Vasodilatation périphérique chez les humains obèses (ObeseDilate)

Cette étude a débuté en juin 2011 (IND 122211). L'objectif 1 original a été complété et a montré que les groupes maigres et obèses ne différaient pas dans les réponses de dilatation dépendante de l'endothélium (EDD) et de dilatation à l'exercice. L'objectif 2 initial dépendait de l'existence d'une différence entre les groupes maigres et obèses dans l'objectif 1 et n'a donc pas été poursuivi.

Les chercheurs prévoient maintenant de poursuivre cette étude en évaluant 2 objectifs supplémentaires qui sont cohérents avec l'objectif initial de l'étude et sont discutés ci-dessous :

On prévoit que la population croissante d'adultes obèses créera un lourd fardeau pour la santé publique au cours des prochaines décennies. Les humains obèses présentent également une capacité d'exercice réduite et un flux sanguin musculaire inférieur. L'objectif global de ce programme de recherche est d'étudier les changements liés à l'obésité dans la fonction microvasculaire qui contribuent à l'altération du flux sanguin musculaire. Cette proposition vise à tester directement le contrôle vasculaire dans les artères de résistance des muscles squelettiques humains chez les humains en exercice. Les chercheurs proposent d'étudier les jeunes adultes obèses, sans effets confondants de l'âge, du syndrome métabolique ou du diabète, avant que les effets négatifs de l'obésité ne puissent exercer leur plein impact négatif. L'hypothèse générale est que la dilatation dépendante de l'endothélium (EDD) et la vasodilatation fonctionnelle (exercice) sont altérées par l'éloignement de la biodisponibilité de l'oxyde nitrique et une évolution vers une dépendance accrue à la vasodilatation médiée par le potassium (K +).

Objectif principal Déterminer si le rôle de la vasodilatation médiée par le K+ diffère entre les adultes maigres et obèses.

Objectifs Objectif 1 : Tester l'hypothèse selon laquelle l'obésité induit un changement de phénotype endothélial qui crée un environnement à la fois pour l'EDD et le dysfonctionnement de l'exercice. Les chercheurs proposent que l'obésité modifie les enzymes endothéliales, ce qui aide à expliquer les changements mécanistes de la vasodilatation.

Objectif 2 : tester l'hypothèse selon laquelle l'obésité provoque une altération de la vasodilatation endothéliale dépendante (EDD) et fonctionnelle en raison d'une altération de la signalisation fonctionnelle du canal potassique. Les chercheurs proposent que la fonction des canaux potassiques (K+) explique les différences inexpliquées dans l'EDD et la vasodilatation fonctionnelle. Plus précisément, les chercheurs émettent l'hypothèse que l'inhibition de l'hyperpolarisation médiée par le K+ (canaux K+ rectifiants vers l'intérieur-KIR) identifiera les mécanismes vasodilatateurs différentiels entre les adultes maigres et obèses.

Conception de l'étude et aperçu des procédures Cette étude est conçue pour tester le contrôle cardiovasculaire chez des humains cliniquement sains. Il y aura 2 essais expérimentaux séparés et scientifiquement distincts qui seront menés chez des sujets maigres et obèses : 1) EDD ou 2) Rapid Onset Vasodilatator (ROV), qui étudie l'augmentation immédiate du flux sanguin au début de l'exercice.

Procédures communes entre les protocoles : Après le dépistage pour déterminer l'éligibilité, les sujets se rendent au laboratoire pour une visite d'étude EDD ou Rapid Onset Vasodilatator (ROV). Toutes les procédures de présélection et de pré-visite seront identiques. Un médecin placera un cathéter artériel brachial dans le bras non dominant pour une perfusion locale de médicament. Les modifications du flux sanguin seront quantifiées par échographie Doppler au niveau de l'artère brachiale. Le suivi de l'hémodynamique du sujet (fréquence cardiaque, tension artérielle, oxygène sanguin) est identique.

Expériences EDD : les agonistes EDD sont des médicaments qui provoquent une vasodilatation pour augmenter temporairement le flux sanguin. Les chercheurs utiliseront 4 agonistes différents pour tester la fonction EDD sous plusieurs angles. Après des perfusions d'agonistes de l'EDD de contrôle, les sujets répéteront les agonistes de l'EDD dans des conditions d'inhibition des canaux K+, et de nouveau sous les canaux K+ plus l'oxyde nitrique et l'inhibition des prostaglandines. Cette dernière phase de l'étude vise à tester les mécanismes vasodilatateurs compensateurs/redondants aigus. Ces essais impliqueront la perfusion d'agonistes endothéliaux, avec et sans inhibition de mécanismes vasodilatateurs spécifiques. Les agonistes comprennent : l'ATP, la bradykinine (BK), l'isoprotérénol (ISO) et l'acétylcholine (Ach), seront perfusés 3 fois chacun (ordre randomisé). Les agonistes seront perfusés dans les conditions suivantes : 1) seul (contrôle) 2) en combinaison avec du chlorure de baryum (BaCl2) 3) en combinaison avec du BaCl2, de l'acétate de L-N-monométhylarginine (L-NMMA) et du kétorolac. Les agonistes de l'EDD provoquent chacun une augmentation temporaire du débit sanguin de l'avant-bras, qui revient à la ligne de base quelques minutes après l'arrêt de la perfusion. Les antagonistes (BaCl2, L-NMMA et kétorolac) réduiront probablement les réponses EDD aux agonistes, et peuvent également réduire le flux sanguin de l'avant-bras au repos ou augmenter la tension artérielle (par ex. L-NMMA peut diminuer le flux sanguin de l'avant-bras de 30 à 50 % et augmenter la TA de 5 à 10 mmHg). L'ensemble de la visite d'étude EDD durera environ 5 heures (1 heure de configuration et 4 heures de procédures expérimentales). Le protocole EDD est décrit plus en détail ici :

Les médicaments (approbation IND) sont utilisés pour tester la fonction vasculaire scientifique fondamentale et les mécanismes associés chez des volontaires sains. Médicaments non utilisés pour améliorer un état de santé.

Médicaments : acétylcholine, isoprotérénol, bradykinine, adénosine triphosphate, chlorure de baryum, acétate de L-N-monométhylarginine, kétorolac.

1. Infusion saline de 5 minutes avec 2 minutes d'infusion d'ATP,
2. lavage de 10 minutes,
3. 5 minutes de solution saline avec 2 minutes de perfusion de BK,
4. lavage de 10 minutes,
5. 5 minutes de solution saline avec 2 minutes d'infusion ISO,
6. lavage de 10 minutes,
7. 5 minutes d'infusion saline avec 2 minutes d'infusion d'ACh,
8. lavage de 10 minutes,
9. 5 minutes de perfusion de BaCl2 et 2 minutes de perfusion d'ATP,
10. lavage de 10 minutes,
11. 5 minutes de perfusion de BaCl2 avec 2 minutes de perfusion d'ACh,
12. lavage de 10 minutes,
13. 5 minutes de perfusion de BaCl2 avec 2 minutes de perfusion ISO,
14. lavage de 10 minutes,
15. 5 minutes de perfusion de BaCl2 avec 2 minutes de perfusion de BK,
16. lavage de 10 minutes,
17. Perfusion de L-NMMA et de kétorolac de 10 minutes (perfusion continue pendant le reste du protocole) avec 5 minutes de perfusion de BaCl2 et 2 minutes de perfusion d'ACh,
18. lavage de 10 minutes,
19. 5 minutes de perfusion de BaCl2 avec 2 minutes de perfusion ISO,
20. lavage de 10 minutes,
21. 5 minutes de perfusion de BaCl2 avec 2 minutes de perfusion d'ATP,
22. lavage de 10 minutes,
23. 5 minutes de perfusion de BaCl2 avec 2 minutes de perfusion de BK.

Expériences ROV : après avoir contrôlé les contractions musculaires uniques de l'avant-bras, les sujets répéteront des contractions uniques dans des conditions d'inhibition du canal K +, puis à nouveau sous canal K + plus inhibition de l'oxyde nitrique et des prostaglandines. Cette dernière phase de l'étude vise à tester les mécanismes vasodilatateurs compensateurs/redondants aigus. Cet essai consiste en trois séries de 6 contractions musculaires singulières (trois à 30 %, trois à 60 % de l'effort maximal), chaque contraction durant moins de 3 secondes avec environ 90 secondes de repos entre les deux. Ces contractions uniques évoquent une augmentation robuste (augmentation de 100 à 600 %) et rapide (3 à 6 battements cardiaques après la contraction) du débit sanguin qui revient à la normale généralement en 30 secondes environ. Cette réponse rapide et robuste est la raison pour laquelle ces contractions musculaires uniques sont appelées "vasodilatation rapide". 3 minutes de repos avant chaque essai permettront les mesures de base et le chargement des inhibiteurs de la vasodilatation médiée par le K+. Au cours de ces 3 minutes, les sujets effectueront une seule contraction à 15, 30 et 45 s de la période de chargement/repos de 3 minutes pour faciliter l'administration du médicament aux tissus actifs (cela ajoute 18 contractions supplémentaires. La première série expérimentale de contractions simples sera complétée sans médicaments (témoin salin). Ensuite, une perfusion d'ATP (sans exercice) sera également utilisée pour tester l'efficacité pharmacologique de l'inhibiteur ultérieur (BaCl2). La première perfusion d'ATP sera effectuée sans autres médicaments. Suite à cela, une deuxième série de contractions simples sera effectuée avec une perfusion de BaCl2. Ceci est ensuite suivi d'une deuxième perfusion d'ATP pour déterminer l'efficacité de BaCl2. La dernière série de contractions simples commencera et sera effectuée avec une perfusion simultanée des trois inhibiteurs (BaCl2, L-NMMA et Kétorolac). Cette dernière phase de l'étude vise à tester les mécanismes vasodilatateurs compensateurs/redondants aigus. Les études ROV (exercice) dureront environ 4 heures (1 heure d'installation et 3 heures de procédures expérimentales). Le protocole ROV est décrit plus en détail ici :

Médicaments : adénosine triphosphate, chlorure de baryum, acétate de L-N-monométhylarginine, kétorolac

1. 3 contractions musculaires pendant 3 minutes de perfusion saline suivies de 3 contractions musculaires supplémentaires,
2. Répétez 3 contractions musculaires pendant 3 minutes de perfusion saline suivies de 3 contractions musculaires supplémentaires,
3. lavage de 10 minutes,
4. Deux minutes d'infusion d'ATP,
5. lavage de 10 minutes,
6. 3 contractions musculaires pendant 3 minutes de perfusion de BaCl2 suivies de 3 contractions musculaires supplémentaires,
7. 3 contractions musculaires pendant 3 minutes de perfusion de BaCl2 suivies de 3 contractions musculaires supplémentaires,
8. lavage de 10 minutes,
9. Infusion de BaCl2 (3 minutes) et ATP (2 minutes),
10. lavage de 10 minutes,
11. 3 contractions musculaires pendant la perfusion de BaCl2 (3 minutes) et la perfusion de L-NMMA et de kétorolac (5 minutes) suivies de 3 contractions musculaires supplémentaires,
12. La L-NMMA et le kétorolac seront perfusés pendant le reste du protocole à une dose plus faible
13. 3 contractions musculaires pendant la perfusion de BaCl2 (3 minutes) et de L-NMMA et de kétorolac (5 minutes) suivies de 3 contractions musculaires supplémentaires.

Objectif 3 : Tester l'hypothèse selon laquelle l'obésité induit un changement de phénotype endothélial qui crée un environnement à la fois pour l'EDD et le dysfonctionnement de l'exercice. Nous proposons que l'obésité modifie les enzymes endothéliales qui aident à expliquer les changements mécanistes de la vasodilatation.

Objectif 4 : tester l'hypothèse selon laquelle l'obésité provoque une altération de la DDE et une vasodilatation fonctionnelle en raison d'une altération de la signalisation fonctionnelle du canal potassique. Nous proposons que la fonction du canal K + représente des différences inexpliquées dans l'EDD et la vasodilatation fonctionnelle. Plus précisément, nous émettons l'hypothèse que l'inhibition de l'hyperpolarisation médiée par le K+ (via les canaux K+ rectifiants vers l'intérieur (KIR)) identifiera les mécanismes vasodilatateurs différentiels entre les adultes maigres et obèses.