Przedstawiamy tutaj metodę przenikającą przez ścianę, minimalnie inwazyjną metodę pobierania próbek krwi podczas snu w warunkach klinicznych.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Przedstawiamy tutaj metodę przenikającą przez ścianę, minimalnie inwazyjną metodę pobierania próbek krwi podczas snu w warunkach klinicznych.
Rytmy fizjologiczne, w tym rytmy dzienne i dobowe, odgrywają kluczową rolę w zdrowiu, a zaburzenia coraz częściej łączą się z chorobami sercowo-naczyniowymi i cukrzycą typu 2. Rytmy te są ściśle powiązane z cyklami snu i czuwania, ponieważ zmiany w czasie lub czasie trwania snu mogą wpływać na rytmy dzienne i okołodobowe, zaburzając tym samym homeostazę fizjologiczną. Dodatkowe czynniki, takie jak czas przyjmowania zachowań takich jak spożywanie posiłków i/lub aktywność fizyczna, mogą modulować rytmy 24-godzinne w sposób wspierający zdrowie lub zwiększający ryzyko chorób przewlekłych.
Pomimo rosnącego uznania znaczenia rytmów biologicznych, pozyskiwanie seryjnej próbki krwi potrzebne do wyjaśnienia wzorców w czynnikach krążących pozostaje poważnym wyzwaniem w badaniach klinicznych. Rutynowe metody pobierania krwi mogą zakłócać sen, potencjalnie zmieniając rytmy snu i biologiczne, a w konsekwencji wpływając na interesujące zmienne. Podkreśla to potrzebę stosowania minimalnie inwazyjnych metod, które pozwalają oceniać procesy biologiczne przez całą dobę bez zakłócania snu czy rytmów biologicznych.
Aby sprostać tym wyzwaniom, wiele grup klinicznych i badawczych stosuje technikę znaną jako metoda pobierania próbek krwi "przez ścianę". To podejście wykorzystuje wydłużone rurki połączone z cewnikiem stacjonarnym, przewleczone przez ścianę lub przegrodę do miejsca poza pokojem uczestnika. Dzięki umożliwieniu pobierania krwi bez konieczności wchodzenia do pomieszczenia, metoda ta minimalizuje zakłócenia, zachowując integralność 24-godzinnych profili krążących zmiennych interesujących i minimalnie zakłócając sen.
Tutaj przedstawiamy szczegółowy opis metody pobierania próbek krwi przez ścianę oraz pokazujemy jej wykonalność i skuteczność w pobieraniu próbek krwi podczas zaplanowanych snu. Przedstawione są reprezentatywne dane z badania klinicznego, a także omawiane są dodatkowe kwestie, w tym wpływ trudnego pobierania krwi na architekturę snu.
Rytmy dzienne i dobowe to cykle biologiczne zaangażowane w regulację procesów fizjologicznych, metabolicznych i behawioralnych przez 24 godziny. Rytmy dzienne to wzorce biologiczne, które podążają za cyklem dnia i nocy, są napędzane przez sygnały środowiskowe lub behawioralne. Dla porównania, rytmy okołodobowe w biologii są zbliżone do 24-godzinnych cykli i są napędzane przez wewnętrzną sieć zegarów molekularnych, niezależną od zewnętrznych sygnałów (uwaga: szczegółowe wyjaśnienie zegarów okołodobowych wykracza poza zakres tego artykułu; zainteresowani czytelnicy są kierowani do Cox i in.1 w celu uzyskania dalszych informacji oraz do Broussarda i in.2 w celu omówienia klinicznych protokołów okołodobowych). Zarówno rytm dniowy, jak i okołodobowy odgrywają kluczową rolę w zdrowiu, a zaburzenia związane są ze zwiększonym ryzykiem rozwoju chorób sercowo-naczyniowych i cukrzycy typu 2 3,4. To zrozumienie ma swoje korzenie w dekadach badań dotyczących pomiarów szeregów czasowych w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Wyniki takich badań pomogły rozróżnić endogenne wpływy okołodobowe od zewnętrznych wpływów środowiskowych lub behawioralnych na procesy biologiczne i ich rolę w utrzymaniu homeostazy fizjologicznej 2,5. Ten cykl badań położył podwaliny pod nowsze badania translacyjne badające wpływ snu i dobowego wyznaczania czasu zachowań na wyniki zdrowotne 6,7,8,9.
