Periferní vazodilatace u obézních lidí (ObeseDilate)

Tato studie původně začala v červnu 2011 (IND 122211). Původní cíl 1 byl dokončen a ukázal, že štíhlé a obézní skupiny se nelišily v endoteliální dependentní dilataci (EDD) a v odpovědích na dilataci při cvičení. Původní cíl 2 byl podmíněn tím, že v cíli 1 existoval rozdíl mezi štíhlými a obézními skupinami, a proto nebyl sledován.

Vyšetřovatelé nyní plánují pokračovat v této studii posouzením 2 dalších cílů, které jsou v souladu s původním účelem studie a jsou diskutovány níže:

Předpokládá se, že rostoucí populace obézních dospělých bude v příštích několika desetiletích vytvářet velkou zátěž pro veřejné zdraví. Obézní lidé také vykazují sníženou cvičební kapacitu a nižší prokrvení svalů. Celkovým cílem tohoto výzkumného programu je prozkoumat změny mikrovaskulárních funkcí související s obezitou, které přispívají ke zhoršenému prokrvení svalů. Tento návrh se snaží přímo testovat vaskulární kontrolu v arteriích odporu lidského kosterního svalstva u cvičících lidí. Výzkumníci navrhují studovat mladší obézní dospělé bez matoucích vlivů věku, metabolického syndromu nebo cukrovky - předtím, než negativní účinky obezity mohou uplatnit svůj plný negativní dopad. Obecná hypotéza je, že dilatace závislá na endotelu (EDD) a funkční (cvičení) vazodilatace je narušena odklonem od biologické dostupnosti oxidu dusnatého a posunem směrem ke zvýšené závislosti na vazodilataci zprostředkované draslíkem (K+).

Primární cíl Zjistit, zda se role vazodilatace zprostředkované K+ liší mezi štíhlými a obézními dospělými.

Cíle Cíl 1: Otestovat hypotézu, že obezita indukuje endoteliální fenotypovou změnu, která vytváří prostředí jak pro EDD, tak pro dysfunkci cvičení. Výzkumníci navrhují, že obezita mění endoteliální enzymy, které pomáhají vysvětlit mechanické změny v vazodilataci.

Cíl 2: Otestovat hypotézu, že obezita vyvolává změněnou endoteliálně závislou (EDD) a funkční vazodilataci v důsledku změněné signalizace funkčních draslíkových kanálů. Výzkumníci navrhují, že funkce draslíkového (K+) kanálu odpovídá za nevysvětlené rozdíly v EDD a funkční vazodilataci. Přesněji řečeno, výzkumníci předpokládají, že inhibice hyperpolarizace zprostředkované K+ (Inward Rectifying K+ Channels-KIR) bude identifikovat rozdílné vazodilatační mechanismy mezi štíhlými a obézními dospělými.

Návrh studie a přehled postupů Tato studie je navržena pro testování kardiovaskulární kontroly u klinicky zdravých lidí. U štíhlých a obézních subjektů budou provedeny 2 samostatné, vědecky odlišné experimentální studie: 1) EDD nebo 2) vazodilatátor s rychlým nástupem (ROV), který studuje okamžité zvýšení průtoku krve na začátku cvičení.

Společné postupy mezi protokoly: Po screeningu k určení vhodnosti subjekty navštíví laboratoř buď za účelem studijní návštěvy EDD nebo Rapid Onset Vasodilatator (ROV). Všechny postupy před screeningem a před návštěvou budou stejné. Lékař umístí brachiální arteriální katétr do nedominantní paže pro lokální infuzi léku. Změny v průtoku krve budou kvantifikovány dopplerovským ultrazvukem na brachiální tepně. Monitorování hemodynamiky subjektu (srdeční frekvence, krevní tlak, kyslík v krvi) je shodné.

