Insulinresistens: Hjertesvigt

Der er stigende tegn på en gensidig sammenhæng mellem kronisk hjertesvigt (CHF) og insulinresistens (IR). Undersøgelser har vist, at patienter med CHF har IR, og at graden af ​​IR er forbundet med nedsat træningskapacitet og maksimalt iltforbrug (VO2).

IR er også blevet forbundet med nedsat træningskapacitet hos patienter med diabetes mellitus og andre kroniske sygdomstilstande, såvel som hos raske forsøgspersoner, hvilket bekræfter, at IR er uafhængigt forbundet med træningsintolerance. Studier har vist, at IR er patofysiologisk forbundet med CHF og er impliceret i sygdomsprogression i CHF. Dette er sandsynligt, fordi IR er forbundet med endotel dysfunktion, inflammation, øget oxidativ stress og myokardieombygning; processer, der accelererer udviklingen af ​​sygdommen i CHF. Derfor er IR nu dukket op som et potentielt mål for intervention for at forbedre symptomerne og resultatet hos patienter med CHF.

Der er dog stadig nogle vigtige ubesvarede spørgsmål. For det første, hvad er prævalensen af ​​IR i kohorten af ​​CHF-patienter i Tayside? Tidligere undersøgelser uden for Storbritannien, der undersøgte prævalensen af ​​IR i CHF, blev udført i præ-B-blokker-æraen. Men B-blokkere, som kan forværre metabolisk kontrol, er nu meget brugt i behandlingen af ​​CHF. Det er sandsynligt, at prævalensen kan være højere i vores nuværende kohorte af patienter med CHF. For det andet, hvad er de potentielle medvirkende faktorer til IR i CHF? De nøjagtige mekanismer for IR i CHF kendes ikke. Sympatisk overaktivitet i CHF kan akut reducere insulinfølsomheden, og det mindsker også frigivelsen af ​​insulin fra bugspytkirtlens betaceller og øger leverglukoseproduktionen. Andre mediatorer omfatter cytokiner og adiponectin og leptin. Tabet af skeletmuskulatur og svækket endotelfunktion med reduceret skeletmuskelblodgennemstrømning kan også bidrage til IR i CHF. Bestemmelse af den relative betydning af disse forskellige faktorer kan hjælpe med at identificere terapeutiske strategier til at overvinde IR i CHF. Endelig, hvad er mekanismen for den nedsatte træningskapacitet og reducerede peak VO2 i CHF? Øvelse VO2 måler hele kroppens iltforbrug som afspejler både hjertevolumen og perifer udnyttelse af ilt. Vi ved ikke, om problemet skyldes en forværring af det reducerede hjertevolumen i CHF og/eller nedsat perifer udnyttelse. For at bestemme dette planlægger vi at måle hjertevolumenet på samme måde som målingen af ​​VO2.

Formålet med undersøgelsen er:

Primære mål

• At fastslå forekomsten af ​​insulinresistens (IR) blandt patienter med kronisk hjertesvigt (CHF) i Tayside
• At identificere faktorer forbundet med IR i CHF

Sekundære mål IR kan have potentielle funktionelle konsekvenser

• Er det forbundet med et fald i træningskapaciteten?
• Er det forbundet med ændret endotelfunktion?

Undersøgelser:

Patienterne ankommer til forskningslaboratoriet efter at have fastet natten over. Efter skriftligt informeret samtykke vil patienterne gennemgå en fuldstændig lægeundersøgelse, og der vil blive udtaget blod (40 ml) til måling af neurohormoner. Derefter vil følgende test blive udført:

(jeg). Måling af insulinresistens vil blive vurderet ved hjælp af empirisk fastende insulinresistensindeks (FIRI). Til denne test vil fastende blodsukker og insulinniveau blive målt. Fastende insulinresistensindeks består af produktet af plasmainsulin og glukose, FIRI = fastende glukose X fastende insulin / 25.

(ii). Antropometriske målinger (til måling af fedtmasse og fedtfri masse). Kropsfedt kan måles ved (højde, vægt, hudfoldtykkelse, talje og hofteomkreds). Estimering af kropsfedt i denne undersøgelse vil være ved måling af hudfoldstykkelse eller Holtain hudfold caliper18. Måling kan bruge fra 3 til 9 forskellige anatomiske standardsteder rundt om i kroppen. Højre side måles normalt kun ved at klemme huden på det passende sted for at hæve et dobbelt lag af huden og det underliggende fedtvæv, men ikke musklen. Kaliprene påføres derefter 1 cm under og vinkelret på klemmen, og en aflæsning foretages 2 sekunder senere. Middelværdien af ​​to målinger skal tages. Hvis de to målinger afviger meget, skal der udføres en tredje, og derefter tages medianværdien. I denne undersøgelse vil Holtain-hudfold-kaliperen blive brugt til at måle triceps-hudfold indtil deres to nøjagtigt ens på hinanden følgende aflæsninger fra hvert individ.

