Mikrovaskulaarinen toimintahäiriö liikalihavuudessa

25 istuvaa luokkaa 2 tai sitä korkeampi lihavia [painoindeksi (BMI) >35 kg/m2, vyötärön ympärysmitta >40 tuumaa (miehet) tai >35 tuumaa (naiset)] osallistuu miehiä ja naisia ​​(18-45 v.) näitä kokeita. Alle 18-vuotiaita henkilöitä ei tutkita protokollan invasiivisen luonteen vuoksi. Yli 45-vuotiaita henkilöitä ei tutkita endoteelin toiminnan ikääntymisen vuoksi. Rotuun, sukupuoleen tai sosioekonomiseen asemaan liittyviä rajoituksia ei tule. Naiset ovat premenopausaalisia, he saavat hormonaalista estrogeeni/progestiini-yhdistelmähoitoa (oraalipilleri, depotlaastari tai emätinrengas) ja heitä tutkitaan hormonaalisen ehkäisyhoidon seitsemän päivän inaktiivisen (plasebo) vaiheen aikana (verrattavissa varhaiseen follikulaariseen vaiheeseen normaali kuukautiskierto; varmistettu veren estradiolianalyyseillä). Johdonmukaisuuden varmistaminen naisten tutkimisessa hormonaalisen ehkäisyhoidon vaiheen aikana, kun plasman estradiolipitoisuus on alhainen, on tärkeää estradiolin tunnetuista myönteisistä vaikutuksista endoteelin toimintaan. Istuvien liikalihavien henkilöiden paino on pysynyt vakaana edelliset 6 kuukautta, ja heillä on metabolinen oireyhtymä. Metabolinen oireyhtymä määritellään yleisimmin käytettyjen metabolisen oireyhtymän kriteerien mukaan kansallisen kolesterolikasvatusohjelman asiantuntijapaneelin kolmannessa raportissa korkean veren kolesterolin havaitsemisesta, arvioinnista ja hoidosta aikuisilla (aikuisten hoitopaneeli III). Metabolista oireyhtymää sairastavilla henkilöillä on vähintään kolme seuraavista: 1) Keskipainoinen liikalihavuus mitattuna vyötärön ympärysmitalla (miehet > 40 tuumaa; naiset > 35 tuumaa); 2) Paastoveren triglyseridit > 150 mg/dl; 3) veren HDL-kolesteroli miehillä <40 mg/dl ja naisilla <50 mg/dl; 4) Verenpaine > 130/85 mmHg; 5) Paastoveren glukoosi > 110 mg/dl ja (ei per ATP III) 2 tunnin GTT-glukoosi 140-200 mg/dl.

Ennen tähän tutkimukseen osallistumista koehenkilöt käyvät läpi sairaushistorian, fyysisen tutkimuksen ja seulonnan sydän- ja verisuonitautien ja tyypin 2 diabeteksen varalta. Arvioinnit koostuvat juoksumaton rasitustestistä, veren kemiasta, ruumiinkoostumusanalyysistä Dual X-ray Absorptiometryllä (DXA) ja vähimmäisvyötärön ympärysmitta (xiphoid-prosessin ja navan välillä) mittauksesta.

