В этой статье мы представляем малоинвазивный метод забора крови во время сна в клинических условиях.
Методическая статья
* These authors contributed equally
В этой статье мы представляем малоинвазивный метод забора крови во время сна в клинических условиях.
Физиологические ритмы, в том числе суточные и циркадные, играют решающую роль в здоровье, при этом нарушения все чаще связаны с сердечно-сосудистыми заболеваниями и диабетом 2 типа. Эти ритмы тесно связаны с циклами сна и бодрствования, поскольку изменения во времени или продолжительности сна могут изменить суточные и циркадные ритмы, тем самым нарушая физиологический гомеостаз. Дополнительные факторы, такие как время поведения, такого как прием пищи и/или физическая активность, могут модулировать 24-часовые ритмы таким образом, чтобы поддерживать здоровье или повышать риск хронических заболеваний.
Несмотря на растущее признание важности биологических ритмов, получение серийных образцов крови, необходимых для выяснения закономерностей в циркулирующих факторах, остается серьезной проблемой в клинических исследованиях. Обычные методы забора крови могут нарушать сон, потенциально изменяя сон и биологические ритмы и, следовательно, влияя на интересующие переменные. Это подчеркивает необходимость минимально инвазивных подходов, которые позволяют оценивать 24-часовые биологические процессы без нарушения сна или биологических ритмов.
Для решения этих проблем многие клинические и исследовательские группы используют метод, известный как метод забора крови «сквозь стену». В этом подходе используется удлиненная трубка, подключенная к постоянному катетеру, продетая через стену или перегородку в место за пределами комнаты участника. Позволяя собирать кровь без необходимости входить в комнату, этот метод сводит к минимуму сбои, тем самым сохраняя целостность 24-часовых профилей интересующих циркулирующих переменных и минимально беспокоя сон.
В этой статье мы подробно описываем метод забора крови через стену и демонстрируем его осуществимость и эффективность при сборе образцов крови во время запланированного сна. Представлены репрезентативные данные клинического исследования, а также обсуждены дополнительные соображения, в том числе влияние сложного забора крови на архитектуру сна.
Суточные и циркадные ритмы — это биологические циклы, участвующие в регуляции физиологических, метаболических и поведенческих процессов в течение 24 часов. Суточные ритмы — это биологические паттерны, которые следуют циклу дня и ночи и управляются экологическими или поведенческими сигналами. В противоположность этому, циркадные ритмы в биологии близки к 24-часовым циклам, управляемым внутренней сетью молекулярных часов, не зависящих от внешних сигналов (примечание: подробное объяснение циркадных часов выходит за рамки данной статьи; заинтересованные читатели могут обратиться к Cox et al.1 за дополнительной информацией и Broussard et al.2 за обсуждением клинических циркадных протоколов). Как суточные, так и циркадные ритмы играют решающую роль в здоровье, при этом нарушения связаны с повышенным риском развития сердечно-сосудистых заболеваний и диабета 2 типа 3,4. Это понимание основано на десятилетиях исследований, связанных с измерениями временных рядов в контролируемых лабораторных условиях. Результаты таких исследований помогли провести различие между эндогенными циркадными влияниями и внешними воздействиями окружающей среды или поведения на биологические процессы и их ролью в поддержании физиологического гомеостаза 2,5. Эта работа заложила основу для более поздних трансляционных исследований, изучающих влияние сна и циркадного ритма поведения на исходы, связанные со здоровьем 6,7,8,9.
Гормоны и метаболические факторы демонстрируют отчетливые 24-часовые колебания. Мелатонин, например, повышается в течение биологической ночи и остается низким в течение биологическихсуток10. Напротив, ритм кортизола характеризуется подавлением в течение ранней части биологической ночи, за которым следует всплеск перед пробуждением11, который изменяется во время лишениясна12. Тиреотропный гормон (ТТГ) повышается в биологический вечер и подавляется во время сна13. Ритм ТТГ нарушается во время лишения сна, что приводит к повышению уровня ТТГ в течение биологическойночи14. Ритмические паттерны некоторых других циркулирующих факторов также подвержены влиянию циклов сна и бодрствования. Например, секреция гормона роста (ГР) тесно связана с медленным сном (СРС), с выраженным выбросом вскоре после начала сна, особенно у мужчин15 лет. Кроме того, секреция ГР в сочетании с повышенным содержанием глюкагона во время сна помогает приспособиться к длительному ночным голоданию и приводит к снижению утилизации глюкозы для поддержания стабильного уровня глюкозы в крови и предотвращения гипогликемии. Подобно ГР, пролактин резко повышается после начала сна и достигает пика в середине периода сна, причем аналогичное повышение происходит во время дневного сна17,18. Дополнительные циркулирующие факторы, которые демонстрируют 24-часовые ритмы, включают адренокортикотропный гормон, лютеинизирующий гормон, глюкозу и инсулин (более полное резюме см. в Hanlon et al.5).