(iv). Endotelfunktionen vil blive bestemt ved reaktiv hyperæmi-perifer arteriel tonometri [RH-PAT] RH-PAT er en ikke-invasiv teknik til at vurdere perifer mikrovaskulær endotelfunktion ved at måle ændringer i digitalt pulsvolumen under reaktiv hyperæmi 21-24. Bonetti og kolleger21 rapporterede for nylig, at det er et pålideligt ikke-invasivt værktøj til at identificere personer med koronar mikrovaskulær endotel dysfunktion digitalt. Enheden (Itamar Medical Ltd., Caesarea, Israel) består af to fingermonterede prober, som omfatter et system af oppustelige latex luftpuder i en stiv ydre kasse. Probedesignet tillader påføring af et konstant og jævnt fordelt næsten-diastolisk modtryk i hele sonden, hvilket øger følsomheden ved at aflaste arterievægsspændingen og forhindrer venøs blodopsamling for at undgå venoarteriolær refleks vasokonstriktion. Pulserende volumenændringer i fingerspidsen registreres af en tryktransducer og overføres til en personlig computer, hvor signalet båndpasfiltreres (0,3 til 30 Hz), forstærkes, vises og lagres.

PAT-undersøgelserne udføres med patienten i liggende stilling og begge hænder på samme niveau i et behageligt, termoneutralt miljø. En blodtryksmanchet vil blive placeret på den ene overarm (studiearm), mens den kontralaterale arm tjener som kontrol (kontrolarm); RH-PAT-prober placeres på én finger (finger II, III eller IV) på hver hånd (samme finger på begge hænder). Fingrene på hver side af den med sonden adskilles ved hjælp af bløde svamperinge, og kontinuerlig registrering af pulserende blodvolumenresponser fra begge hænder vil blive initieret. Efter en 10-minutters ækvilibreringsperiode vil blodtryksmanchetten på undersøgelsesarmen blive oppustet til 60 mm Hg over det systoliske tryk i 5 min. Manchetten vil derefter blive tømt for at inducere reaktiv hyperæmi, hvorimod PAT-optagelsen fortsættes. Ti minutter senere vil patienterne få en enkelt dosis nitroglycerin (NTG) (0,4 mg, sublingualt) for at vurdere endotel-uafhængig PAT-respons.

De reaktive hyperæmi-PAT-data vil blive analyseret af en computer på en operatør-uafhængig måde. Som et mål for omfanget af reaktiv hyperæmi vil det reaktive hyperæmi-PAT-indeks blive beregnet som forholdet mellem den gennemsnitlige amplitude af PAT-signalet over et 1-minutters tidsinterval, der starter 1 min efter manchettendeflation divideret med den gennemsnitlige amplitude af PAT-signal for en 3,5-minutters tidsperiode før manchetoppustning (basislinje); reaktive -PAT-indeksværdier fra undersøgelsesarmen vil derefter normaliseres til kontrolarmen for at kompensere for potentielle systemiske ændringer. Hyperæmisk respons på NTG vil blive vurderet på lignende måde. Til at begynde med gennemsnitlig PAT-signalamplitude på fire på hinanden følgende 1-min-perioder startende ved 5 minutter efter administration af sublingual NTG (5- til 6-min, 6- til 7-min, 7- til 8-min og 8- til 9 -min interval) vil blive beregnet; PAT-respons på NTG vil derefter blive beregnet som forholdet mellem PAT-amplituden af ​​1-minutters intervallet, hvori det maksimale gennemsnitlige PAT-signal blev registreret divideret med amplituden af ​​PAT-signalet ved baseline (NTG-PAT-indeks).

(v). Kardiopulmonal træningstest vil blive bestemt ved hjælp af inkrementel cyklusergometri. Udløbsgasanalyse vil blive udført kontinuerligt under hele testen med Innocor System (Innocor, Danmark), som tillader bestemmelse af VO2 og hjertevolumen.

Patienterne vil udføre en graderet maksimal cykelmotionstest. Efter 3 minutters hvile begynder træningen med en arbejdsbelastning på 0 watt og øges hvert 3. minut med 25 watt indtil symptombegrænset maksimum. Udløbsgasanalyse vil blive udført løbende under hele testen med Innocor System (Innocor, Innovision A/S, Odense, Danmark), som tillader bestemmelse af VO2 og hjertevolumen. Maksimal iltoptagelse vil blive defineret som den højeste værdi af iltoptagelse opnået i de sidste 20 sekunder af træningen. Ud over iltoptagelse [V02], vil kuldioxidproduktion [VC0 2], respirationsfrekvens [RR], peak rate trykprodukt [RPP] og total ekspiratorisk volumen [VE] blive bestemt. Anaerob tærskel vil blive bestemt ud fra nadir for den ventilatoriske ækvivalent for VO2. Hjertevolumen vil blive bestemt ved hjælp af metoden til genindånding af inert gas (R), ved brug af N2o (blodopløselig gas) og SF6 (bloduopløselig gas), med koncentrationer, beriget med o2, på henholdsvis 0,5 % og 0,1 %. Tidevandsvolumen vil gradvist stige i det lukkede kredsløb for at matche den fysiologiske stigning. Brug af SF6 giver os mulighed for at måle volumen af ​​lunger, ventil og genåndingspose. N2o-koncentrationen falder under genåndingsmanøvren. Tre til fire respirationscyklusser vil være nødvendige for at opnå N2o-udvaskning.

(vi). Neurohormoner: Der vil blive udtaget blod for plasma noradrenalin, serum leptin og adiponectin og plasma cytokiner. (a) Den kvantitative måling af leptin25-28 i serum udført ved hjælp af et leptinenzymimmunoassay eller ELISA kit29 (DRG Diagnostics, Marburg, Tyskland), i henhold til producentens instruktioner: Kort fortalt vil 100 µl fortyndet leptinkonjugat dispenseres i hver brønd af mikrotiterpladen og inkuber ved stuetemperatur i 1 time. Indholdet af brøndene vil rystes ud, og brøndene skylles tre gange med fortyndet vaskeopløsning. I hver passende brønd blev dispenseret 50 µl prøver (fortyndet 1:5) og standarder i koncentrationer på 0, 0,8, 1,6, 3,1, 6,2, 12,5 og 25 ng/ml. Halvtreds mikroliter leptin-antistof blev derefter dispenseret i midten af ​​hver brønd for at opnå fuldstændig blanding, og pladen vil inkubere natten over ved 4°C i et fugtkammer. Indholdet af brøndene vil rystes ud, brøndene skylles tre gange, og resterende dråber vil blive fjernet. Et hundrede mikroliter fortyndet andet antistof vil dispensere i hver brønd og inkuberes ved stuetemperatur i 1,5 time. Indholdet af brøndene vil rystes ud, og brøndene vil blive vasket tre gange. Et hundrede mikroliter peberrodsperoxidase-enzymkompleks vil dispensere i hver brønd og inkuberes ved stuetemperatur i 45 min. Fjernelse og vask af brøndene vil blive gentaget, før 100 µl tetramethylbenzidin-substratopløsning tilsættes og derefter inkuberes ved stuetemperatur i 20 minutter. Den enzymatiske reaktion vil blive afsluttet ved at tilsætte 50 µl svovlsyrestopopløsning i midten af ​​hver brønd, og absorbansen ved 450 nm vil blive bestemt ved hjælp af en ELISA mikrotiterpladelæser (Tecan, Salzburg, Østrig). En standardkurve vil konstrueres ved at plotte en graf over absorbansen af ​​hver referencestandard mod dens tilsvarende koncentration i nanogram pr. milliliter. Brug af den tilsvarende absorbans til at ekstrapolere værdien fra standardkurven og gange denne med fortyndingsfaktoren 5 vil bestemme leptinkoncentrationen af ​​hver serumprøve. (b) Adponetin30-33 niveauer vil blive målt ved radioimmunoassay af professor Jill Belchs laboratorium. (c) Plasma noradrenalin Blodprøver fra patienter blev centrifugeret ved 4°C i 20 minutter, og det separerede plasma vil straks fryse og opbevares ved -80°C indtil test. Plasma noradrenalin (NA) vil blive målt ved højtydende væskekromatografi ved hjælp af en elektrokemisk detektor. Det er en forenklet, følsom og pålidelig metode til bestemmelse af NA i plasma.(d) Cytokiner: Tumornekrosefaktor a (TNF-a) ELISA-kit vil blive brugt til måling af TNF-a i serum ved radioimmunoassay 34-36.

(vii). Spørgeskema til fysisk aktivitet; i denne undersøgelse vil bruge Kansas City Cardiomyopathy Questionnaire (KCCQ).

(viii). Endotelcelle- og blodopsamling Ved brug af en 0,021-tommer-diameter, J-formet ledning (Daig) indsat gennem en 18-gauge Angiocath (Becton Dickinson), vil endotelceller blive opsamlet fra en overfladisk underarmsvene. Tråden overføres til dissociationsbuffer (0,5 % bovint serumalbumin, 2 mmol/L EDTA og 100 _g/mL heparin i phosphatbufret saltvand) ved 4°C. Cellerne skylles, fikseres i 3,7 % formaldehyd, overføres til objektglas, lufttørres og opbevares ved _80°C. Plasma og serum adskilles ved centrifugering og opbevares ved _80°C.