臨床現場での睡眠障害を最小限に抑えるための壁を越えた採血法

サマリー

ここでは、臨床現場で睡眠中に血液をサンプリングするための壁を越えた低侵襲の方法を紹介します。

要約

日周リズムや概日リズムなどの生理学的リズムは、健康に重要な役割を果たしており、障害は心血管疾患や2型糖尿病とますます関連しています。これらのリズムは睡眠と覚醒のサイクルと密接に関連しており、睡眠のタイミングや時間の変化は日周リズムと概日リズムを変化させ、それによって生理学的恒常性を乱す可能性があります。食物摂取や身体活動などの行動のタイミングなどの追加の要因は、健康をサポートしたり、慢性疾患のリスクを促進したりする方法で24時間のリズムを調節する可能性があります。

生体リズムの重要性が認識される一方で、循環因子のパターンを解明するために必要な連続血液サンプルの採取は、臨床研究において依然として大きな課題となっています。日常的な採血方法は、睡眠を阻害し、睡眠や生体リズムを変化させ、その結果、関心のある変数に影響を与える可能性がある。このことは、睡眠や生物学的リズムを乱すことなく24時間の生物学的プロセスを評価できる低侵襲アプローチの必要性を強調しています。

これらの課題に対処するために、多くの臨床グループや研究グループは、「スルー・ザ・ウォール」採血法と呼ばれる手法を採用しています。このアプローチでは、留置カテーテルに接続された延長チューブを使用し、壁またはパーティションを介して参加者の部屋の外部に通します。この方法は、部屋に入らずに採血を可能にすることで、混乱を最小限に抑え、関心のある循環変数の24時間プロファイルの完全性を維持し、睡眠の妨害を最小限に抑えます。

ここでは、壁を越えた採血方法の詳細な説明を提供し、予定された睡眠機会に血液サンプルを収集する際のその実現可能性と有効性を示します。臨床研究の代表的なデータが提示され、困難な採血が睡眠構造に与える影響など、追加の考慮事項について説明します。

概要

日周リズムと概日リズムは、24時間にわたる生理学的、代謝的、および行動的プロセスの調節に関与する生物学的サイクルです。日周リズムは、昼夜のサイクルをたどり、環境的または行動的な手がかりによって駆動される生物学的パターンです。対照的に、概日リズムは、外部の手がかりとは無関係に、分子時計の固有のネットワークによって駆動される生物学では24時間周期に近い(注:概日時計の詳細な説明はこの記事の範囲を超えており、興味のある読者は、さらなる情報を得るためにCox et ^al.1を、臨床概日プロトコルの議論についてはBroussard et ^al.2に誘導される)。日周リズムと概日リズムの両方が健康に重要な役割を果たしており、混乱は心血管疾患や2型糖尿病の発症リスクの増加に関連しています^3,4。この理解は、制御された実験室条件での時系列測定を含む数十年にわたる研究に根ざしています。このような研究の結果は、内因性の概日リズムの影響と、生物学的プロセスに対する外部の環境または行動の影響、および生理学的恒常性の維持におけるそれらの役割を区別するのに役立ちました^2,5。この一連の研究は、睡眠と行動の概日タイミングが健康関連の結果に与える影響を調査する最近のトランスレーショナル研究の基礎を築きました6,7,8,9。

ホルモンと代謝因子は、明確な24時間振動を示します。例えば、メラトニンは生物学的な夜間に上昇し、生物学的な¹⁰日目には低いままです。対照的に、コルチゾールリズムは、生物学的な夜の早い段階で抑制され、その後、覚醒前に急上昇¹¹が続き、睡眠不足¹²の間に変化することによって特徴付けられる。甲状腺刺激ホルモン(TSH)は生物学的な夜に上昇し、睡眠中に抑制されます¹³。TSHリズムは睡眠不足時に乱され、生物学的な夜間にTSHレベルが上昇する¹⁴。他のいくつかの循環因子のリズミカルパターンも同様に、睡眠-覚醒サイクルの影響を受けます。例えば、成長ホルモン(GH)の分泌は徐波睡眠(SWS)と密接に関連しており、特に男性¹⁵では、入眠直後に顕著な放出が見られます。さらに、睡眠中のグルカゴンの増加と連動したGH分泌は、長時間の夜間断食に対応し、安定した血糖値を維持し、低血糖を予防するためのグルコース利用の低下につながります¹⁶。GHと同様のパターンで、プロラクチンは入眠後に急激に上昇し、睡眠期間の途中でピークに達し、同様の上昇は日中の昼寝中に発生します^17,18。24時間リズムを示すその他の循環因子には、副腎皮質刺激ホルモン、黄体形成ホルモン、グルコース、およびインスリンが含まれます(より包括的な要約については、Hanlon et ^al.5を参照)。