Hormony i czynniki metaboliczne wykazują wyraźne 24-godzinne oscylacje. Melatonina, na przykład, rośnie w biologicznej nocy i pozostaje niska w biologicznym dniu10. Natomiast rytm kortyzolowy charakteryzuje się hamowaniem na początku biologicznej nocy, po którym następuje wzrost przed przebudzeniemsię 11, co zmienia się podczas deprywacji snu12. Hormon stymulujący tarczycę (TSH) wzrasta w biologicznym wieczorze i jest tłumiony podczas13. snu. Rytm TSH zostaje zaburzony podczas deprywacji snu, co prowadzi do wzrostu poziomu TSH podczas biologicznej nocy14. Rytmiczne wzorce kilku innych czynników krążących są podobnie wpływane przez cykle snu i czuwania. Na przykład wydzielanie hormonu wzrostu (GH) jest ściśle powiązane ze snem wolnofalowym (SWS), z wyraźnym uwalnieniem krótko po rozpoczęciu snu, zwłaszcza u mężczyznw wieku 15 lat. Ponadto wydzielanie GH w połączeniu ze zwiększonym poziomem glukozonu podczas snu pomaga dostosować się do przedłużonego nocnego postu i prowadzi do zmniejszenia wykorzystania glukozy, co pozwala utrzymać stabilny poziom glukozy we krwi i zapobiegać hipoglikemii16. Podobnie jak GH, prolaktyna gwałtownie wzrasta po rozpoczęciu snu i osiąga szczyt w połowie okresu snu, z podobnymi wzrostami podczas drzemek w ciągu dnia17,18. Dodatkowe czynniki krążące wykazujące rytm 24-godzinny to hormon adrenokortykotropowy, hormon luteinizujący, glukoza i insulina (dla bardziej kompleksowego podsumowania zob. Hanlon i in.5).
Wiele czynników krążących związanych z głodem, regulacją apetytu i równowagą energetyczną również wykazuje wahania w ciągu 24 godzin. Ghrelin, która pobudza głód, osiąga szczyt przed posiłkami i spada podczas nocnego snu, podczas gdy leptyn, hormon sytości, wzrasta w nocy, prawdopodobnie tłumiąc głód podczas nocnego postu19. Inne sygnały metaboliczne, takie jak wolne kwasy tłuszczowe, endokannabinoidy oraz peptydy sytości, takie jak GLP-1 i PYY, wykazują zmienności wpływane zarówno przez wzorce snu, jak i żywienia 19,20,21,22.
Razem opisane powyżej oscylacje ilustrują złożoną interakcję między snem, procesami okołodobowymi i homeostazą fizjologiczną, którą można w pełni docenić jedynie poprzez profilowanie 24-godzinnych wzorców krążenia istotnych zmiennych fizjologicznych.
Wyjaśnienie 24-godzinnych rytmów czynników krążących jest niezbędne do zrozumienia codziennych wahań funkcji fizjologicznych, a także tego, jak sen i zaburzenia okołodobowe wpływają na zdrowie. Jednak tradycyjne metody pobierania próbek krwi mogą zakłócać same procesy, które napędzają i regulują te rytmy23, co podkreśla potrzebę minimalnie inwazyjnych metod, które pozwalają na dokładne wglądanie się w profile 24-godzinne.
