Role autofagie u diabetu 2. typu mikrovaskulární dysfunkce

Obecně se uznává, že endoteliální dysfunkce předchází zjevnému kardiovaskulárnímu onemocnění a je základní událostí ve vývoji aterosklerózy. Endoteliální funkce je často hodnocena průtokem zprostředkovanou dilatací (FMD), fyziologickou odpovědí na smykové napětí podél endotelu, které vyvolává vazodilataci uvolňováním oxidu dusnatého (NO) ve velkých a malých krevních cévách. V přítomnosti onemocnění koronárních tepen (CAD) je produkce NO snížena a FMD je snížena v konduitních tepnách. V mikrocirkulaci je však FMD zachována, ale dochází ke kompenzačnímu posunu od NO k peroxidu vodíku (H2O2) jako mediátoru této dilatace. Laboratoř výzkumníků již dříve identifikovala několik signálních drah, včetně autofagie, které se podílejí na regulaci změny mechanismu dilatace z NO na H2O2 pomocí ex vivo preparátů izolovaných arteriol u CAD. V této studii výzkumníci zkoumají možnou roli autofagie jako mechanismu, kterým k tomuto přepnutí dochází v populaci ohrožené kardiovaskulárním onemocněním. Makroautofagie (zde dále označovaná jako autofagie) je škálovatelný proces určený k recyklaci poškozených organel prostřednictvím kyselých hydroláz v lysozomech k udržení homeostázy. Důvod pro zkoumání role autofagie vychází z údajů v kultivovaných endoteliálních buňkách, které ukazují, že autofagie může regulovat biologickou dostupnost NO a produkci reaktivních forem kyslíku (ROS). Inhibice klíčových autofagických proteinů snižuje produkci NO a zvyšuje ROS endoteliální buňky jsou vystaveny smykovému stresu, markery autofagie se zvyšují spolu s nárůstem produkce NO. Výzkumníci nedávno prokázali, že autofagický tok je potlačen v reakci na smykové napětí v arteriolách od pacientů s CAD ve srovnání se zdravými kontrolami. Toto snížení autofagického toku spojené s onemocněním zvyšuje uvolňování H2O2 z mitochondrií v reakci na smykový stres. Aktivace nebo represe autofagie u ICHS a zdravých arteriol přepne mechanismus dilatace (aktivace u ICHS přepne na NO, represe u zdravých kontrol přepne na H2O2). Souhrnně hraje mikrovaskulární autofagický tok klíčovou roli při integraci buněčných signálů v endotelu k regulaci mikrovaskulárního zdraví a funkce v reakci na smykový stres u zjevného kardiovaskulárního onemocnění. Primární buněčné mechanismy pro tento patologický posun ve vazodilatačním mechanismu a jeho význam u jiných rizikových populací (např. diabetes mellitus 2. typu; T2DM) zůstává nejasný.

Hyperglykémie, diabetes mellitus 2. typu a mikrovaskulární funkce T2DM, chronické metabolické onemocnění, je nezávislým rizikovým faktorem kardiovaskulárních onemocnění. Hyperglykémie je charakteristickým znakem T2DM a jak T2DM, tak hyperglykémie jsou nezávisle spojeny s endoteliální dysfunkcí. Zatímco hyperglykémie u T2DM je často dobře zvládnuta medikací, škodlivé mikrovaskulární důsledky, jako je diabetická neuropatie a kardiomyopatie, přetrvávají a subjekty s T2DM vykazují sníženou dilataci závislou na mikrovaskulárním endotelu. Zatímco ex vivo dotazování na vazodilatační mechanismy poskytuje mechanistický pohled na mikrovaskulární kontrolu, nedostatek translace do in vivo modelů představuje velkou mezeru ve znalostech. Vyšetřovatelé vymysleli výzkumnou strategii k přímému studiu a vyplnění této mezery ve výzkumu a zodpověděli klíčové otázky týkající se změny endoteliálních mediátorů, ke které dochází při kardiovaskulárním onemocnění v lidské tkáni. T2DM a vysoká expozice glukózy (HG) jsou spojeny se sníženou funkcí kožního mikrovaskulárního endotelu ex vivo a in vivo. Mechanismus, kterým k tomuto snížení dochází, však není jasný. Kromě toho není známo, zda je expozice samotné vysoké glukóze nebo přítomnost T2DM spojena se změnou mechanismu mikrovaskulární dilatace na smykové napětí. Pochopení a převedení nálezů ex vivo do prostředí in vivo poskytne pohled na patologii onemocnění a nové přístupy ke zlepšení mikrovaskulární dysfunkce T2DM.

S ohledem na důležitou souvislost mezi mikrovaskulární dysfunkcí vyvolanou T2DM/HG a rizikem budoucích kardiovaskulárních příhod může stimulace autofagického toku zvýšit nebo zachovat dostupný NO, což má příznivé účinky na mikrovaskulární funkci u pacientů s T2DM a v reakci na HG. Účelem tohoto návrhu je prozkoumat základní roli autofagie při přispívání k mikrovaskulární dysfunkci T2DM komplexním způsobem. Výsledky této studie mohou informovat o mechanistickém chápání progrese mikrovaskulárního onemocnění u T2DM.

Cíl: Stanovit mechanickou roli autofagického toku při přispívání k mikrovaskulární dysfunkci spojené s T2DM in vivo s využitím lidské kožní mikrocirkulace jako nového translačního modelu.

Hypotéza 1: Aktivace autofagického toku trehalózou po dobu 2 týdnů u subjektů s T2DM zvyšuje kožní dilataci na endoteliálně závislé farmakologické agonisty (mikrodialýza) a lokální tepelnou hyperémii.

Hypotéza 2: Expozice HG (orální glukózová výzva) u zdravých dospělých snižuje dilataci kůže na endoteliálně dependentní farmakologické agonisty a lokální tepelnou hyperémii.