Leptin infusion og endotel vasomotorisk respons (LIVARM)

Introduktion Højt BMI og især fedtmasseindeks er forbundet med øget risiko for koronararteriesygdom og andre kardiovaskulære tilstande, men de underliggende mekanismer er ikke godt forstået. Endotel dysfunktion går forud for åreforkalkning og repræsenterer en vigtig forbindelse mellem fedme og kardiovaskulære hændelser.

Fedtvævet producerer cytokiner og hormoner (adipokiner), som i overskud kan fremme hjertekarsygdomme ved proinflammatoriske, protrombotiske, dyslipidæmiske og aterosklerotiske virkninger.

Leptin er et adipokin med pleiotropiske virkninger, og cirkulerende leptinniveauer er positivt forbundet med mængden af ​​kropsfedt. Høje plasmaleptinniveauer (hyperleptinæmi) associerer med udviklingen af ​​åreforkalkning, hypertension og koronararteriesygdom (CAD). Leptin aktiverer specifikke leptinreceptorer udtrykt blandt andet væv i vaskulære celler, hvilket tyder på, at leptin kan deltage i udviklingen af ​​endoteldysfunktion og åreforkalkning.

Nettoeffekten af ​​leptin på vasomotorisk funktion er dog stadig uklar, da både vasodilation og vasokonstriktion er blevet rapporteret. Leptin inducerer frigivelse af nitrogenoxid (NO) in vitro og fremkalder endotelafhængig vasodilatation hos mus ved at inducere endotelekspression af NO-syntase. Derudover har undersøgelser på mennesker vist, at leptininfusion udøver vasodilatation. I modsætning hertil har andre vist leptin-induceret vasokonstriktion in vitro og nedsat vasodilatation hos hunde. Forskellige mekanismer er blevet foreslået, der forårsager øget perifer vaskulær modstand, såsom vaskulær inflammation, øget aktivitet i det sympatiske nervesystem (SNS), øget endothelin-1 (ET-1) produktion og nedsat nitrogenoxid (NO) biotilgængelighed.

Hyperleptinæmi er blevet forbundet med tilstande af ændret fibrinolyse, hvilket er almindeligt ved diabetes, hjerte-kar-sygdomme og fedme. Hvorvidt leptin direkte påvirker den endogene fibrinolytiske funktion, er dog stadig uklart.

Formålet med disse undersøgelser var at evaluere leptins rolle på endotelfunktionen hos mennesker. Til dette formål blev de vasomotoriske og fibrinolytiske funktioner vurderet hos raske mænd under en tilstand af farmakologisk induceret hyperleptinæmi. I en parallel undersøgelse blev endotelfunktionen vurderet hos patienter med etableret CAD og relateret til plasmaleptinniveauer.

Materialer og metoder

Forsøgspersoner Sytten raske, ikke-rygende mandlige frivillige, der ikke tog nogen regelmæssig medicin, blev rekrutteret i Umeå, Sverige (tre mænd deltog både i protokol 1 og i protokol 2). 83 patienter med etableret CAD blev rekrutteret fra kardiologisk ambulatorium på Royal Infirmary, Edinburgh, Skotland, og karakteristikaene for denne kohorte er tidligere blevet rapporteret. Disse patienter havde stabil angina og havde en forudgående angiografisk dokumentation for ≥50 % luminal stenose af mindst ét ​​større epikardiet koronarkar. Der blev indhentet skriftligt informeret samtykke fra hvert forsøgsperson, og undersøgelserne blev udført i overensstemmelse med Helsinki-erklæringen.

Venøs okklusion plethysmografi. Forsøgspersoner afstod fra alkohol i 24 timer og fra mad, tobak og koffeinholdige drikkevarer i mindst 4 timer før hvert studiebesøg. Alle undersøgelser blev udført i et stille temperaturkontrolleret rum holdt ved 22-25 grader Celsius (ºC). En 17-G venøs kanyle blev indsat i den antecubitale vene af hver arm, og den ikke-dominante arms brachiale arterie blev kanyleret med en 27-G nål (Cooper's Needle Works Ltd, UK). Bilateral underarms blodgennemstrømning blev målt ved venøs okklusionsplethysmografi under anvendelse af kviksølv-i-silastic strain gauges. Blodtryk og hjertefrekvens blev målt ved hjælp af et semi-automatiseret ikke-invasivt blodtryksmåler. For at undgå akutte vasomotoriske virkninger blev al medicin tilbageholdt om morgenen for hver undersøgelse.

Studere design

Protokol 1 I ti raske mandlige frivillige blev rekombinant humant leptin (Sigma-Aldrich, Saint-Louis, Missouri, USA) infunderet intraarterielt ved stigende doser på 80, 800 og 8.000 ng/min (6 minutter hver). Hjertefrekvens, blodtryk, blodgennemstrømning i underarmen, leptin, vævsplasminogenaktivator (tPA)-antigen og plasminogenaktivatorhæmmer type 1(PAI-1)-antigenkoncentrationer blev bestemt ved slutningen af ​​hver dosis.

Protokol 2 I et dobbeltblindt randomiseret crossover-studie modtog ti raske mandlige frivillige intraarterielle infusioner af enten leptin (800 ng/min) eller saltvand ved to separate lejligheder med mindst 2 uger mellem besøgene. Underarmens blodgennemstrømning blev målt i de infunderede og ikke-infunderede arme ved baseline og med regelmæssige intervaller under den en-times leptin/saltvandsinfusion. Derefter blev fire vasodilatorer infunderet samtidig med intraarterielle leptin/saltvandsinfusioner; bradykinin (endotelafhængig vasodilator, der frigiver tPA) ved 100, 300 og 1.000 pmol/min (Clinalfa Ltd, Schweiz), acetylcholin (endotelafhængig vasodilator, der ikke frigiver tPA) ved 5, 10 og 20 µg/min (Clinalfa Ltd. , Schweiz), natriumnitroprussid (endotel-uafhængig vasodilator) ved 2, 4 og 8 µg/min (David Bull laboratories, UK) og verapamil (endotel-uafhængig vasodilator) ved 10, 30, 100 µg/min (Abbott UK Ltd) i 6 minutter ved hver koncentration. Vasodilatorer blev infunderet i en randomiseret rækkefølge med en 15-minutters saltvandsudvaskningsperiode mellem hvert lægemiddel. Verapamil blev altid administreret til sidst på grund af dets langvarige vasomotoriske virkninger.

Venøst ​​blod blev opnået fra de infunderede og ikke-infunderede arme ved baseline, før og under infusion af bradykinin, efter 60 minutter og ved slutningen af ​​undersøgelsesprotokollen.

Protokol 3 Hos patienter med CAD (n=83) blev bilateral underarms blodgennemstrømning målt før og under intraarterielle infusioner af stof P (endotelafhængig vasodilator, der frigiver tPA) ved 2, 4 og 8 pmol/min (Clinalfa Ltd, Schweiz), acetylcholin ved 5, 10 og 20 µg/min (som ovenfor) og natriumnitroprussid ved 2, 4 og 8 µg/min (som ovenfor) i 6 minutter ved hver koncentration. Bradykinin blev ikke administreret, fordi mange forsøgspersoner blev behandlet med angiotensin-konverterende enzymhæmning, og dette forstærker markant dets vasodilatoriske og fibrinolytiske virkninger. Vasodilatorerne blev administreret i en randomiseret rækkefølge med en 15-minutters saltvandsudvaskningsperiode mellem hvert lægemiddel. Venøse blodprøver blev taget før og under intraarteriel infusion af substans P for at måle fibrinolytiske markører.

Venøs prøveudtagning og analyser Fastende venøse blodprøver blev udtaget i rør indeholdende forsuret bufret citrat eller trinatriumcitrat. Prøver blev straks opsamlet på is og centrifugeret ved 2.000 g i 30 min. Blodpladefrit plasma og serum blev opbevaret ved -80°C før assay. Hjerne natriuretisk peptid (BNP), kolesterol og glukosekoncentrationer blev bestemt i henhold til klinisk rutine og højfølsomt C-reaktivt protein (hsCRP) med et meget følsomt assay ved anvendelse af partikelforstærket immunonphelometri (Behring BN II nefelometer). Plasma leptinkoncentrationer blev målt under anvendelse af et dobbelt-antistof radioimmunoassay (Millipore, Billerica, Massachusetts, USA). Intra- og inter-assay variationskoefficienter var mindre end 5 % ved både lave (2-4 ng/ml) og høje (10-15 ng/ml) leptinkoncentrationer. Plasma-tPA- og PAI-1-antigenkoncentrationer blev bestemt ved anvendelse af enzymbundne immunosorbentassays (Coaliza®, Chromogenix Ltd) og plasma-tPA-aktivitet ved anvendelse af en fotometrisk metode (Coatest tPA, Chromogenix Ltd). Variationskoefficienterne for fibrinolytiske assays var henholdsvis 5,9 % og 12 % for tPA-antigen og aktivitet og 6,2 % for PAI-1-antigen. Estimeret nettofrigivelse af tPA (antigen og aktivitet) blev beregnet som tidligere beskrevet efter hver dosis af bradykinin eller substans P, som produktet af den infunderede underarms plasmastrøm og forskellen i plasmaniveauer mellem de infunderede og ikke-infunderede underarme.