A cerebrovascularis szabályozás mechanizmusai

Bevezetés Széles körben elfogadott tény, hogy a MetSyn inzulinrezisztenciája növeli a cerebrovascularis betegségek (CVD) és a stroke kockázatát. Ezenkívül a MetSyn kognitív károsodásokkal és a neurodegeneratív betegségek fokozott kockázatával jár. Annak ellenére, hogy erős összefüggés van a MetSyn rossz agyi érrendszeri egészségével, az agyi véráramlás (CBF) válasza az akut inzulinhullámokra emberekben továbbra is nagyrészt feltáratlan. Az inzulinra adott válaszként fellépő cerebrovaszkuláris diszfunkció és a CBF-t gyengítő potenciális mechanizmus(ok) nemcsak a stroke és a szív- és érrendszeri betegségek patofiziológiájának központi alapjait emelhetik ki, hanem kulcsfontosságú betekintést nyújthatnak a MetSyn-ben szenvedő idősebb egyénekhez szorosan kapcsolódó kognitív hanyatlás megértéséhez. Ezért az inzulin által közvetített cerebrovaszkuláris kontroll mechanizmusainak megállapítása nemcsak a MetSyn mortalitás csökkentésében fontos, hanem az agy egészségének megőrzésében is. Az inzulin-mediált értágulat nagyrészt vaszkuláris endotélium-függő folyamat. Az állatmodellekkel végzett elegáns kísérletek azt sugallják, hogy az inzulinrezisztencia hat endothel jelátviteli útvonalat zavar meg, a legerősebb bizonyíték pedig a nitrogén-monoxid (NO) értágulatának elvesztésére és az endotelin (ET-1) túlzott összehúzódására utal. A szakirodalom azt jelzi, hogy a MetSyn-ben az inzulin kiugrása érszűkülethez és agyi hipoperfúzióhoz vezet. Ezek az eredmények ellentétesek az irodalomban közölt változás nélkül vagy inzulin által közvetített értágulattal és CBF növekedésével. A bizonyítékok arra utalnak, hogy a nitrogén-monoxid-szintáz (NOS) független funkciója kedvezőtlen egyensúlyhoz vezet az NO, a reaktív oxigénfajták és az ET-1 között. Normális esetben az inzulinreceptor stimulálása a vaszkuláris endotéliumon olyan környezetet biztosít, amelyben a NOS NO-t termel, ami értágulathoz és az ET-1 gátlásához vezet. Ehelyett a MetSyn-ben az inzulin nagyobb mértékben stimulálja az érszűkítő ET-1-et, míg a NOS leválasztva több reaktív oxigénfajtát generál, amely megköti a keletkezett NO-t, ami nagyobb érszűkítő jelhez vezet, nem pedig értágulathoz.

Konkrét célok/tanulmányi célkitűzések

Konkrét célok:

A központi hipotézis az, hogy az inzulin értágító hatása metabolikus szindrómában már károsodott a tágító hatás elvesztése és a szűkítő jelek erősítése miatt. Az agyi értágulat inzulinra nagymértékben endotélfüggő. Állatmodellekben felbukkanó bizonyítékok azt sugallják, hogy az inzulinrezisztencia legalább hat endoteliális jelátviteli útvonalat megzavar, amelyek potenciális célpontok lehetnek, és ez a javaslat kettőre összpontosít, amelyek nagy valószínűséggel csökkentik a CBF-et a MetSyn-ben: 1) a nitrogén-monoxid (NO) értágulatának elvesztése és 2) túlzó. endotelin (ET-1) szűkület. Ezek a kísérletek három konkrét célt szolgálnak:

1. cél: Annak a hipotézisnek a tesztelése, hogy az inzulin fiziológiás hullámai akut módon növelik a CBF-et fiatal felnőtteknél, de a MetSyn-ben szenvedő felnőttek paradox inzulin-mediált érszűkületet mutatnak.