Dlatego celem tego artykułu metodycznego jest szczegółowe opisanie kroków niezbędnych do niezawodnego pobierania częstych próbek krwi przez 24 godziny od uczestników badań z wykorzystaniem techniki pobierania krwi przez ścianę. Opisana technika, stosowana przez wiele laboratoriów snu i okołodobowych 20,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36, porusza wyzwania techniczne związane z pobieraniem próbek krwi podczas snu. W kolejnych sekcjach sama technika została opisana w dodatkowej demonstracji wideo. Ponadto prezentowane są reprezentatywne dane z badania klinicznego wykorzystującego tę metodę. Na koniec artykuł kończy się omówieniem ograniczeń, pułapek i ważnych kwestii związanych z wykorzystaniem tej metody w badaniach klinicznych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Metody opisane w tym artykule są stosowane w protokołach obecnie zatwierdzonych przez Instytucjonalną Radę Przeglądową Colorado State University oraz Colorado Multiple Institutional Review Board. Reprezentatywne dane pochodziły z takich badań, w których przed udziałem uzyskano pisemną świadomą zgodę. Wszystkie zaopatrzenie i używany sprzęt są wymienione w Tabeli Materiałów. W dyskusji przedstawiono dodatkowe rozważania metodyczne.
1. Montaż i podłączenie linii przedłużacza
UWAGA: Przed jakimkolwiek zabiegiem klinicznym należy wykonać odpowiednią higienę rąk przy użyciu roztworu zawierającego co najmniej 70% alkoholu izopropylowego. Środki ochrony osobistej (PPE), w tym między innymi rękawiczki, fartuchy laboratoryjne i buty z zamkniętymi palcami, muszą być noszone przez cały czas.
2. Pobieranie próbek krwi przez linię przedłużania
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
24-godzinna melatonina z użyciem pobierania krwi przez ścianę podczas snu
Opisana powyżej metoda pozwala na ocenę 24-godzinnych wzorców czynników obiegowych, które w innym przypadku zostałyby przeoczone przez pojedynczą próbę punktu czasowego. Melatonina, hormon często mierzony przez pobieranie próbek krwi przez ścianę, jest najczęściej akceptowanym zastępcą do oceny rytmu centralnego zegara okołodobowego, który znajduje się w jądrze nadgórnym (SCN) przedniego podwzgórza. Ponieważ bezpośredni dostęp...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Metoda pobierania krwi przez ścianę przedstawiona tutaj jest szeroko stosowana w badaniach nad snem i okołodobowymi do pobierania krwi podczas snu przy minimalnych zakłóceniach uczestników. Opisane procedury — w tym przygotowanie, montaż i zastosowanie linii przedłużającej — mają szerokie zastosowanie zarówno w środowiskach klinicznych, jak i badawczych. Dzięki tej technice naukowcy mogą skutecznie pobierać próbki krwi przez 24 godziny, także podczas zaplanowanego snu. Ponadto polisomnografia (PSG) potwierdza, że w ideal...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Badania te były częściowo wspierane przez T32HL149646 do GSM oraz R01DK125653 i R01HL168081 do JLB. Chcielibyśmy również podziękować Stephanie Laing, RN, BSN, zawodowej pielęgniarce badawczej w Colorado Clinical & Translational Sciences Institute (CCTSI) oraz University of Colorado Anschutz Medical Campus Clinical Translational Research Center za przegląd metod oraz dostarczenie wglądów i poprawek do ostatecznej wersji tego manuskryptu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Zestaw przedłużaczy IV standardowego kalibru 9 cali z objętością zapłonowania 1 mL, zdejmowanym złączem SmartSite Needle-Free, zaciskiem suwakowym i spinowym zamkiem męskim luer | Medline | IME22059EH | |
| Zastrzyk chlorku sodu 0,9% USP 10 mL w 10 mL strzykawce ZR | Excelsior Medical | EMZE010001 | |
| Podkład do przygotowania alkoholu | Medline | MDS090737 | |
| BD Insyte Autoguard Skrzydłowy cewnik 20 G | Medline | 381534 | |
| Strzykawka BD Plastipak 3 mL | Fischer Scientific | 309657 | |
| CoFlexNL | Medline | 5200CP | |
| Zestaw przedłużający IV 192 cale, rury małokalibrowe | Oddział Medyczny na OIOM-ie | B2202 | Aby zamówić materiały na OIOM, konieczne jest założenie konta na OIOM |
| Gąbki z gazy nietkanej | Medline | NON25223 | |
| Tegaderm | Medline | 1624W | |
| Ultra(TM) 3-kierunkowy stockcockw/obrotowy męski zamek luer lock | Medline | MX2311L |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie