Rolle af autofagi i type 2-diabetes mikrovaskulær dysfunktion

Det er almindeligt accepteret, at endoteldysfunktion går forud for åbenlys kardiovaskulær sygdom og er en grundlæggende begivenhed i udviklingen af ​​aterosklerose. Endotelfunktionen vurderes ofte ved flow-medieret dilatation (FMD), en fysiologisk reaktion på forskydningsspænding langs endotelet, der fremkalder vasodilatation via frigivelse af nitrogenoxid (NO) i store og små blodkar. Ved tilstedeværelse af koronararteriesygdom (CAD) reduceres NO-produktionen, og mund- og klovsyge formindskes i ledningsarterierne. I mikrocirkulationen er MKS dog bevaret, men der er et kompenserende skift fra NO til hydrogenperoxid (H2O2) som mediator for denne dilatation. Forskerlaboratoriet har tidligere identificeret adskillige signalveje, herunder autofagi, der er involveret i reguleringen af ​​skiftet i mekanismen for dilatation fra NO til H2O2 ved hjælp af ex vivo isolerede arteriolepræparater i CAD. I dette forsøg udforsker efterforskerne den mulige rolle af autofagi som mekanisme, hvorved dette skifte sker i en population, der er i risiko for hjerte-kar-sygdom. Makroautophagy (benævnt autophagy her forward) er en skalerbar proces designet til at genbruge beskadigede organeller via sure hydrolaser i lysosomer for at opretholde homeostase. Begrundelsen for at undersøge en rolle for autofagi stammer fra data i dyrkede endotelceller, der viser, at autofagi kan regulere NO-biotilgængelighed og produktion af reaktive oxygenarter (ROS). Hæmning af centrale autofagi-proteiner reducerer NO-produktion og øger ROS-endotelceller udsættes for forskydningsstress, markører for autofagi øges sammen med en stigning i NO-produktion. Forskerne har for nylig påvist, at autofagisk flux undertrykkes som reaktion på forskydningsstress i arterioler fra patienter med CAD sammenlignet med raske kontroller. Denne sygdomsassocierede reduktion i autofagisk flux øger frigivelsen af ​​H2O2 fra mitokondrierne som reaktion på forskydningsstress. Aktivering eller undertrykkelse af autofagi i henholdsvis CAD og raske arterioler skifter dilatationsmekanismen (aktivering i CAD skifter til NO; undertrykkelse i raske kontroller skifter til H2O2). Samlet spiller mikrovaskulær autofagisk flux en nøglerolle ved at integrere cellulære signaler i endotelet for at regulere mikrovaskulær sundhed og funktion som reaktion på forskydningsstress ved åbenlys hjerte-kar-sygdom. De primære cellulære mekanismer for denne patologiske omskiftning i vasodilatormekanisme og dens relevans i andre risikopopulationer (f.eks. type 2 diabetes mellitus; T2DM) forbliver uklare.

Hyperglykæmi, type 2-diabetes mellitus og mikrovaskulær funktion T2DM, en kronisk stofskiftesygdom, er en uafhængig risikofaktor for hjerte-kar-sygdomme. Hyperglykæmi er et kendetegn for T2DM, og både T2DM og hyperglykæmi er uafhængigt forbundet med endoteldysfunktion. Mens hyperglykæmi i T2DM ofte håndteres godt med medicin, fortsætter skadelige mikrovaskulære konsekvenser såsom diabetisk neuropati og kardiomyopati, og T2DM-personer udviser reduceret mikrovaskulær endotelafhængig udvidelse. Mens ex vivo afhøring af vasodilatormekanismer giver mekanistisk indsigt i mikrovaskulær kontrol, repræsenterer manglen på oversættelse til in vivo-modeller et stort hul i viden. Forskerne har udtænkt en forskningsstrategi til direkte at studere og udfylde dette forskningshul og besvare nøglespørgsmål vedrørende ændringen i endotelmediatorer, der opstår med hjertekarsygdomme i humant væv. T2DM og høj glucose (HG) eksponering er forbundet med reduceret kutan mikrovaskulær endotelfunktion ex vivo og in vivo. Imidlertid er mekanismen, hvorved denne reduktion sker, uklar. Desuden vides det ikke, om eksponering for høj glukose alene eller tilstedeværelsen af ​​T2DM er forbundet med et skifte i mekanismen for mikrovaskulær udvidelse til forskydningsstress. Forståelse og oversættelse af ex vivo-fund til in vivo-miljøer vil give indsigt i sygdomspatologien og nye tilgange til at lindre T2DM mikrovaskulær dysfunktion.

I betragtning af den vigtige forbindelse mellem T2DM/HG-induceret mikrovaskulær dysfunktion og risiko for fremtidige kardiovaskulære hændelser, kan stimulering af autofagisk flux forstærke eller bevare tilgængeligt NO, hvilket udøver gavnlige effekter på mikrovaskulær funktion hos patienter med T2DM og som reaktion på HG. Formålet med dette forslag er at undersøge den grundlæggende rolle af autofagi i at bidrage til T2DM mikrovaskulær dysfunktion på en omfattende måde. Resultaterne af denne undersøgelse kan informere den mekanistiske forståelse af mikrovaskulær sygdomsprogression i T2DM.

Formål: Etablere en mekanistisk rolle for autofagisk flux i at bidrage til T2DM-associeret mikrovaskulær dysfunktion in vivo ved at bruge den humane kutane mikrocirkulation som en ny translationel model.

Hypotese 1: Aktivering af autofagisk flux med trehalose i 2 uger hos T2DM-personer øger kutan dilatation til endotelafhængige farmakologiske agonister (mikrodialyse) og lokal termisk hyperæmi.

Hypotese 2: Eksponering for HG (oral glucose challenge) hos raske voksne reducerer kutan dilatation til endotelafhængige farmakologiske agonister og lokal termisk hyperæmi.