Poissulkemiset Koehenkilöt, jotka osallistuvat määrätietoiseen kestävyysharjoitteluun (>20 min/päivä, >1 päivä/viikko) suljetaan pois. Premenopausaaliset naiset eivät saa olla raskaana tai imettävät, ja heillä on oltava säännölliset kuukautiskierrot viimeisen vuoden aikana. Kaikille koehenkilöille tehdään seulonta sydän- ja perifeeristen verisuonisairauksien varalta. Henkilöt, jotka käyttävät lääkkeitä, jotka voivat vaikuttaa keskus- tai perifeeriseen verenkiertoon, käyttävät ei-steroidisia tulehduskipulääkkeitä tai serotoniinin takaisinoton estäjiä, tupakoivat tai pureskelevat tupakkaa, sairastavat diabetesta (paastoveren glukoosi >125 mg/dl), verenpainetautia > 160/95 mmHg (henkilöt diabetesta ja korkeaa verenpainetautia sairastavia ei suljeta pois, jotta pysyisi yhtenäisempi ryhmä ihmisiä, joilla on metabolinen oireyhtymä), sydämen vajaatoiminta, angina pectoris tai perifeerinen verisuonisairaus. Henkilöt, joilla on merkkejä vakavista rytmihäiriöistä ja/tai akuutista sydänlihaksen iskemiasta, joka näkyy vähintään 1 mm:n ST-segmentin lamana levossa tai rasituksen aikana, suljetaan pois. Henkilöt, joilla on krooninen infektio, halvaus aivohalvauksesta, pitkälle edennyt Parkinsonin tauti, vaikea nivelreuma tai muut vakavat ortopediset ongelmat, jotka estäisivät harjoittelutehtävien suorittamisen, jätetään pois. Koehenkilöt eivät saa käyttää antioksidantteja, yrttejä tai vitamiinilisiä vähintään 2 viikkoon ennen tutkimusta, koska joidenkin näistä aineista on osoitettu parantavan endoteelistä riippuvaa vasodilataatiota. Koehenkilöt eivät saa nauttia kofeiinia koepäivänä. Koehenkilöt suljetaan pois, jos paino muuttuu enemmän kuin 5 % harjoitusohjelman aikana tai jos heidän harjoituksen noudattaminen on alle 90 % harjoituksista tai harjoituksen kokonaisajasta.

Aikataulu: Koehenkilöt rekrytoidaan, seulotaan, rekisteröidään ja testataan tämän apurahan kuukauden 3–28 aikana. Aiheiden rekrytointimenettelyt ja tarvittavien tarvikkeiden hankinta tapahtuu projektin kahden ensimmäisen kuukauden aikana. Lisärekrytointi sekä koehenkilöiden seulonta ja testaus tapahtuu 1 kuukauden jaksoissa seuraavien 25 kuukauden aikana noin 1 per sykli. Siksi osallistujille tehdään 25 mikrodialyysikoetta sekä ennen 8 viikon harjoittelun jälkeen että sen jälkeen, yhteensä 50 mikrodialyysikoetta. Tämä suunnitelma vaatii siksi keskimäärin 2 mikrodialyysitestiä kuukaudessa testikuukausien aikana. Näiden koehenkilöiden testaus sisältää kuusi tuntia mikrodialyysimenettelyä varten. Näytteiden biokemiallinen analyysi vaatii noin kuusi tuntia koetta kohden ja tietojen vähentäminen vielä viisi tuntia koetta kohden. Lisäaikaa (viisi tuntia viikossa) tarvitaan aiheen rekrytointiin, esikokeisiin ja seurantaan. Rekrytointi- ja testaustavoitteet ovat näin ollen realistisia ottaen huomioon henkilöstö- ja prosenttipanostukset sekä apurahasta veloittamattomat henkilöstö- ja resurssit.

Mikrodialyysi (ennen ja jälkeen harjoittelun):

Koehenkilöt ilmoittavat Hickner-laboratorioon yön yli paaston jälkeen. Kun koehenkilöt lepäävät hiljaa, kyynärpäälaskimosta otetaan yön yli paastonnut veri, joka analysoidaan perinteisten (insuliini, glukoosi, lipidit, c-reaktiivinen proteiini) ja ei-perinteisten [(sytokiinit TNF-alfa, IL-6, IL-13, solujen välinen adheesiomolekyyli-1 (ICAM-1), verisuonten adheesiomolekyyli-1 (VCAM-1) ja P-selektiini] sydän-aineenvaihduntasairauksien riski-/tulehdusmarkkerit veressä käyttämällä EMD Milliporen ELISA-testejä tai kliinistä analysaattoriamme (Beckman Access -järjestelmät). Lisäksi plasman glutationi (GSH/GSSG) analysoidaan systeemisen oksidatiivisen stressin merkkiaineena käyttämällä Percipio Biosciencesin (Bioxytech GSH/GSSG) -sarjaa.

Mikrodialyysimenettely Seitsemän mikrodialyysianturia (CMA 20: 10 mm * 0,5 mm 20 kilodaltonin katkaisukalvo, anturin varren pituus 5 cm, sisääntuloletku ja ulostuloletku 20 cm; CMA/Microdialysis, Tukholma, Ruotsi) asetetaan perkutaanisesti vastus-anturiin, 3 cm:n etäisyydellä toisistaan. quadriceps femoris -lihasryhmän lateralis (3-4 koetinta per jalka) käyttäen steriiliä tekniikkaa paikallispuudutuksessa (1 % lidokaiinia). Koettimet perfusoidaan sopivalla liuoksella nopeudella 2,0 µl/min käyttämällä CMA/102-mikroinfuusiopumppuja (CMA/Microdialysis, Tukholma, Ruotsi) taulukon 2 aikataulun mukaisesti.

Kontrolliperfuusioliuos koostuu steriilistä suolaliuoksesta, joka sisältää 5 mM etanolia (verenvirtausta/mikrovaskulaarisia vaihtotoimenpiteitä varten). Kaksi koettimista perfusoidaan aluksi tällä kontrolliliuoksella, kun taas muut koettimet perfusoidaan NADPH-oksidaasin estäjillä. Koehenkilöt lepäävät istuessaan 60 minuuttia, jotta ne voivat toipua koettimen työntämisestä ja perfusaatin tasapainottuminen paikallisen ympäristön kanssa. Vaihe 1: Kolme 10 minuutin dialysaattinäytettä kerätään seuraavien 30 minuutin aikana suljetuissa 150 µl:n polyeteenikeräyspulloissa, jotta voidaan määrittää perusravintovirtaus NADPH-oksidaasin estäjien poissaollessa (koetin 1) ja läsnä ollessa (koettimet 3-7), ja toimia koettimen sisäisenä kontrollijaksona ennen SNP-perfuusiota (koetin 2). Vaihe 2: Toisen koettimen perfusaattiliuokset vaihdetaan sitten sisältämään kontrolliliuos plus 50 mM natriumnitroprussidia (SNP: ei-endoteeliriippuvaisten muutosten kontrolloimiseksi). 100 µM Amplex UltraRed ja 1 U/ml piparjuuriperoksidaasia (HRP) lisätään perfusaattiin muissa koettimissa in vivo H2O2 -tuotannon mittaamiseksi. Kolme kahdenkymmenen minuutin dialysaattinäytettä kerätään sitten seuraavien 60 minuutin aikana näiden mittausten suorittamiseksi ilman superoksididismutaasia. Vaihe 3: 10 U/ml superoksididismutaasia (SOD) lisätään sitten Amplex UltraRed/HRP:tä sisältäviin perfusaatteihin. Seuraavan 60 minuutin aikana kerätään kolme 20 minuutin dialysaattinäytettä SNP:n, 1 mM aposyniinin, 100 nM MitoTempon, 100 uM MitoTempo+Aposyniinin, 100 nM GKT 137831:n tai 100 nM GKT 1378:n poissaollessa31+Apocyniinin vaikutusten mittaamiseksi. SOD. Vaihe 4: Perfusaattiliuokset koettimissa kahdesta seitsemään muutetaan sitten sisältämään kontrolliliuos sekä joko 50 mM Ach (endoteeliriippuvaisten muutosten määrittämiseksi) tai 50 mM ACh + joko 1 mM aposyniini, 100 nM MitoTempo, 100 uM MitoTempo+ Aposyniini, 100 nM GKT 137831 tai 100 nM GKT 137831 + aposyniini (sen määrittämiseksi, parantaako NADPH-oksidaasin tai mitokondrioiden ROS-tuotannon estäminen endoteelistä riippuvaa vastetta). Sen jälkeen koettimia perfusoidaan 60 minuutin ajan, jotta ne voivat tasapainottua paikallisen ympäristön kanssa. Seuraavan 30 minuutin aikana kerätään kolme 10 minuutin näytettä ACH:n ravitsemuksellisten virtausvaikutusten määrittämiseksi NADPH-oksidaasin tai mitokondriaalisen ROS-inhibitin läsnäollessa tai ilman sitä. Jokaisesta näytteestä, jossa Amplex UltraRed ja HRP lisätään perfuusioväliaineeseen, 30 µl dialysaattia mitataan välittömästi H2O2:n suhteen laboratorion fluorometrissä. Jokaisen näytteen, jossa verenkiertoa mitataan, dialysaatti säilytetään 4 °C:ssa ja analysoidaan etanolin suhteen (verenvirtaus/mikrovaskulaarinen vaihto) 24 tunnin kuluessa. Kaikki perfusaatit ja dialysaatit suojataan valolta.

Mikrodialyysietanolin ulosvirtaus/sisäänvirtaussuhde Etanolia (5 mM) sisällytetään perfuusioväliaineeseen ravintoaineveren virtauksen/mikrovaskulaarisen vaihdon seuraamiseksi mikrodialyysikoettimen alueella, kuten aikaisemmissa julkaisuissamme 30-32 on kuvattu.

Aerobisen huippukapasiteetin määrittäminen (ennen ja jälkeen harjoittelun):

Kaikki koehenkilöt suorittavat standardoidun maksimirasitustestin juoksumatolla ilmoittautuessaan tutkimukseen ja uudelleen harjoitteluohjelman päätyttyä. Koehenkilöt säätävät yksilöllisesti nopeutta ja kaltevuutta (3-6 km·h-1, 0-5 %) 5 minuutin lämmittelyjakson ajan. Lämpenemisjakson jälkeen potilaan vanhentunutta O2- ja CO2-arvoja seurataan jatkuvasti avoimen piirin spirometrialla (TrueOne 2400; Parvomedics; Salt Lake City, UT). VO2peak-testi suoritetaan ramppiprotokollalla, jossa nopeus on vakio ja kaltevuutta kasvatetaan 2 % kahden minuutin välein, kunnes VO2-huippu saavutetaan. Aloitusnopeus säädetään yksilöllisesti lämpenemisnopeuksien ja sykkeen perusteella, jotta VO2-huippu saavutetaan 8-12 minuutin sisällä.

Harjoitusprotokolla Kaikki osallistujat suorittavat aerobista intervalliharjoitusta kolme kertaa viikossa ei-peräkkäisinä päivinä kahdeksan viikon ajan. Harjoittelu koostuu kävelystä/juoksusta noususta juoksumatolla. Koehenkilöt lämpenevät 10 minuuttia 70 prosentilla maksimisykkeestä (HRmax määritettynä VO2-huipputestin aikana) ennen kuin suorittavat neljä 4 minuutin taukoa 90 prosentilla HRmax:sta ja 3 minuutin aktiivisen palautumisen 70 prosentilla maksimisykkeestä intervallien välillä ja 5 minuutin jäähdytysjakso, jolloin kokonaisharjoitusaika on 40 minuuttia.

Kehon koostumuksen määrittäminen Rasvaton massa, rasvamassa ja kehon rasvaprosentti määritetään käyttämällä kaksoisenergiaröntgenabsorptiometriaa (DXA; GE Lunar Prodigy Advance, Madison WI). Kehon massa ja pituus mitataan painoindeksin (BMI: kg/m2) laskemista varten. Vähimmäisvyötärön ja maksimi lantion ympärysmitat mitataan myös, jotta niitä voidaan mahdollisesti käyttää kovariaattina tilastollisissa analyyseissä, koska w/h-suhde ja vyötärön ympärysmitta ovat yhteydessä sydän-aineenvaihduntasairauksien riskiin.

Oksidatiivisen stressin lihasmarkkerit:

Siksi biopsiat otetaan lepotilassa ennen ja jälkeen koulutuksen niiltä osallistujilta, jotka suostuvat biopsiamenettelyyn. Perkutaaniset lihaskoepalat otetaan nelipäisen femoris-lihasryhmän vastus lateralis -lihaksesta (sopeutetaan ehdotettuun harjoitusharjoitteluun) steriileillä toimenpiteillä ja paikallispuudutuksen (1 % lidokaiini) antamisen jälkeen.