרים טכניים הכרוכים באיסוף דגימות דם במהלך השינה., בסעיפים הבאים, הטכניקה עצמה מתוארת עם הדגמת וידאו משלימה. בנוסף, מוצגים נתונים מייצגים ממחקר קליני המשתמש בשיטה. לבסוף, המאמר מסתיים בדיון על המגבלות, המלכודות והשיקולים החשובים של שימוש בשיטה במחקר קליני.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השיטות המתוארות במאמר זה משמשות בפרוטוקולים המאושרים כיום על ידי מועצת הביקורת המוסדית של אוניברסיטת קולורדו סטייט ומועצת הביקורת המוסדית המרובה של קולורדו. נתונים מייצגים נגזרו ממחקרים כאלה שעבורם הושגה הסכמה מדעת בכתב לפני ההשתתפות. כל האספקה והציוד המשמשים מפורטים בטבלת החומרים. שיקולי שיטה נוספים מוצגים בדיון.
1. הגדרה והצמדה של קו ההארכה
הערה: לפני כל הליך קליני, יש לבצע היגיינת ידיים מתאימה באמצעות תמיסה המכילה מינימום של 70% אלכוהול איזופרופיל. יש ללבוש ציוד מגן אישי (PPE), כולל אך לא רק כפפות, מעילי מעבדה ונעליים סגורות, בכל עת.
2. דגימת דם דרך קו ההארכה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מלטונין 24 שעות באמצעות דגימת דם דרך הקיר במהלך השינה
השיטה שתוארה לעיל מאפשרת להעריך דפוסי 24 שעות של גורמים במחזור שאחרת היו מתפספסים על ידי מדגם נקודת זמן אחת. מלטונין, הורמון הנמדד לעתים קרובות על ידי דגימת דם דרך הקיר, משמש כתחליף המקובל ביותר להערכת הקצב של השעון הביולוגי המרכזי, השוכן בגרעין הסופרכיאזמטי (SCN) של ההיפותלמוס הקדמי. מכיוון שגישה ישירה ל-SCN אינה אפשרית בבני אדם, מלטונין מציע דרך עקיפה אך אמינה לנטר את השעון הביולוגי37.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שיטת דגימת הדם דרך הקיר המוצגת כאן נמצאת בשימוש נרחב במחקר שינה ושעון ביולוגי לאיסוף דם במהלך השינה עם הפרעה מינימלית למשתתפים. להליכים המתוארים - כולל הכנה, הגדרה ושימוש בקו ההרחבה - יש יישומים נרחבים הן במסגרות קליניות והן במחקר. על ידי שימוש בטכניקה זו, חוקרים יכולים להשיג בהצלחה דגימות דם במשך תקופה של 24 שעות, כולל במהלך שינה מתוכננת. יתר על כן, פוליסומנוגרפיה (PSG) מאשרת כי בתנאים אידיאליים, גישה זו גורמת לעוררות מינימלית במהלך שאיבת דם ומשיגה שיעור הצלחה של כמעט 70%. יתר על כן, שי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
מחקר זה נתמך בחלקו על ידי T32HL149646 ל-GSM ו-R01DK125653 ו-R01HL168081 ל-JLB. ברצוננו גם להודות לסטפני לינג, RN, BSN, אחות מחקר מקצועית במכון למדעים קליניים ותרגומיים בקולורדו (CCTSI) ובמרכז המחקר הקליני התרגומי של הקמפוס הרפואי של אוניברסיטת קולורדו אנשוץ על סקירת השיטות וסיפקו תובנות ועריכות לגרסה הסופית של כתב היד הזה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| סט הארכה IV סטנדרטי בקוטר 9 אינץ' עם נפח פריימינג של 1 מ"ל, מחבר SmartSite ללא מחט נשלף, מהדק סלייד ונעילת לואר זכרית ספין | מדליין | IME22059EH | |
| 0.9% הזרקת כלוריד נתרן USP של 10 מ"ל במזרק שטיפה של 10 מ"ל ZR | אקסלסיור מדיקל | EMZE010001 | |
| פד להכנת אלכוהול | מדליין | MDS090737 | |
| קטטר BD Insyte Autoguard עם כנף 20 G | מדליין | 381534 | |
| מזרק BD Plastipak 3 מ"ל | פישר סיינטיפיק | 309657 | |
| CoFlexNL | מדליין | 5200CP | |
| סט הארכה IV 192 אינץ', צינור קטן | טיפול נמרץ רפואי | B2202 | יש צורך ליצור חשבון בטיפול נמרץ רפואי כדי להזמין ציוד |
| ספוגי גזה לא ארוגים | מדליין | NON25223 | |
| טגאדרם | מדליין | 1624W | |
| מנעול לואר זכר Ultra(TM) תלת-כיווני עם תרנגול/סיבוב | מדליין | MX2311L |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה