Hier presenteren we een door de muur heen, minimaal invasieve methode om bloed af te nemen tijdens de slaap in klinische omgevingen.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Hier presenteren we een door de muur heen, minimaal invasieve methode om bloed af te nemen tijdens de slaap in klinische omgevingen.
Fysiologische ritmes, waaronder dag- en circadiane ritmes, spelen een cruciale rol in de gezondheid, waarbij verstoringen steeds vaker in verband worden gebracht met hart- en vaatziekten en diabetes type 2. Deze ritmes zijn nauw verbonden met slaap-waakcycli, aangezien veranderingen in slaaptiming of -duur dagelijkse en circadiane ritmes kunnen veranderen, waardoor de fysiologische homeostase wordt verstoord. Aanvullende factoren, zoals de timing van gedrag zoals voedselinname en/of fysieke activiteit, kunnen 24-uurs ritmes moduleren op manieren die de gezondheid ondersteunen of het risico op chronische ziekten bevorderen.
Ondanks de groeiende erkenning van het belang van biologische ritmes, blijft het verkrijgen van seriële bloedmonsters die nodig zijn om patronen in circulerende factoren op te helderen een belangrijke uitdaging in klinisch onderzoek. Routinematige methoden voor bloedafname kunnen de slaap verstoren, waardoor de slaap en biologische ritmes kunnen veranderen en vervolgens interessante variabelen kunnen worden beïnvloed. Dit onderstreept de noodzaak van minimaal invasieve benaderingen die het mogelijk maken om 24-uurs biologische processen te beoordelen zonder de slaap of biologische ritmes te verstoren.
Om deze uitdagingen aan te gaan, gebruiken veel klinische en onderzoeksgroepen een techniek die bekend staat als een "door-de-muur" bloedafnamemethode. Deze benadering maakt gebruik van verlengde slangen die zijn aangesloten op een verblijfskatheter, door een muur of scheidingswand worden geregen naar een locatie buiten de kamer van de deelnemer. Door bloedafname mogelijk te maken zonder de kamer te hoeven betreden, minimaliseert deze methode verstoringen, waardoor de integriteit van de 24-uursprofielen van circulerende variabelen van belang en minimaal verstoorde slaap behouden blijft.
Hier geven we een gedetailleerde beschrijving van de door-de-wand bloedafnamemethode en tonen we de haalbaarheid en werkzaamheid ervan aan bij het verzamelen van bloedmonsters tijdens geplande slaapmomenten. Representatieve gegevens uit een klinische studie worden gepresenteerd en aanvullende overwegingen, waaronder de impact van een moeilijke bloedafname op de slaaparchitectuur, worden besproken.
Dagelijkse en circadiane ritmes zijn biologische cycli die betrokken zijn bij de regulatie van fysiologische, metabole en gedragsprocessen gedurende 24 uur. Dagritmes zijn biologische patronen die een dag/nacht-cyclus volgen en worden aangedreven door omgevings- of gedragssignalen. Daarentegen liggen circadiane ritmes in de buurt van 24-uurs cycli in de biologie, aangedreven door een intrinsiek netwerk van moleculaire klokken, onafhankelijk van externe signalen (opmerking: een gedetailleerde uitleg van circadiane klokken valt buiten het bestek van dit artikel; geïnteresseerde lezers worden verwezen naar Cox et al.1 voor meer informatie en Broussard et al.2 voor een bespreking van klinische circadiane protocollen). Zowel dag- als circadiane ritmes spelen een cruciale rol in de gezondheid, waarbij verstoringen gepaard gaan met een verhoogd risico op het ontwikkelen van hart- en vaatziekten en diabetes type 2 3,4. Dit inzicht is geworteld in tientallen jaren onderzoek met tijdreeksmetingen in gecontroleerde laboratoriumomstandigheden. Resultaten van dergelijke studies hebben geholpen om onderscheid te maken tussen endogene circadiane invloeden en externe omgevings- of gedragseffecten op biologische processen en hun rol bij het handhaven van fysiologische homeostase 2,5. Dit oeuvre legde de basis voor recenter translationeel onderzoek naar de impact van slaap en circadiane timing van gedrag op gezondheidsgerelateerde resultaten 6,7,8,9.
Hormonen en metabolische factoren vertonen duidelijke 24-uurs oscillaties. Melatonine stijgt bijvoorbeeld tijdens de biologische nacht en blijft laag tijdens de biologische dag10. Daarentegen wordt het cortisolritme gekenmerkt door onderdrukking tijdens het eerste deel van de biologische nacht, gevolgd door een stijging vóór het ontwaken11, die wordt veranderd tijdens slaaptekort12. Schildklierstimulerend hormoon (TSH) stijgt 's avonds biologisch en wordt onderdrukt tijdens de slaap13. Het TSH-ritme wordt verstoord tijdens slaaptekort, wat leidt tot verhoogde TSH-niveaus tijdens de biologische nacht14. Ritmische patronen van verschillende andere circulerende factoren worden op dezelfde manier beïnvloed door slaap-waakcycli. De secretie van groeihormoon (GH) is bijvoorbeeld nauw verbonden met slow-wave sleep (SWS), met een uitgesproken afgifte kort na het begin van de slaap, vooral bij mannenvan 15 jaar. Bovendien helpt GH-secretie in combinatie met verhoogde glucagon tijdens de slaap om het langdurige nachtelijke vasten op te vangen en leidt het tot een verminderd glucosegebruik om stabiele bloedglucosespiegels te behouden en hypoglykemie te voorkomen16. Vergelijkbaar in patroon met GH, stijgt prolactine sterk na het begin van de slaap en piekt halverwege de slaapperiode, met vergelijkbare stijgingen tijdens dutjes overdag17,18. Aanvullende circulerende factoren die 24-uurs ritmes vertonen, zijn onder meer adrenocorticotroop hormoon, luteïniserend hormoon, glucose en insuline (voor een uitgebreidere samenvatting, zie Hanlon et al.5).
Veel circulerende factoren die betrokken zijn bij honger, eetlustregulatie en energiebalans vertonen ook fluctuaties gedurende de periode van 24 uur. Ghreline, dat de honger stimuleert, piekt vóór de maaltijd en daalt tijdens de nachtelijke slaapperiode, terwijl leptine, een verzadigingshormoon, 's nachts stijgt en waarschijnlijk de honger onderdrukt tijdens het nachtelijke vasten19. Andere metabolische signalen, zoals vrije vetzuren, endocannabinoïden en verzadigingspeptiden zoals GLP-1 en PYY, vertonen variaties die worden beïnvloed door zowel slaap- als eetpatronen 19,20,21,22.
Alles bij elkaar illustreren de hierboven geschetste oscillaties de complexe wisselwerking tussen slaap, circadiane processen en fysiologische homeostase, die alleen volledig kan worden gewaardeerd door de 24-uurs circulerende patronen van relevante fysiologische variabelen te profileren.
Opheldering van 24-uurs ritmes van circulerende factoren is essentieel voor het begrijpen van dagelijkse fluctuaties in fysiologische functie, evenals hoe slaap en circadiane verstoring de gezondheid beïnvloeden. Traditionele bloedafnamemethoden kunnen echter interfereren met de processen die deze ritmes aansturen en reguleren23, wat de noodzaak benadrukt van minimaal invasieve benaderingen die nauwkeurige inzichten in 24-uursprofielen mogelijk maken.
Daarom is het doel van dit artikel over methoden om voldoende gedetailleerd de stappen te beschrijven die nodig zijn voor het betrouwbaar verkrijgen van frequente bloedmonsters gedurende 24 uur van menselijke onderzoeksdeelnemers met behulp van een door-de-wand bloedafnametechniek. De beschreven techniek, gebruikt door veel slaap- en circadiane laboratoria 20,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36 , gaat in op technische uitdagingen bij het verzamelen van bloedmonsters tijdens de slaap. In de volgende paragrafen wordt de techniek zelf beschreven met een aanvullende videodemonstratie. Daarnaast worden representatieve gegevens gepresenteerd van een klinische studie waarbij de methode wordt gebruikt. Ten slotte sluit het artikel af met een bespreking van de beperkingen, valkuilen en belangrijke overwegingen van het gebruik van de methode in klinisch onderzoek.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De methoden die in dit document worden beschreven, worden gebruikt in protocollen die momenteel zijn goedgekeurd door de Institutional Review Board van de Colorado State University en de Colorado Multiple Institutional Review Board. Representatieve gegevens werden afgeleid uit dergelijke onderzoeken waarvoor schriftelijke geïnformeerde toestemming werd verkregen vóór deelname. Alle gebruikte benodigdheden en apparatuur staan vermeld in de materiaaltabel. Aanvullende methodische overwegingen worden in de discussie gepresenteerd.
1. Installatie en bevestiging van de verlenglijn
OPMERKING: Voorafgaand aan elke klinische procedure moet de juiste handhygiëne worden uitgevoerd met een oplossing met minimaal 70% isopropylalcohol. Persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM), inclusief maar niet beperkt tot handschoenen, laboratoriumjassen en schoenen met gesloten neus, moeten te allen tijde worden gedragen.
2. Bloedafname via de verlenglijn
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
24-uurs melatonine met behulp van bloedafname door de wand tijdens de slaap
De hierboven beschreven methode maakt het mogelijk om 24-uurs patronen van circulerende factoren te beoordelen die anders zouden worden gemist door een enkele steekproef op een tijdstip. Melatonine, een hormoon dat vaak wordt gemeten door bloedafname door de muur, dient als het meest algemeen geaccepteerde surrogaat voor het beoordelen van het ritme van de centrale circadiane klok, die zich in...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De hier gepresenteerde bloedafnamemethode door de muur wordt veel gebruikt in slaap- en circadiaans onderzoek om bloed te verzamelen tijdens de slaap met minimale verstoring van de deelnemers. De beschreven procedures - inclusief voorbereiding, installatie en gebruik van de uitbreidingslijn - hebben brede toepassingen in zowel klinische als onderzoeksomgevingen. Door deze techniek toe te passen, kunnen onderzoekers met succes bloedmonsters verkrijgen gedurende een periode van 24 uur, ook...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit onderzoek werd mede ondersteund door T32HL149646 naar GSM en R01DK125653 en R01HL168081 naar JLB. We willen ook Stephanie Laing RN, BSN, een professionele onderzoeksverpleegkundige bij het Colorado Clinical & Translational Sciences Institute (CCTSI) en het Anschutz Medical Campus Clinical Translational Research Center van de Universiteit van Colorado bedanken voor het beoordelen van de methoden en het verstrekken van inzichten en bewerkingen aan de definitieve versie van dit manuscript.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
```html
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 9-in Standard-Bore IV Extension Set with 1 mL Priming Volume, Removable SmartSite Needle-Free Connector, Slide Clamp and Spin Male Luer Lock | Medline | IME22059EH | |
| 0.9% Sodium Chloride injection USP 10 mL in a 10 mL flush syringe ZR | Excelsior Medical | EMZE010001 | |
| Alcohol prep pad | Medline | MDS090737 | |
| BD Insyte Autoguard Winged 20 G catheter | Medline | 381534 | |
| BD Plastipak 3 mL syringe | Fischer Scientific | 309657 | |
| CoFlexNL | Medline | 5200CP | |
| IV extension set 192 in, smallbore tubing | ICU Medical | B2202 | Het is noodzakelijk om een account aan te maken bij ICU medical om benodigdheden te bestellen |
| Non-woven gauze sponges | Medline | NON25223 | |
| Tegaderm | Medline | 1624W | |
| Ultra(TM) 3-way stockcockw/swivel male luer lock | Medline | MX2311L |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen