Vasodilatación periférica en humanos obesos (ObeseDilate)

Este estudio comenzó inicialmente en junio de 2011 (IND 122211). El Objetivo 1 original se completó y mostró que los grupos delgados y obesos no diferían en la dilatación dependiente del endotelio (EDD) y las respuestas de dilatación del ejercicio. El Objetivo 2 original dependía de que hubiera una diferencia entre los grupos delgados y obesos en el Objetivo 1 y, por lo tanto, no se siguió.

Los investigadores ahora planean continuar con este estudio evaluando 2 objetivos adicionales que son consistentes con el propósito original del estudio y se analizan a continuación:

Se predice que la creciente población de adultos obesos creará una gran carga para la salud pública en las próximas décadas. Los humanos obesos también exhiben una capacidad de ejercicio reducida y un flujo sanguíneo muscular más bajo. El objetivo general de este programa de investigación es investigar los cambios relacionados con la obesidad en la función microvascular que contribuyen al deterioro del flujo sanguíneo muscular. Esta propuesta busca probar directamente el control vascular en las arterias de resistencia del músculo esquelético humano en humanos que hacen ejercicio. Los investigadores proponen estudiar adultos obesos más jóvenes, sin confundir los efectos de la edad, el síndrome metabólico o la diabetes, antes de que los efectos negativos de la obesidad puedan ejercer su impacto negativo completo. La hipótesis general es que la dilatación dependiente del endotelio (EDD) y la vasodilatación funcional (ejercicio) se ven afectadas por el cambio de la biodisponibilidad del óxido nítrico y un cambio hacia una mayor dependencia de la vasodilatación mediada por potasio (K+).

Objetivo principal Determinar si el papel de la vasodilatación mediada por K+ difiere entre adultos delgados y obesos.

Objetivos Objetivo 1: Probar la hipótesis de que la obesidad induce un cambio en el fenotipo endotelial que crea un entorno tanto para la EDD como para la disfunción del ejercicio. Los investigadores proponen que la obesidad altera las enzimas endoteliales, lo que ayuda a explicar los cambios mecánicos en la vasodilatación.

Objetivo 2: probar la hipótesis de que la obesidad provoca una vasodilatación funcional y dependiente del endotelio alterada (EDD) debido a la señalización funcional alterada del canal de potasio. Los investigadores proponen que la función del canal de potasio (K+) explica las diferencias inexplicables en la EDD y la vasodilatación funcional. Más específicamente, los investigadores plantean la hipótesis de que la inhibición de la hiperpolarización mediada por K+ (Inward Rectifying K+channels-KIR) identificará mecanismos vasodilatadores diferenciales entre adultos delgados y obesos.

Diseño del estudio y descripción general de los procedimientos Este estudio está diseñado para evaluar el control cardiovascular en humanos clínicamente sanos. Habrá 2 ensayos experimentales separados y científicamente distintos que se realizarán en sujetos delgados y obesos: 1) EDD o 2) Vasodilatador de inicio rápido (ROV), que estudia el aumento inmediato del flujo sanguíneo al inicio del ejercicio.

Procedimientos comunes entre protocolos: Después de la selección para determinar la elegibilidad, los sujetos visitan el laboratorio para la visita de estudio de EDD o vasodilatador de inicio rápido (ROV). Todos los procedimientos de preselección y previsita serán idénticos. Un médico colocará un catéter arterial braquial en el brazo no dominante para la infusión local de medicamentos. Los cambios en el flujo sanguíneo se cuantificarán mediante ecografía Doppler en la arteria braquial. La monitorización de la hemodinámica del sujeto (frecuencia cardíaca, presión arterial, oxígeno en sangre) es idéntica.

Experimentos de EDD: Los agonistas de EDD son fármacos que causan vasodilatación para aumentar el flujo sanguíneo temporalmente. Los investigadores utilizarán 4 agonistas diferentes para probar la función EDD desde varias perspectivas. Después de las infusiones de agonistas de EDD de control, los sujetos repetirán los agonistas de EDD en condiciones de inhibición de los canales de K+, y de nuevo en condiciones de inhibición de los canales de K+ más óxido nítrico y prostaglandinas. Esta última fase del estudio tiene como objetivo probar los mecanismos vasodilatadores compensatorios/redundantes agudos. Estos ensayos incluirán la infusión de agonistas endoteliales, con y sin inhibición de mecanismos vasodilatadores específicos. Los agonistas incluyen: ATP, bradiquinina (BK), isoproterenol (ISO) y acetilcolina (Ach), se infundirán 3 veces cada uno (orden al azar). Los agonistas se infundirán en las siguientes condiciones: 1) solos (control) 2) en combinación con cloruro de bario (BaCl2) 3) en combinación con BaCl2, L-N-monometil arginina acetato (L-NMMA) y ketorolaco. Cada uno de los agonistas de EDD provoca un aumento temporal en el flujo sanguíneo del antebrazo, que vuelve a la línea de base minutos después de que se detiene la infusión. Los antagonistas (BaCl2, L-NMMA y ketorolaco) probablemente reducirán las respuestas de EDD a los agonistas y también pueden reducir el flujo sanguíneo del antebrazo en reposo o aumentar la presión arterial (p. L-NMMA puede disminuir el flujo sanguíneo del antebrazo en un 30-50% y aumentar la PA en 5-10 mmHg). La visita completa del estudio EDD será de ~5 horas (1 hora de configuración y 4 horas de procedimientos experimentales). El protocolo EDD se describe con más detalle aquí:

Los medicamentos (aprobación IND) se utilizan para probar la función vascular científica básica y los mecanismos asociados en voluntarios sanos. Medicamentos que no se utilizan para mejorar una condición de salud.

Fármacos: acetilcolina, isoproterenol, bradicinina, trifosfato de adenosina, cloruro de bario, acetato de L-N-monometilarginina, ketorolaco.

1. Infusión de solución salina de 5 minutos junto con 2 minutos de infusión de ATP,
2. lavado de 10 minutos,
3. 5 minutos de solución salina junto con 2 minutos de infusión de BK,
4. lavado de 10 minutos,
5. 5 minutos de solución salina junto con 2 minutos de infusión ISO,
6. lavado de 10 minutos,
7. 5 minutos de infusión de solución salina junto con 2 minutos de infusión de ACh,
8. lavado de 10 minutos,
9. 5 minutos de infusión de BaCl2 y 2 minutos de infusión de ATP,
10. lavado de 10 minutos,
11. 5 minutos de infusión de BaCl2 junto con 2 minutos de infusión de ACh,
12. lavado de 10 minutos,
13. 5 minutos de infusión de BaCl2 junto con 2 minutos de infusión de ISO,
14. lavado de 10 minutos,
15. 5 minutos de infusión de BaCl2 junto con 2 minutos de infusión de BK,
16. lavado de 10 minutos,
17. Infusión de 10 minutos de L-NMMA y ketorolaco (infusión continua durante el resto del protocolo) junto con 5 minutos de infusión de BaCl2 y 2 minutos de infusión de ACh,
18. lavado de 10 minutos,
19. 5 minutos de infusión de BaCl2 junto con 2 minutos de infusión de ISO,
20. lavado de 10 minutos,
21. 5 minutos de infusión de BaCl2 junto con 2 minutos de infusión de ATP,
22. lavado de 10 minutos,
23. 5 minutos de infusión de BaCl2 junto con 2 minutos de infusión de BK.

Experimentos con ROV: después de controlar las contracciones de los músculos del antebrazo, los sujetos repetirán las contracciones en condiciones de inhibición del canal de K+, y de nuevo en condiciones de inhibición del canal de K+ más óxido nítrico y prostaglandina. Esta última fase del estudio tiene como objetivo probar los mecanismos vasodilatadores compensatorios/redundantes agudos. Esta prueba consta de tres series de 6 contracciones musculares singulares (tres al 30 %, tres al 60 % del esfuerzo máximo), cada contracción dura menos de 3 segundos con ~90 s de descanso entre ellas. Estas contracciones únicas provocan un aumento fuerte (aumento del 100-600%) y rápido (3-6 latidos del corazón después de la contracción) en el flujo sanguíneo que vuelve a la normalidad normalmente en unos 30 segundos. Esta respuesta rápida y robusta es la razón por la que estas contracciones de un solo músculo se denominan "vasodilatación de inicio rápido". 3 minutos de descanso antes de cada prueba permitirán las mediciones de referencia y la carga de inhibidores de la vasodilatación mediada por K+. Durante estos 3 min, los sujetos realizarán una sola contracción a los 15, 30 y 45 s del período de carga/descanso de 3 min para facilitar la administración del fármaco a los tejidos activos (esto agrega 18 contracciones adicionales. El primer conjunto experimental de contracciones individuales se completará sin medicamentos (control salino). A continuación, también se utilizará una infusión de ATP (sin ejercicio) para probar la eficacia farmacológica del inhibidor posterior (BaCl2). La primera infusión de ATP se realizará sin otros fármacos. Después de esto, se realizará una segunda serie de contracciones únicas con infusión de BaCl2. A esto le sigue una segunda infusión de ATP para determinar la eficacia de BaCl2. El conjunto final de contracciones individuales comenzará y se realizará con una infusión simultánea de los tres inhibidores (BaCl2, L-NMMA y Ketorolac). Esta última fase del estudio tiene como objetivo probar los mecanismos vasodilatadores compensatorios/redundantes agudos. Los estudios de ROV (ejercicio) serán de ~4 horas (1 hora de configuración y 3 horas de procedimientos experimentales). El protocolo ROV se describe con más detalle aquí:

Fármacos: trifosfato de adenosina, cloruro de bario, acetato de arginina L-N-monometil, ketorolaco

1. 3 contracciones musculares durante una infusión de solución salina de 3 minutos seguidas de 3 contracciones musculares adicionales,
2. Repita 3 contracciones musculares durante la infusión de solución salina de 3 minutos seguidas de 3 contracciones musculares adicionales.
3. lavado de 10 minutos,
4. Dos minutos de infusión de ATP,
5. lavado de 10 minutos,
6. 3 contracciones musculares durante la infusión de BaCl2 de 3 minutos seguidas de 3 contracciones musculares adicionales,
7. 3 contracciones musculares durante la infusión de BaCl2 de 3 minutos seguidas de 3 contracciones musculares adicionales,
8. lavado de 10 minutos,
9. Infusión de BaCl2 (3 minutos) y ATP (2 minutos),
10. lavado de 10 minutos,
11. 3 contracciones musculares durante la infusión de BaCl2 (3 minutos) y la infusión de L-NMMA y ketorolaco (5 minutos) seguidas de 3 contracciones musculares adicionales,
12. L-NMMA y ketorolaco se infundirán durante el resto del protocolo en una dosis más baja
13. 3 contracciones musculares durante la infusión de BaCl2 (3 minutos) y L-NMMA y ketorolaco (5 minutos) seguidas de 3 contracciones musculares adicionales.

Objetivo 3: Probar la hipótesis de que la obesidad induce un cambio en el fenotipo endotelial que crea un entorno tanto para la EDD como para la disfunción del ejercicio. Proponemos que la obesidad altera las enzimas endoteliales que ayudan a explicar los cambios mecánicos en la vasodilatación.

Objetivo 4: probar la hipótesis de que la obesidad provoca EDD alterada y vasodilatación funcional debido a la señalización funcional alterada del canal de potasio. Proponemos que la función del canal K+ explica las diferencias inexplicables en EDD y la vasodilatación funcional. Más específicamente, planteamos la hipótesis de que la inhibición de la hiperpolarización mediada por K+ (a través de canales de K+ rectificadores internos (KIR)) identificará mecanismos vasodilatadores diferenciales entre adultos delgados y obesos.