空腹感、食欲調節、エネルギーバランスに関与する多くの循環因子も、24時間にわたって変動を示します。空腹感を刺激するグレリンは、食事前にピークに達し、夜間の睡眠期間中に減少しますが、満腹ホルモンであるレプチンは夜に上昇し、一晩の空腹感を抑えている可能性があります¹⁹。遊離脂肪酸、内在性カンナビノイド、GLP-1やPYYのような満腹ペプチドなどの他の代謝シグナルは、睡眠と食事の両方のパターンに影響される変動を示す19,20,21,22。

まとめると、上記の振動は、睡眠、概日プロセス、および生理的恒常性の間の複雑な相互作用を示しています。これは、関連する生理学的変数の24時間循環パターンをプロファイリングすることによってのみ完全に理解できます。

循環因子の24時間リズムの解明は、日々の生理機能の変動や、睡眠や概日リズムの乱れが健康にどのような影響を与えるかを理解するために不可欠です。しかし、従来の採血法は、これらのリズムを駆動し調節するプロセスそのものを妨げる可能性があり^23、24時間プロファイルへの正確な洞察を可能にする低侵襲アプローチの必要性を強調しています。

したがって、この方法の記事の目標は、壁を越えた血液サンプリング技術を使用して、人間の研究参加者から24時間にわたって頻繁に血液サンプルを確実に取得することに関連する手順を十分に詳細に説明することです。記載されている技術は、多くの睡眠および概日検査室で採用されています20,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36は、睡眠中の血液サンプルの収集に伴う技術的な課題に対処します。次のセクションでは、手法自体について、補足のビデオ デモンストレーションで説明します。さらに、この方法を利用した臨床試験の代表的なデータを示します。最後に、本稿は、臨床研究でこの方法を使用する際の制限、落とし穴、および重要な考慮事項についての議論で締めくくられます。

プロトコル

この論文で説明されている方法は、コロラド州立大学の治験審査委員会およびコロラド州複数施設審査委員会によって現在承認されているプロトコルで使用されています。代表的なデータは、参加前に書面によるインフォームドコンセントが得られた研究から得られたものである。使用したすべての消耗品と機器は 、材料の表に記載されています。その他の方法に関する考慮事項については、ディスカッションで説明します。

1.延長線の設定と取り付け

注:臨床処置の前に、最低70%のイソプロピルアルコールを含む溶液を使用して適切な手指衛生を行う必要があります。手袋、白衣、つま先が閉じた靴などの個人用保護具(PPE)は、常に着用する必要があります。

1. 壁面貫通サンプリングのセットアップ(図1)
   1. 参加者室の外に、次の備品で採血ステーションを設置します:使い捨て吸収パッド、3方向ストップコックバルブ、延長ライン120、10 mL生理食塩水フラッシュシリンジ、加温装置で温めた10 mL生理食塩水フラッシュシリンジ、廃棄物用5 mLシリンジ、採血用3 mLシリンジ(サイズは採血量によって異なる場合があります)、 そしてバイオハザード廃棄物容器。すべての消耗品は 、材料の表に記載されています。
2. 壁貫通サンプリング用の延長線を取り付けます。
   1. 使い捨て吸収パッドで、3ウェイストップコックを延長ラインのメスルアーロック側に取り付けます。
      注意: ストップコックの露出した端が表面(手袋をはめた手を含む)に触れないようにしてください。汚染されている場合は、無菌性を確保するために活栓を交換してください。
   2. 10 mLの生理食塩水フラッシュと3 mLのサンプルシリンジ(シールが壊れている)をストップコックに置きます。
      注意: ストップコックを延長線に取り付けると、残りの2つのストップコック取り付け部位は同じになります。したがって、生理食塩水フラッシュとサンプルシリンジは、残りのストップコックアタッチメントのいずれかに配置できます。シールを破るということは、シリンジが参加者に取り付けられる前にシリンジプランジャーを引いて解放することを指し、シールの破れによる急性陰圧が血管の損傷を引き起こさないようにします。
   3. ストップコックの OFF タブをひねって、延長線が3mLのサンプルシリンジに閉じるようにします。これにより、ストップコックが10mLの生理食塩水フラッシュに開きます。
   4. 生理食塩水を延長線に押し込みます。生理食塩水がラインの端に達したら、キャップを慎重に取り外し、生理食塩水をカップや吸収パッドに滴下して、ラインが生理食塩水で完全に満たされていることを確認します。プライミングされた延長線の端にキャップを再度取り付けます。
   5. ストップコックの OFF タブをひねって、ラインが両方のシリンジに閉じられるようにします。注射器は活栓に取り付けたままにしておきます。
      注:ラインの最大容量は3.4mLです。
   6. 延長線のキャップ付き端を壁のポートから参加者の部屋に送ります。ラインを無菌に保つために、キャップが所定の位置に留まっていることを確認してください。
   7. 参加者の部屋に移動して、延長線を参加者に取り付けます。延長ラインの遠位端とIV延長セット(参加者に接続されている)の取り付け部位を滅菌アルコール調製パッドで清掃します。
   8. 延長ラインのキャップを取り外し、ラインをIVエクステンションセット(参加者に接続)に取り付けます。
   9. 延長線がIVに接続されたら、控え室に戻ります。
      1. 使用済みの生理食塩水フラッシュをストップコックから取り外して廃棄し、温めた10mLの生理食塩水フラッシュを取り付けます。ストップコックの OFF タブをひねって、ラインを閉じますampファイルシリンジ。これにより、ストップコックが新しい10mL生理食塩水フラッシュに開きます。
      2. 生理食塩水を延長ラインに押し込んで、漏れがなく、IVがまだ特許であることを確認します。ストップコックの OFF タブをひねって、ラインが両方のシリンジに閉じられるようにします。
         注意: 生理食塩水のフラッシュは、人体の温度(37°C / 98.6°F)を超えてはなりません。加温装置に設置した温度計で生理食塩水の温度を確認します。延長ラインの容量は3.4mL +であり、IV拡張セットの容量は1mLであるため、ライン全体をフラッシュするには最低4.4mLの生理食塩水が必要です。
   10. ストップコックの OFF タブをひねりながら、生理食塩水フラッシュをゆっくりと押し続けて、両方のシリンジのラインを閉じます。これにより、延長線内の圧力が維持され、血液の逆流が最小限に抑えられます。
   11. 延長ラインが正常に確立されたら、参加者の部屋に戻り、IV延長セットを自己接着性の弾性包帯で包み、睡眠中に引っ張られないようにします。延長線をベッドフレームにテープで固定します。
   12. 参加者と睡眠の好み(横向きで寝る人、仰向けで寝る人など)について話し合い、睡眠中に自由に動くことができるように余分なチューブを用意します。参加者に可動域をテストしてもらいます。
       注:トイレを使用するには、延長線を切断するためにスタッフの支援をリクエストする必要があることを参加者に思い出させることが重要です。

2.延長線による採血

1. 血液サンプルを採取します。
   1. 採血の前に、延長ラインがまだ生理食塩水でプライミングされていることを確認し、ストップコックの OFF タブがねじれてラインが両方のシリンジに閉じていることを確認します。
      1. 延長ラインに血液が見られる場合は、最低4.4 mLの温めた生理食塩水を洗い流して、延長ラインとIV延長セットから血液を取り除きます。.
   2. 5mLシリンジ(廃シリンジ)1本と3mLシリンジ(サンプルシリンジ)1本をストップコックに取り付けます。ストップコックの OFF タブをひねって、5mLシリンジ(廃シリンジ)への延長ラインを開きます。
      注:血液サンプルを収集する前に、延長ラインの生理食塩水とIV延長セットで構成される「廃液」注射器を引き出して廃棄する必要があります。
   3. 全血がシリンジに入り始めるまで、5 mLシリンジで引きます(少なくとも4.4 mLの廃棄物の後)。
      注:廃シリンジ内の液体の色は透明から始まり、次にピンク、そして延長線が全血で満たされると最後に暗赤色になります。
   4. 5 mLシリンジに全血が見えたら、ストップコックの OFF タブをひねって、5 mL廃シリンジのラインを閉じます。
   5. 3mLシリンジで必要な量の血液を採取します。ストップコックの OFF タブをひねって、両方のシリンジの延長線を閉じます。
      注:凝固のリスクを減らすために、血液が延長線に5分以上残ってはいけません。採血が遅い場合は、静脈への圧力を減らすために、複数の小さなサンプリング注射器を使用できます。採血の時間を決定するタイマーを設定します。5分後、凝固を防ぐためにラインを洗い流します。新しい抽選を試みることも、抽選をスキップすることもできます。一部のプロトコルには、失血を最小限に抑えるために廃シリンジを再注入するなど、血液を節約する技術が組み込まれていますが、このプロトコルではそのような対策は実装されていません。
   6. 5 mLの廃シリンジを取り外し、温かい10 mL生理食塩水フラッシュと交換します。.
   7. ストップコックの OFF タブをひねって、空の3mLシリンジのラインを閉じます。これにより、生理食塩水フラッシュへのラインが開きます。
   8. 温めた生理食塩水を10mLまで押し込み、延長ラインに血液が残らないようにします。
   9. ストップコックの OFF タブをひねって、両方のシリンジのラインを閉じます。
      1. ストップコックの OFF タブをひねりながら、生理食塩水フラッシュをゆっくりと押し続けて、両方のシリンジのラインを閉じます。これにより、延長線内の圧力が維持され、血液の逆流が最小限に抑えられます。
      2. シリンジに残っている生理食塩水を使用して、ストップコックを通って空の3mLシリンジに洗い流します。生理食塩水シリンジを取り外し、3 mLシリンジを引き戻してストップコックに残っている液体を取り除き、ストップコックをさらに生理食塩水から取り出します。
   10. すべての注射器を交換して、次の抽選に備えます。
       注意: 無菌性を損なうため、注射器を取り付けずにストップコックポートを放置しないでください。

結果

睡眠中の壁貫通採血を使用した24時間メラトニン
上記の方法では、1つの時点サンプルでは見逃される循環因子の24時間パターンの評価が可能になります。メラトニンは、壁を通して採血されることが多いホルモンで、視床下部前部の視交叉上核(SCN)にある中央概日時計のリズムを評価するための最も広く受け入れられている代用薬として機能します。SCNへの直接的なアクセスはヒトでは実現不可能であるため、メラトニンは概日タイミングをモニターするための間接的ではあるが信頼性の高い方法を提供する³⁷。 図2 は、薄暗い光の条件(<5ルクス)で測定した代表的な研究参加者の24時間プラズマメラトニンプロファイルを示しています。メラトニンレベルは、生物学的な夕方に上昇し始め、生物学的な朝に減少します。メラトニンの最初の上昇は、薄暗いメラトニン発症(DLMO)と呼ばれ、メラトニンが特定の閾値(唾液中メラトニンの閾値は3pg/mL)を超えて上昇する時間として定...

ディスカッション

ここで紹介する全面採血法は、睡眠や概日研究で広く使用されており、睡眠中に参加者の障害を最小限に抑えて血液を採取します。延長ラインの準備、セットアップ、使用など、ここで説明する手順は、臨床と研究の両方の環境で広く応用できます。この技術を採用することにより、研究者は予定された睡眠中を含む24時間にわたって血液サンプルを成功裏に取得できます。さらに、睡眠ポリグラフ検査 (PSG) は、理想的な条件下で、このアプローチが採血中の覚醒を最小限に抑え、約 70% の成功率を達成することを確認しています。さらに、この方法は、血栓形成を予防するための凝固因子を阻害するために頻繁にサンプリングで典型的に使用されるヘパリン化生理食塩水の使用を必要としない⁴⁰。また、ヘパリンはリポタンパク質リパーゼを活性化し、血漿脂肪分解活性を高めるため、血漿脂質レベル^41,42の上昇を引き起こし、研究結果を混乱させる可能性があります。頻繁な生...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
9インチ標準ボアIVエクステンションセット、1mLプライミング容積、着脱式SmartSiteニードルフリーコネクタ、スライドクランプ、スピンオスルアーロック	メドライン	IME22059EH
0.9%塩化ナトリウム注入、USP 10 mL、10 mL フラッシュシリンジZRで	エクセルシオール・メディカル	EMZE010001
アルコール準備パッド	メドライン	MDS090737
BD Insyte Autoguard ウィングド20Gカテーテル	メドライン	381534
BD プラスチパック 3 mL シリンジ	フィッシャー・サイエンティフィック	309657
コフレックスNL	メドライン	5200CP
IV延長セット192インチ、小口径チューブ	ICU医療	B2202	物資を注文するにはICUメディカルのアカウントを作成する必要があります
不織布ガーゼスポンジ	メドライン	NON25223
テガデルム	メドライン	1624W
Ultra(TM) 3ウェイストックコック/スイベルオスルアーロック	メドライン	MX2311L