Многие циркулирующие факторы, участвующие в чувстве голода, регуляции аппетита и энергетическом балансе, также демонстрируют колебания в течение 24-часового периода. Грелин, который стимулирует голод, достигает пика перед едой и снижается во время ночного сна, в то время как лептин, гормон сытости, повышается ночью, вероятно, подавляя голод во время ночногоголодания. Другие метаболические сигналы, такие как свободные жирные кислоты, эндоканнабиноиды и пептиды насыщения, такие как GLP-1 и PYY, демонстрируют вариации, на которые влияют как сон, так и режим питания 19,20,21,22.
Взятые вместе, описанные выше колебания иллюстрируют сложное взаимодействие между сном, циркадными процессами и физиологическим гомеостазом, которое можно полностью оценить только путем профилирования 24-часовых циркуляционных паттернов соответствующих физиологических переменных.
Выяснение 24-часовых ритмов циркулирующих факторов имеет важное значение для понимания ежедневных колебаний физиологической функции, а также того, как сон и нарушение циркадных ритмов влияют на здоровье. Тем не менее, традиционные методы забора крови могут вмешиваться в те самыепроцессы, которые управляют и регулируют эти ритмы, подчеркивая необходимость минимально инвазивных подходов, которые позволяют получить точное представление о 24-часовых профилях.
Таким образом, цель данной статьи состоит в том, чтобы достаточно подробно описать шаги, связанные с надежным получением частых образцов крови в течение 24 ч от участников исследования на людях с использованием метода забора крови через стену. Описанная методика, используемая многими лабораториями сна и циркадных исследований 20,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36, решает технические проблемы, связанные со сбором образцов крови во время сна. В следующих разделах описывается сама техника с дополнительной видеодемонстрацией. Кроме того, представлены репрезентативные данные клинического исследования с использованием этого метода. Наконец, статья завершается обсуждением ограничений, подводных камней и важных соображений использования метода в клинических исследованиях.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Методы, описанные в этой статье, используются в протоколах, которые в настоящее время одобрены Институциональным наблюдательным советом Университета штата Колорадо и Колорадским многоинституциональным наблюдательным советом. Репрезентативные данные были получены из таких исследований, на участие в которых было получено письменное информированное согласие. Все используемые расходные материалы и оборудование перечислены в Таблице материалов. Дополнительные соображения по методу представлены в обсуждении.
1. Настройка и установка удлинительной линии
ПРИМЕЧАНИЕ: Перед любой клинической процедурой необходимо провести соответствующую гигиену рук с использованием раствора с минимальным содержанием изопропилового спирта 70%. Средства индивидуальной защиты (СИЗ), включая, помимо прочего, перчатки, лабораторные халаты и обувь с закрытым носком, необходимо носить постоянно.
2. Забор крови через удлинительную линию
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
24-часовой прием мелатонина с использованием сквозного забора крови во время сна
Описанный выше метод позволяет оценить 24-часовые паттерны циркулирующих факторов, которые в противном случае были бы пропущены в одной временной выборке. Мелатонин, гормон, который часто измеряется путем забора крови через стенку, служит наиболее широко распространенным суррогатом для оценки ритма центральных циркадных часов, которые находятся в супрахиазматическом ядре (СХЯ) переднего г...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Представленный здесь метод забора крови через стену широко используется в исследованиях сна и циркадных ритмов для сбора крови во время сна с минимальным беспокойством участников. Описанные процедуры, включая подготовку, настройку и использование удлинительной линии, имеют широкое применение как в клинических, так и в исследовательских условиях. Используя эту методику, исследователи могут успешно получать образцы крови в течение 24 часов, в том числе во время запланированного сна. Кроме ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрывать авторам нечего.
Это исследование было частично поддержано T32HL149646 к GSM и R01DK125653 и R01HL168081 к JLB. Мы также хотели бы поблагодарить Стефани Лэнг, BSN, профессиональную медсестру-исследователя из Института клинических и трансляционных наук Колорадо (CCTSI) и Центра клинических трансляционных исследований Университета Колорадо Anschutz Medical Campus, за обзор методов, а также за предоставление идей и правок в окончательной версии этой рукописи.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 9-дюймовый стандартный IV удлинитель с объёмом грунта 1 мл, съемный разъём SmartSite без иглы, затворный зажим и вращающийся мужской замок Luer | Medline | IME22059EH | |
| 0,9% инъекция хлорида натрия USP 10 мл в промывочный шприц ZR на 10 мл | Excelsior Medical | EMZE010001 | |
| Подготовка для алкоголя | Medline | MDS090737 | |
| BD Insyte Autoguard Winged 20 G катетер | Medline | 381534 | |
| Шприц BD Plastipak 3 мл | Fischer Scientific | 309657 | |
| CoFlexNL | Medline | 5200CP | |
| IV удлинительный набор 192 дюйма, малокалиберная труба | Отделение интенсивной терапии (ICU Medical) | B2202 | Для заказа принадлежностей необходимо создать учетную запись в отделении интенсивной терапии |
| Нетканые марлевые губки | Medline | NON25223 | |
| Tegaderm | Medline | 1624W | |
| Ultra(TM) трёхпозиционный замок с поворотным мужским люром | Medline | MX2311L |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение