Glycoxidation, arteriel biomekanik og skade på målorganerne (GlycOxiTOD)

INTRODUKTION

Aterosklerotisk kardiovaskulær sygdom (ASCVD) repræsenterer en af ​​de førende årsager til morbiditet og dødelighed i befolkningen. Arteriel hypertension (AHT) sammen med andre kardiovaskulære risikofaktorer (CVR) disponerer for abnormiteter i strukturen og funktionen af ​​store og små arterier, hvilket fører til for tidlig vaskulær aldring og kulminerer i udviklingen af ​​målorganskader (TOD), som gentager sig. en klar, men underdiagnosticeret forløber for ASCVD. Det er dog ikke alle patienter, der udvikler TOD, og ​​de gør det heller ikke over det samme tidsrum eller med samme intensitet. Derudover anses patienter, som oprindeligt har lav til moderat CVR, allerede at have moderat til høj CVR i nærvær af TOD, med strengere terapeutiske mål [1,2].

Vaskulær biomekanik fokuserer primært på studiet af mekaniske egenskaber og opførsel af arterier. Ugunstig arteriel biomekanik er forbundet med udvikling og progression af aterosklerose og arteriosklerose. Disse processer repræsenterer et kontinuum af vaskulær skade medieret af akkumulering af oxiderede lipoproteiner i det subendoteliale rum, aktivering og amplifikation af inflammatoriske veje og udvikling af arteriel fibrose og forkalkning. Kernen i disse fænomener ligger forekomsten af ​​endoteldysfunktion, karakteriseret ved øget permeabilitet og tab af det vaskulære endotels filtreringskapacitet for skadelige molekyler til arterievæggen [3,4].

Oxidativt stress, defineret som en ubalance mellem produktion af reaktive arter og antioxidantsystemer til fordel for førstnævnte, spiller en afgørende rolle i udviklingen af ​​endotel dysfunktion, aflejring af oxiderede lipoproteiner og proinflammatorisk interaktion mellem disse og det mononukleære-fagocytiske system. Akkumuleringen af ​​reaktive oxygenarter (ROS) og andre inducerer lipidperoxidations- og glycoxidationsfænomener, der kulminerer i dannelsen af ​​avancerede lipoxidations- og glyceringsslutprodukter (henholdsvis ALE'er og AGE'er). ALE'er og AGE'er kan binde til proteiner, forårsage funktionelle og strukturelle abnormiteter og også påvirke cellulær signalering ved at aktivere blandt andet dødsveje [5,6].

Ugunstig redoxstatus og glykationsniveauer er forbundet med aldring, degenerative sygdomme og akkumuleret vaskulær skade i visse subpopulationer, især patienter med diabetes mellitus (DM). Der er dog lidt kendt om indflydelsen af ​​antioxidantsystemglykering og glycoxidation på arteriel biomekanik og udviklingen af ​​målorganskader hos tilsyneladende raske patienter med moderat til høj CVR. Vi sigter mod at studere det specifikke forhold mellem arterielle biomekaniske abnormiteter og TOD med serumglykationsniveauer, glycoxidationsstatus og funktionsstrukturbalance af nogle antioxidantsystemelementer, hvilket fremhæver katalase, superoxiddismutase og glutathionperoxidase [4,7,8].

MATERIALER OG METODER

Projektdesign og opsætning

Dette er et observations-, ambispektivt og multicenter-projekt, der fremmes af Unit of Hypertension and Cardiovascular Risiko tilhørende den Interne Medicinske Afdeling på Universitetshospitalet i Santiago de Compostela. Kandidatpatienter vil være personer, der tilhører den organisatoriske struktur for integreret styring (EOXI) i Santiago de Compostela og Barbanza, som søger konsultation for diagnose, håndtering og opfølgning af kardiovaskulær risiko [9].

Deltagere. Inklusions- og eksklusionskriterier

Fra den samlede pulje af konsulterede patienter vil kun personer over 18 år med en moderat til høj CVR kardiovaskulær risikoprofil baseret på vejledende referencescores blive udvalgt på forhånd. Eksklusionskriterier vil omfatte tilstedeværelsen af ​​DM i henhold til gældende retningslinjer for klinisk praksis, rygevaner (defineret som aktuelt forbrug og inden for de 6 måneder før rekruttering), risikabelt alkoholforbrug (defineret som forbrug over 10 g og 20 g dagligt for kvinder og mænd henholdsvis) og etableret kardiovaskulær sygdom [10-14].

Vurdering af arterielle biomekaniske markører og TOD

Vi vil udføre bilateral ultralydsundersøgelse af den almindelige halspulsåre (CCA), den indre halspulsåre (ICA) og distale arterier i underekstremiteterne ved hjælp af en Mindray Z60-enhed (Mindray®, Guangdong, Kina) med højfrekvent sonde. Følgende målinger og beregninger vil blive udtrukket:

1. I bevægelsestilstand (M-mode), samtidig måling af arteriel radius, arterielle tryk og total vægtykkelse til beregning af udspilnings- og spændingsparametre i det midterste segment af CCA [15,16].
2. I todimensionel tilstand (B-tilstand), automatiseret måling af intima-medietykkelse (IMT) i den distale region af CCA, sammen med påvisning og karakterisering af kolesterolplak[17].
3. I spektral Doppler-tilstand fungerer morfologisk beskrivelse af volumen-tid (flow) i form af flowhastigheder og vaskulære modstandsindekser i det midterste segment af CCA og ICA [18].
4. I B-mode med elastografimodul, direkte evaluering af lokal stivhedsgrad i et midtersegment af CCA [19].
5. I spektral Doppler-tilstand med EKG-synkronisering, vurdering af carotis-femoral pulsbølgehastighed (c-f PWV) [20].
6. I spektral Doppler-tilstand, vurdering af ankel-brachial-indekset (ABI) [21].

Vi vil også vurdere begyndende skade i nethindens mikrovaskulatur ved hjælp af retinografi med en Topcon TRC-NW6S enhed (Electronics®, Tokyo, Japan).

Vurdering af oxidative stressmarkører og antioxidantsystemets aktivitetsstruktur

For at vurdere redoxstatus vil niveauer af lipidoxidation (lipidperoxidation) og proteiner i plasma og urin blive bestemt ved at kvantificere thiobarbitursyrereaktive stoffer (TBARS) og reducerede thioler, henholdsvis i henhold til de refererede protokoller [22,23]. Begge metoder tillader kvantificering via spektrofotometriske metoder. Analyserne vil blive udført ved hjælp af en Asys UVM-340 analysator (Biochrom®, Cambridge, UK). Den enzymatiske funktion af glutathionperoxidase, katalase og superoxiddismutase vil blive målt som enzymatisk aktivitet med en Asys UVM-340 analysator (Biochrom®, Cambridge, UK) i henhold til de refererede protokoller [24,25]. Strukturegenskaber af antioxidantenzymer baseret på glycation og glycoxidationsmønstre vil blive vurderet ved hjælp af proteomics, herunder SDS-PAGE, kromatografi og massespektrometri [26-28].

Bestemmelse af Glycation og Glycoxidation status

Procentdelen af ​​glykeret hæmoglobin vil blive vurderet ved hjælp af højtydende væskekromatografi (HPLC) med hæmoglobin næste analysator (A. Menarini Diagnostics®, Firenze, Italien). Fruktosaminniveauer vil blive bestemt ved hjælp af den enzymatiske diazyme-glykeret serumprotein-metode (Diazyme, Kent, UK) på en Advia 2400-analysator (Siemens Healthcare Diagnostics Inc.®, Tarrytown, USA). Procentdelen af ​​glykeret albumin vil blive estimeret ud fra fructosamin- og albuminniveauer [29,30]. Denne laboratorievurdering vil blive udført af Centralhospitalets Laboratorieafdeling.

Generelle niveauer af glycoxidation vil blive kvantificeret ved at bestemme avancerede glycation slutprodukter (AGEs) i huden ved hjælp af en AGE Reader (DiagnOptics BV®, Groningen, Holland). AGE'er repræsenterer hovedsageligt glycerede addukter bundet til proteiner, der opstår under glycoxidationsprocesser. AGE Reader er udviklet til at vurdere hudautofluorescens (SAF) non-invasivt ved hjælp af de fluorescerende egenskaber af forskellige AGEs [31].

Udfald i kardiovaskulær risiko

Vi vil måle det nødvendige antal konsultationer (NNT) af konsultationer og udforskningstid for at opdage abnormiteter i arteriel biomekanik og målorganskader (TOD), og dermed bestemme en øget CVR, der berettiger terapeutisk intensivering. Kardiovaskulære og cerebrovaskulære hændelser, hospitalsindlæggelser, konsultationer, død og invaliditet vil også blive vurderet [32].

Etiske overvejelser og god klinisk praksis

Denne undersøgelse vil blive udført i overensstemmelse med de etiske principper i Helsinki-erklæringen og standarderne for god praksis inden for forskning fra den galiciske (Spanien) Health Service (SERGAS). Der vil blive indhentet skriftligt informeret samtykke fra alle patienter, der har sagt ja til at deltage. Protokollerne blev godkendt af den forskningsetiske komité i Santiago-Lugo (koder 2021/401 og 2023/302).

Arbejdsplan og projektflow

I en første fase planlægger vi at inkludere patienter, der opfylder kriterierne og giver samtykke til at deltage. Klinisk-antropometrisk evaluering, arteriel biomekanik, TOD-detektion og prøveindsamling vil blive udført i en enkelt medicinsk handling. Biomekaniske, oxidative stress-, glycation- og glycoxidationsmarkører vil blive kvantificeret hos både patienter med og uden biomekaniske abnormiteter og arteriel TOD. Formålet med denne fase er at evaluere forskellene mellem patientgrupper baseret på biomekaniske parametre og arteriel TOD. I en undergruppe af patienter vil forskelle i struktur-funktion af antioxidantenzymer med hensyn til glycation og glycoxidation niveauer og deres forhold til arterielle biomekaniske abnormiteter og TOD også blive evalueret. Denne fase vil omfatte udtrækning, indsamling, bearbejdning og analyse af foreløbige data, sammen med opnåelsen af ​​projektets første resultater.

I en anden fase,

1. Patienter uden biomekaniske abnormiteter eller TOD vil gennemgå en 5-års opfølgning med årlige og endelige evalueringer af biomekaniske abnormiteter, TOD og kardiovaskulære resultater. Formålet med denne fase er at evaluere forskelle i de tidligere markører mellem patientgrupper baseret på biomekaniske parametre og arteriel TOD. I en undergruppe af patienter vil forskelle i struktur-funktionen af ​​antioxidantenzymer med hensyn til glycation og glycoxidationsniveauer og deres forhold til arterielle biomekaniske abnormiteter og TOD også blive vurderet. Denne fase vil omfatte udtrækning, indsamling, bearbejdning og analyse af foreløbige data, sammen med opnåelsen af ​​projektets endelige resultater.
2. Patienter med biomekaniske abnormiteter og/eller TOD vil gennemgå en 5-års opfølgning med årlige og endelige evalueringer af TOD-progression og kardiovaskulære resultater. Formålet med denne fase er at evaluere forskelle i de tidligere markører mellem patientgrupper baseret på arteriel TOD og kardiovaskulære udfald. I en undergruppe af patienter vil forskelle i struktur-funktion af antioxidantenzymer med hensyn til glycation og glycoxidation niveauer og deres sammenhæng med TOD og kardiovaskulære udfald blive vurderet. Denne fase vil omfatte udtrækning, indsamling, bearbejdning og analyse af foreløbige data, sammen med opnåelsen af ​​projektets endelige resultater.

Matematisk analyse og modellering

Den statistiske softwarepakke SPSS 22.0 (SPSS Inc.®, Chicago, IL, EE.UU) vil blive brugt. Der vil blive udført en deskriptiv statistisk tilgang, herunder vurdering af normalitet for kvantitative variable. Univariat statistik vil blive brugt til at sammenligne grupper med specifikke test afhængigt af variabeltypen. Hvis der findes relevante resultater, vil der blive udført lineære korrelationsundersøgelser. Efter univariat analyse vil multivariate modeller blive konstrueret, både forklarende for sammenhængen mellem prædiktorer og resultaterne og prædiktive for risikoen for biomekaniske abnormiteter, TOD og kardiovaskulære resultater. For at vurdere faktorer, der kan påvirke biomekaniske parametre, TOD og kardiovaskulære resultater over tid, vil specifikke matematiske procedurer relateret til fælles modelleringstilgang og tidsserieanalyse blive anvendt. Prøvestørrelsesberegninger vil være baseret på specifikke statistiske tests i henhold til variabeltype og fordeling, altid under hensyntagen til en moderat effektstørrelse, 95 % konfidensinterval (95 % CI) og mindst 80 % effekt [33-35].

REFERENCER

1. Wang MC, Lloyd-Jones DM. Kardiovaskulær risikovurdering hos hypertensive patienter. Am J Hypertens 2021;34:569-77. https://doi.org/10.1093/ajh/hpab021.
2. Piskorz D. Hypertensive medieret organskade og hypertensionsbehandling. Hvordan vurderer man gavnlige virkninger af antihypertensive behandlinger? Højt blodtryk Cardiovasc Forrige 2020;27:9-17. https://doi.org/10.1007/s40292-020-00361-6.
3. Simon BR, Kaufmann MV, McAfee MA, Baldwin AL. Finite element modeller til arteriel vægmekanik. J Biomech Eng 1993;115:489-96. https://doi.org/10.1115/1.2895529.
4. Guzik TJ, Touyz RM. Oxidativ stress, inflammation og vaskulær aldring ved hypertension. Hypertension 2017;70:660-7. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.117.07802.
5. Vistoli G, De Maddis D, Cipak A, Zarkovic N, Carini M, Aldini G. Avancerede glycoxidations- og lipoxidationsslutprodukter (AGE'er og ALE'er): et overblik over deres dannelsesmekanismer. Free Radic Res 2013;47 Suppl 1:3-27. https://doi.org/10.3109/10715762.2013.815348.
6. Gianazza E, Brioschi M, Fernandez AM, Banfi C. Lipoxidation i hjerte-kar-sygdomme. Redox Biol 2019;23:101119. https://doi.org/10.1016/j.redox.2019.101119.
7. Al-Kuraishy HM, Sami OM, Hussain NR, Al-Gareeb AI. Metformin og/eller vildagliptin afbøder type II diabetes mellitus induceret-oxidativ stress: Den spændende effekt. J Adv Pharm Technol Res 2020;11:142-7. https://doi.org/10.4103/japtr.JAPTR_18_20.
8. Mattson MP. Roller af lipidperoxidationsproduktet 4-hydroxynonenal i fedme, det metaboliske syndrom og associerede vaskulære og neurodegenerative lidelser. Exp Gerontol 2009;44:625-33. https://doi.org/10.1016/j.exger.2009.07.003.
9. Hospital Clínico Universitario de Santiago - Área Sanitaria de Santiago de Compostela y Barbanza (Hospitales, Centros de Salud, Casas del Mar y Consultorios) n.d. https://xxisantiago.sergas.es/Paxinas/web.aspx?tipo=paxtab&idLista=3&idContido=183&migtab=174%3B183&idioma=es (tilganget 12. marts 2024).
10. Visseren FLJ, Mach F, Smulders YM, Carballo D, Koskinas KC, Bäck M, et al. 2021 ESC retningslinjer om forebyggelse af hjertekarsygdomme i klinisk praksis. Eur Heart J 2021;42:3227-337. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehab484.
11. Briasoulis A, Agarwal V, Messerli FH. Alkoholforbrug og risikoen for hypertension hos mænd og kvinder: en systematisk gennemgang og meta-analyse. J Clin Hypertens (Greenwich) 2012;14:792-8. https://doi.org/10.1111/jch.12008.
12. Amos A, Greaves L, Nichter M, Bloch M. Kvinder og tobak: en opfordring til at inkludere køn i tobakskontrolforskning, politik og praksis. Tobakskontrol 2012;21:236-43. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2011-050280.
13. ElSayed NA, Aleppo G, Aroda VR, Bannuru RR, Brown FM, Bruemmer D, et al. 2. Klassificering og diagnose af diabetes: Standarder for pleje i diabetes-2023. Diabetespleje 2023;46:S19-40. https://doi.org/10.2337/dc23-S002.
14. Forfattere/Task Force-medlemmer:, McDonagh TA, Metra M, Adamo M, Gardner RS, Baumbach A, et al. 2021 ESC-retningslinjer for diagnosticering og behandling af akut og kronisk hjertesvigt: Udviklet af Task Force for diagnose og behandling af akut og kronisk hjertesvigt i European Society of Cardiology (ESC). Med det særlige bidrag fra Heart Failure Association (HFA) i ESC. Eur J Hjertesvigt 2022;24:4-131. https://doi.org/10.1002/ejhf.2333.
15. Bozkurt Yılmaz HE, Yılmaz M. Vurdering af carotisarterieudspilning og elasticitet hos patienter med astma. Iran J Allergy Asthma Immunol 2021;20:279-86. https://doi.org/10.18502/ijaai.v20i3.6329.
16. Kane JW, Sternheim MM. Física. Vend tilbage; 1989.
17. Molinari F, Zeng G, Suri JS. En state of the art gennemgang af intima-media thickness (IMT) måling og vægsegmenteringsteknikker til carotis ultralyd. Comput Methods Programmer Biomed 2010;100:201-21. https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2010.04.007.
18. Andrikou I, Tsioufis C, Konstantinidis D, Kasiakogias A, Dimitriadis K, Leontsinis I, et al. Renalt resistivt indeks hos hypertensive patienter. J Clin Hypertens (Greenwich) 2018;20:1739-44. https://doi.org/10.1111/jch.13410.
19. Ultralyd Elastografi: Gennemgang af teknikker og kliniske anvendelser - PubMed n.d. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28435467/ (tilgået 12. marts 2024).
20. Ji H, Xiong J, Yu S, Chi C, Bai B, Teliewubai J, et al. Måling af carotis til femoral pulsbølgehastighed (Cf-PWV) for at evaluere arteriel stivhed. J Vis Exp 2018:57083. https://doi.org/10.3791/57083.
21. Zwakenberg SR, de Jong PA, Hendriks EJ, Westerink J, Spiering W, de Borst GJ, et al. Intimal og medial forkalkning i forhold til kardiovaskulære risikofaktorer. PLoS One 2020;15:e0235228. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0235228.
22. Ohkawa H, Ohishi N, Yagi K. Assay for lipidperoxider i animalsk væv ved thiobarbitursyrereaktion. Anal Biochem. 1979;95:351-8. https://doi.org/10.1016/0003-2697(79)90738-3.
23. Ellman GL. Vævssulfhydrylgrupper. Arch Biochem Biophys 1959;82:70-7. https://doi.org/10.1016/0003-9861(59)90090-6.
24. Aebi H. Catalase in vitro. Methods Enzymol 1984;105:121-6. https://doi.org/10.1016/s0076-6879(84)05016-3.
25. Flohé L, Günzler WA. Assays af glutathionperoxidase. Methods Enzymol 1984;105:114-21. https://doi.org/10.1016/s0076-6879(84)05015-1.
26. Kwas M, Bucholc B, Slusarczyk J. [Anvendelse af elektroforese i polyacrylomidgel (SDS_PAGE) til evaluering af IgG-struktur - hovedkomponenten i humant intravenøst ​​immunglobulin]. Med Dosw Mikrobiol 2000;52:301-9.
27. Chaila MZ, Viniegra M, Gagliardino JJ, Martínez A, Simesen de Bielke MG, Frusti M, et al. Glyceret hæmoglobinmåling: Sammenligning af tre metoder versus højtydende væskekromatografi. J Diabetes Sci Technol 2022;16:724-31. https://doi.org/10.1177/1932296821997179.
28. van Schaick G, Pot S, Schouten O, den Hartog J, Akeroyd M, van der Hoeven R, et al. Evaluering af effekten af ​​glycation på lipaseaktivitet ved hjælp af boronataffinitetskromatografi og massespektrometri. Food Chem 2023;421:136147. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.136147.
29. Hoelzel W, Weykamp C, Jeppsson J-O, Miedema K, Barr JR, Goodall I, et al. IFCC referencesystem til måling af hæmoglobin A1c i humant blod og de nationale standardiseringsordninger i USA, Japan og Sverige: en metode-sammenligningsundersøgelse. Clin Chem 2004;50:166-74. https://doi.org/10.1373/clinchem.2003.024802.
30. Wu W-C, Ma W-Y, Wei J-N, Yu T-Y, Lin M-S, Shih S-R, et al. Serum Glycated Albumin til at guide diagnosen af ​​diabetes mellitus. PLoS One 2016;11:e0146780. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0146780.
31. Atzeni IM, van de Zande SC, Westra J, Zwerver J, Smit AJ, Mulder DJ. AGE Reader: En ikke-invasiv metode til at vurdere langvarig vævsskade. Methods 2022;203:533-41. https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2021.02.016.
32. Wolff G, Lin Y, Akbulut C, Brockmeyer M, Parco C, Hoss A, et al. Meta-analyserede tal, der er nødvendige for at behandle nye antidiabetiske lægemidler til kardiovaskulære udfald. ESC hjertesvigt 2023;10:552-67. https://doi.org/10.1002/ehf2.14213.
33. Diaz-Louzao C, Barrera-Lopez L, Lopez-Rodriguez M, Casar C, Vazquez-Agra N, Pernas-Pardavila H, et al. Længdegående sammenhæng mellem leverskade og inflammationsbiomarkører hos COVID-19 indlagte patienter ved hjælp af en fælles modelleringstilgang. Sci Rep 2022;12:5547. https://doi.org/10.1038/s41598-022-09290-x.
34. Malone HE, Nicholl H, Coyne I. Fundamentals for estimering af stikprøvestørrelse. Nurse Res 2016;23:21-5. https://doi.org/10.7748/nr.23.5.21.s5.
35. Cohen J. Statistisk magtanalyse for adfærdsvidenskaberne. 2. udg. New York: Routledge; 1988. https://doi.org/10.4324/9780203771587.