Experimenty EDD: Agonisté EDD jsou léky, které způsobují vazodilataci, aby dočasně zvýšily průtok krve. Vyšetřovatelé použijí 4 různé agonisty k testování funkce EDD z několika perspektiv. Po kontrolních infuzích agonisty EDD budou subjekty opakovat agonisty EDD za podmínek inhibice K+ kanálů a znovu za K+ kanálů plus inhibice oxidu dusnatého a prostaglandinu. Tato poslední fáze studie je zaměřena na testování akutních kompenzačních/redundantních vazodilatačních mechanismů. Tyto studie budou zahrnovat infuzi endoteliálních agonistů s inhibicí a bez inhibice specifických vazodilatačních mechanismů. Agonisté zahrnují: ATP, bradykinin (BK), isoproterenol (ISO) a acetylcholin (Ach), každý bude podán 3krát (v náhodném pořadí). Agonistům se bude podávat infuze za následujících podmínek: 1) samotný (kontrola) 2) v kombinaci s chloridem barnatým (BaCl2) 3) v kombinaci s BaCl2, L-N-monomethyl arginin acetátem (L-NMMA) a ketorolakem. Každý z agonistů EDD způsobuje dočasné zvýšení průtoku krve v předloktí, které se vrátí na výchozí hodnotu během několika minut po zastavení infuze. Antagonisté (BaCl2, L-NMMA a ketorolac) pravděpodobně sníží EDD reakce na agonisty a mohou také snížit průtok krve v klidovém předloktí nebo zvýšit krevní tlak (např. L-NMMA může snížit průtok krve v předloktí o 30-50% a zvýšit TK o 5-10 mmHg). Celá studijní návštěva EDD bude trvat ~5 hodin (1 hodina nastavení a 4 hodiny experimentálních procedur). Protokol EDD je dále popsán zde:

Léky (schválení IND) se používají k testování základní vědecké funkce cév a souvisejících mechanismů u zdravých dobrovolníků. Léky neužívané ke zlepšení zdravotního stavu.

Léčiva: acetylcholin, isoproterenol, bradykinin, adenosintrifosfát, chlorid barnatý, L-N-monomethyl arginin acetát, ketorolak.

1. 5 minut fyziologického roztoku spolu s 2 minutami infuze ATP,
2. mytí 10 minut,
3. 5 minut fyziologického roztoku spolu s 2 minutami infuze BK,
4. mytí 10 minut,
5. 5 minut fyziologického roztoku spolu s 2 minutami infuze ISO,
6. mytí 10 minut,
7. 5 minut infuze fyziologického roztoku spolu s 2 minutami infuze ACh,
8. mytí 10 minut,
9. 5 minut infuze BaCl2 a 2 minuty infuze ATP,
10. mytí 10 minut,
11. 5 minut infuze BaCl2 spolu s 2 minutami infuze ACh,
12. mytí 10 minut,
13. 5 minut infuze BaCl2 spolu s 2 minutami infuze ISO,
14. mytí 10 minut,
15. 5 minut infuze BaCl2 spolu s 2 minutami infuze BK,
16. mytí 10 minut,
17. 10minutová infuze L-NMMA a ketorolaku (kontinuální infuze po zbytek protokolu) spolu s 5 minutami infuze BaCl2 a 2 minutami infuze ACh,
18. mytí 10 minut,
19. 5 minut infuze BaCl2 spolu s 2 minutami infuze ISO,
20. mytí 10 minut,
21. 5 minut infuze BaCl2 spolu s 2 minutami infuze ATP,
22. mytí 10 minut,
23. 5 minut infuze BaCl2 spolu s 2 minutami infuze BK.

Experimenty ROV: Po kontrolních kontrakcích jednoho svalu předloktí budou subjekty opakovat jednotlivé kontrakce za podmínek inhibice K+ kanálu a znovu pod K+ kanálem plus inhibice oxidu dusnatého a prostaglandinu. Tato poslední fáze studie je zaměřena na testování akutních kompenzačních/redundantních vazodilatačních mechanismů. Tato zkouška se skládá ze tří sad 6 singulárních svalových kontrakcí (tři při 30 %, tři při 60 % maximálního úsilí), přičemž každá kontrakce trvá méně než 3 sekundy s odpočinkem ~ 90 s mezi nimi. Tyto jednotlivé kontrakce vyvolají silné (100-600% zvýšení) a rychlé (3-6 srdečních tepů po kontrakci) zvýšení průtoku krve, které se vrátí k normálu obvykle přibližně za 30 sekund. Tato rychlá a robustní odezva je důvodem, proč se tyto jednotlivé svalové kontrakce nazývají "Vazodilatace s rychlým nástupem". 3 minuty odpočinku před každým pokusem umožní základní měření a zatížení inhibitory vazodilatace zprostředkované K+. Během těchto 3 minut provedou subjekty jedinou kontrakci v 15, 30 a 45 s 3minutového období zatížení/klidu, aby se usnadnilo dodání léčiva do aktivních tkání (to přidá dalších 18 kontrakcí. První experimentální sada jednotlivých kontrakcí bude dokončena bez léků (kontrola fyziologickým roztokem). Dále bude také použita infuze ATP (bez cvičení) k testování farmakologické účinnosti následného inhibitoru (BaCl2). První infuze ATP bude provedena bez dalších léků. Poté bude provedena druhá sada jednotlivých kontrakcí s infuzí BaCl2. Poté následuje druhá infuze ATP ke stanovení účinnosti BaCl2. Začne poslední sada jednotlivých kontrakcí a provede se se současnou infuzí všech tří inhibitorů (BaCl2, L-NMMA a Ketorolac). Tato poslední fáze studie je zaměřena na testování akutních kompenzačních/redundantních vazodilatačních mechanismů. ROV (cvičení) studie bude ~4 hodiny (1 hodina nastavení a 3 hodiny experimentálních procedur). Protokol ROV je dále popsán zde:

Léčiva: adenosintrifosfát, chlorid barnatý, L-N-monomethyl arginin acetát, ketorolac

1. 3 svalové kontrakce během 3minutové infuze fyziologického roztoku následované 3 dalšími svalovými kontrakcemi,
2. Opakujte 3 svalové kontrakce během 3minutové infuze fyziologického roztoku, po kterých následují 3 další svalové kontrakce,
3. mytí 10 minut,
4. Dvě minuty infuze ATP,
5. mytí 10 minut,
6. 3 svalové kontrakce během 3minutové infuze BaCl2 následované 3 dalšími svalovými kontrakcemi,
7. 3 svalové kontrakce během 3minutové infuze BaCl2 následované 3 dalšími svalovými kontrakcemi,
8. mytí 10 minut,
9. Infuze BaCl2 (3 minuty) a ATP (2 minuty),
10. mytí 10 minut,
11. 3 svalové kontrakce během infuze BaCl2 (3 minuty) a infuze L-NMMA a ketorolaku (5 minut) následované 3 dalšími svalovými kontrakcemi,
12. L-NMMA a ketorolac budou podávány infuzí po zbytek protokolu v nižší dávce
13. 3 svalové kontrakce během infuze BaCl2 (3 minuty) a L-NMMA a ketorolaku (5 minut) následované 3 dalšími svalovými kontrakcemi.

Cíl 3: Otestovat hypotézu, že obezita indukuje endoteliální změnu fenotypu, která vytváří prostředí jak pro EDD, tak pro dysfunkci cvičení. Navrhujeme, že obezita mění endoteliální enzymy, které pomáhají vysvětlit mechanické změny vazodilatace.

Cíl 4: Otestovat hypotézu, že obezita vyvolává změněnou EDD a funkční vazodilataci v důsledku změněné funkční signalizace draslíkových kanálů. Navrhujeme, aby funkce K+ kanálu odpovídala za nevysvětlené rozdíly v EDD a funkční vazodilataci. Konkrétněji předpokládáme, že inhibice hyperpolarizace zprostředkované K+ (prostřednictvím vnitřních usměrňujících K+ kanálů (KIR)) identifikuje rozdílné vazodilatační mechanismy mezi štíhlými a obézními dospělými.