2. cél: Annak a hipotézisnek a tesztelése, hogy a MetSyn gyenge CBF-jéért felelős kulcsmechanizmusok a NO és ET-1 jelátvitel eltolódásai. Pontosabban, egészséges kontrollokban a NO robusztus dilatációt közvetít, az ET-1 szűkülete csekély, vagy egyáltalán nincs. Ezzel szemben a MetSyn-ben szenvedő felnőttek független NO-szintázt (NOS) és túlzott ET-1-szűkületet mutatnak.

3. cél: Annak a hipotézisnek a tesztelése, hogy a CBF inzulinszabályozása regionálisan eltérő (pl. MCA reaktív, mint ACA vagy bazilar), és az IR negatív hatásai hasonlóan regionálisan specifikusak.

Hipotézisek:

• A metabolikus szindrómában szenvedő felnőttek csökkent agyi értágulatot mutatnak az OGTT hatására
• A NOS gátlása csökkenti a CBF válaszokat (Δ CVC/Δ inzulin) a karcsú kontrollokban a metabolikus szindróma szintjére, míg növeli a CBF válaszokat metabolikus szindrómában, ami arra utal, hogy a metabolikus szindróma független NOS funkcióval rendelkezik.
• Az ET-1 gátlás növeli a CBF válaszokat (Δ Cerebralis Vascular Conductance Index (CVCi)/Δ inzulin) a karcsú kontrollokban és a metabolikus szindrómában. A metabolikus szindróma esetében azonban jelentősen megnő.
• Az MCA reaktívabb lesz az inzulinhullámokra, mint más agyi artériák

A vizsgálat végpontjai: Az agyi vaszkuláris konduktancia (CVC, ml/perc/100 Hgmm) változása a vérben a glükóz fogyasztása utáni inzulinkoncentráció változásához képest.

Tantárgyak Hatvan résztvevőt (csoportonként 30-at) vesznek fel. A jogosultság meghatározása kétlépcsős folyamat lesz. Az első lépés az, hogy minden résztvevő kitölt egy kezdeti szűrést annak megállapítására, hogy jogosult-e a szűrési látogatásra. Az előzetesen jogosult alanyokat behívják a kutatólaboratóriumba tájékozott beleegyezés és formális szűrés céljából.

A kutatólaboratóriumban tett szűrőlátogatás során az alanyok tájékoztatáson alapuló beleegyező nyilatkozatot, egészségtörténeti kérdőívet, MRI biztonsági szűrőlapot és fizikai aktivitási kérdőívet töltenek ki. A magasságot, a súlyt, a vérnyomást, valamint a derék- és csípőkörfogatot is figyelembe veszik. Ezenkívül vénás vérmintát vesznek glükóz- és lipidvizsgálathoz a jogosultság megállapítása érdekében. Ha a szűrővizsgálat során kiderül, hogy olyan rendellenesség vagy részvételi ellenjavallat áll fenn, amelyre az összesített kizárási kritériumok kiterjednek vagy nem, a potenciális alany nem vehet részt a részvételben. Összefoglalva, az alanyok a következő tevékenységeket tapasztalják meg a laboratóriumi szűrővizsgálat során:

Módszerek A kezdeti szűrést és egy szűrési látogatást követően a vizsgálatban való részvétel két különálló MRI vizsgálati látogatást foglal magában (sóoldat infúzió placeboként, versus L-NMMA infúzió a NOS VAGY orális ambriszentán gátlására (csak férfi résztvevők), szemben a laktóz placebo szájon át az ET gátlására -1). Az alanyokat kísérleti állapotba (placebo/L-NMMA vagy placebo/ambriszentán) irányítják, attól függően, hogy hány alanynak kell fenntartani a statisztikai erőt. Az Ambrisentan vizsgálatban az alanyoknak férfiaknak kell lenniük a gyógyszer magzatra gyakorolt ​​lehetséges káros hatásai miatt. A kísérleti állapotcsoport hozzárendelése után a gyógyszerrendelés (placebo/gyógyszer) véletlenszerűen hozzárendelt, ellensúlyozott, egyszeri vak módszerrel történik. A kísérleti eljárások minden vizsgálati napon azonosak lesznek, kivéve az infúzió beadását. Az egyes látogatások során az alanyok pulzusszámát, vérnyomását, dagályvégi szén-dioxid-kibocsátását és a káros tünetek szóbeli közlését (hogyan érzi magát az alany) az MRI-szkennerben figyelik.

Terhességi teszt: Minden női alanynak negatív vizelet terhességi teszttel kell rendelkeznie bármelyik vizsgálat előtt (placebo vagy gyógyszer), hogy megbizonyosodjon arról, hogy minden vizsgálati látogatás alkalmával nem terhes. A nőstényeket nem osztják be az Ambrisentan-vizsgálatba, még akkor sem, ha terhességi tesztjük negatív.

Vénpunkciós vérminta: A szűrővizsgálat során vénapunkcióval vért vesznek (legfeljebb 20 ml-ig), és elemzik az éhgyomri glükóz és a szérum lipidek szintjét.

Az alanyok tartózkodni fognak a testmozgástól, a koffeintől és az NSAID-októl, valamint legalább 10 órán keresztül koplalni kell minden kísérleti vizsgálat előtt.

Intravénás katéter: A képzett személyzet két intravénás katétert helyez el. A katétereket a könnyebb hozzáférés érdekében a legalkalmasabbnak ítélt karvénákba kell elhelyezni. Mindazonáltal egyet a szemközti üregbe (infúzió), egyet pedig az ellenkező kar antecubitalis, kéz- vagy csuklóvénájába helyeznek (vérminta) mind a két vizsgálati látogatás alkalmával. Az IV. vérmintavételi katétert legfeljebb 15 ml vérminta vételére használják meghatározott időpontokban minden vizsgálati látogatás során a glükóz és az inzulin koncentrációjának, valamint a gyulladás és az oxidatív stressz markereinek mérésére. Minden eljárás azonos minden vizsgálat során (placebo/L-NMMA/BQ123). A konkrét időpontok, amelyek hozzávetőlegesek az MRI-vizsgálati idők kis eltérései miatt, a következők:

• Kiindulási állapot, a kiindulási PC VIPR vizsgálat előtt
• PC VIPR vizsgálat előtt 1 OGTT után
• PC VIPR scan 2 előtt OGTT után
• PC VIPR vizsgálat előtt 3 OGTT után
• PC VIPR vizsgálat előtt 4 OGTT után
• PC VIPR scan előtt 5 OGTT után
• PC VIPR scan előtt 6 OGTT után
• PC VIPR scan előtt 7 OGTT után
• PC VIPR scan előtt 8 OGTT után
• PC VIPR vizsgálat előtt 9 OGTT után

Intravénás infúzió:

I. NOS gátlás: L - NMMA egy erős, nem szelektív NOS inhibitor, amelyet az érfiziológia tanulmányozására használnak. Az L-NMMA-t 3 mg/testtömeg-kg/óra bolusban (10 percen keresztül) adjuk be, majd 1 mg/kg/óra fenntartó infúziót adunk a kísérlet időtartama alatt. Kimutatták, hogy az L-NMMA szisztémás bejuttatása ~8-15 Hgmm-rel emeli a vérnyomást, ami az edzés során megfigyelt tartományon belül van.

II. Placebo: A placebo infúziós sebességét az L-NMMA infúzióhoz hasonló képletekkel határozzák meg, az alany legutóbbi szűrési súlya alapján. Ideális esetben a sóoldatot ugyanolyan sebességgel és mennyiségben adják be, mint a megfelelő gyógyszeres látogatás során. Azok az alanyok, akiket újra szűrnek, és testsúlyuk megváltozott, előfordulhat, hogy a sóoldat infúziós sebessége kissé eltér az L-NMMA infúziós sebességétől.

A sóoldat és a gyógyszerinfúzió sebességének kis eltérése tudományos szempontból jelentéktelen, mivel az alany által kapott sóoldat mennyisége már változó, mivel minden vérvételkor (1-5 ml) az intravénás oldatot (1-5 ml) öblítik. 10 vérvétel).

ET-1 – Gátlási vizsgálatok (15 kontroll, 15 MetSyn) (Ambrisentan Arm):

I. ET-1 gátlás: Az ambriszentán az ETA receptor antagonistája. Az alanyok 10 mg ambriszentánt kapnak tabletta formájában 90-150 perccel az OGTT előtt. Ezt a gyógyszercsoportot a cukorbetegség, az elhízás és a magas vérnyomás ET-1 jelátvitelének kutatására használták (Bruno, Sudano, Ghiadoni, Masi és Taddei, 2010; Lteif, Vaishnava, Baron és Mather, 2007; Mather, Mirzamohammadi, Lteif , Steinberg és Baron, 2002). Az ETA receptorok a legnagyobb valószínűséggel közvetítik a túlzott szűkületet MetSyn betegekben. Az Ambriszentant szájon át kell bevenni. Kimutatták, hogy az endotelin antagonista szisztémás beadása krónikus adagolás mellett 4,5±10 Hgmm-rel csökkenti a szisztolés vérnyomást és 3 ± 7,5 Hgmm-rel diasztolés vérnyomást hipertóniás betegekben, és nem változtatja meg az átlagos artériás nyomást elhízás esetén (Bruno et al., 2010; Mather és mtsai, 2010; Spratt et al., 2001).

II. Placebo: Az Ambrisentanhoz méretében és alakjában hasonló placebo-tablettát alkalmaznak placebo-kontrollként.

Mágneses rezonancia képalkotás (MRI): 3 Tesla MRI-t használnak az agyi véráramlás számszerűsítésére és az agyi érszerkezet feltérképezésére a vizsgálati látogatások során meghatározott időpontokban (a kiinduláskor és a kezelési körülmények alatt). Kontrasztanyagot soha nem használnak. Az alany a szkennerben lesz a kezdeti kiindulási szkennelés és a kísérleti vizsgálatok során. Minden szkennelést a kísérleti kísérletek javasolt ütemtervében hajtanak végre. Amíg a szkennerben tartózkodnak, az alanyok pulzusszámát, EKG-ját, légzésvégi szén-dioxidot (CO2) és vérnyomását figyelik. A szkenner képes összegyűjteni ezeket az adatokat, kivéve az árapály végi CO2-t, amelyet egy alany monitorral gyűjtenek. A klinikai célokra általánosan előállított standard pulzusszekvenciákon kívül (lokalizátorok, standard MR angiográfia az éranatómiához (kontrasztanyag nélkül), 2D fáziskontraszt MRI a sebesség kódolt mérésekhez), stb.; „alapszekvenciák”), a Wisconsin-Madison Egyetemen kifejlesztett adatgyűjtési sémát fogják használni. Ez a séma, a PC VIPR (fáziskontraszt nagymértékben alulmintavételezett izotróp vetületi rekonstrukció) egyedülálló abban a képességében, hogy háromirányú sebességkódolással és nagy térbeli felbontással viszonylag rövid pásztázási idő alatt képes térfogati adatkészleteket szerezni. Az ebben a tanulmányban használt összes impulzussorozatot úgy tervezték meg, hogy az FDA által a dB/dt-re vonatkozó jelenlegi irányelveken belül maradjon.

Orális glükóztolerancia teszt (OGTT): Az alany 5 percen belül 75 gramm glükózt tartalmazó desztillált ionmentes vizet (300 ml) iszik. Ez az OGTT standard adminisztrációja.

Újbóli beiratkozás: Azok a férfi alanyok, akik teljesen befejezték a vizsgálatot, választhatnak, hogy újra beiratkoznak, és befejezik a vizsgálat azon szárnyát, amelyben nem vettek részt. Az alanyokat újra átvizsgálják a jogosultság megállapítása érdekében, és a vizsgálat befejezésétől számított legalább 1 hét választ el egymástól. Ezenkívül csak az L-NMMA-n vagy az Ambrisentan-en vesznek részt (amit a vizsgálat másik szárnyában nem végeztek el), nem kell megismételni a kontroll/sóoldat látogatást.