Mikrovaszkuláris diszfunkció az elhízásban

Huszonöt ülő, 2. osztályú és afeletti elhízott [testtömegindex (BMI) >35 kg/m2, derékbőség >40 hüvelyk (férfiak) vagy >35 hüvelyk (nők)] férfiak és nők (18-45 évesek) vesznek részt. ezeket a kísérleteket. A 18 év alatti személyeket a protokoll invazív jellege miatt nem vizsgálják. A 45 évesnél idősebb egyéneket nem vizsgálják az endothel funkció életkorral összefüggő hanyatlása miatt. Nem lesznek korlátozások a fajra, a nemre vagy a társadalmi-gazdasági státuszra vonatkozóan. A nők premenopauzálisak lesznek, kombinált ösztrogén/progesztin hormonális fogamzásgátló terápiát kapnak (orális tabletta, transzdermális tapasz vagy hüvelygyűrű), és a hormonális fogamzásgátló terápia hét napos inaktív (placebo) fázisában vizsgálják őket (ez a korai follikuláris fázishoz hasonlítható). a normál menstruációs ciklus; vér ösztradiol elemzése igazolja). A legalacsonyabb plazma ösztradiolkoncentrációjú hormonális fogamzásgátló kezelés szakaszában a nők vizsgálatának következetességének biztosítása fontos az ösztradiolnak az endothel funkcióra kifejtett pozitív hatásai miatt. Az ülő elhízott egyének súlya stabil volt az előző 6 hónapban, és metabolikus szindrómában szenvednek. A metabolikus szindrómát a Nemzeti Koleszterin Oktatási Program Felnőttkori magas vérkoleszterinszint kimutatásával, értékelésével és kezelésével foglalkozó szakértői testület harmadik jelentésében szereplő metabolikus szindrómára vonatkozó legszélesebb körben használt kritériumok alapján határozzák meg (III. Felnőtt Kezelési Panel). A metabolikus szindrómában szenvedő egyéneknél az alábbiak közül legalább három van: 1) Központi elhízás a derékbőség alapján mérve (férfiak >40 hüvelyk; nők >35 hüvelyk); 2) éhgyomri vér trigliceridjei > 150 mg/dl; 3) A vér HDL-koleszterinszintje férfiakban <40 mg/dl és nőkben <50 mg/dl; 4) Vérnyomás > 130/85 Hgmm; 5) Éhgyomri vércukorszint > 110 mg/dl, és (nem ATP III-ra vonatkoztatva) 2 órás GTT glükóz 140-200 mg/dl.

Mielőtt részt vennének ebben a vizsgálatban, az alanyoknak kórtörténetet, fizikális vizsgálatot, valamint szív- és érrendszeri betegségek és 2-es típusú cukorbetegség szűrését kell elvégezni. Az értékelések egy fokozatos futópadon végzett stressztesztből, egy vérkémiai elemzésből, a kettős röntgenabszorptiometriával (DXA) végzett testösszetétel-elemzésből és egy minimális derékkörfogat (a nyálkahártya és a köldök között) mérésből állnak.

Kizárások A céltudatos állóképességi gyakorlatokon (>20 perc/nap, >1 nap/hét) részt vevő alanyok kizárásra kerülnek. A menopauza előtt álló nők nem lehetnek terhesek vagy szoptathatnak, és rendszeres menstruációs ciklusaik voltak az elmúlt évben. Minden alanyt szív- és érrendszeri és perifériás érrendszeri betegségekre szűrnek. Olyan személyek, akik olyan gyógyszereket szednek, amelyek befolyásolhatják a központi vagy perifériás keringést, nem szteroid gyulladáscsökkentőket vagy szerotonin újrafelvételt gátló szereket szednek, dohányoznak vagy dohányoznak, cukorbetegek (éhgyomri vércukorszint >125 mg/dl), magas vérnyomás > 160/95 Hgmm (egyének cukorbetegségben és magas fokú hipertóniában szenvedők kizárják a metabolikus szindrómában szenvedők egységesebb csoportját, pangásos szívelégtelenséget, anginát vagy perifériás érbetegséget. Azok a személyek, akiknél nyugalomban vagy edzés közben súlyos szívritmuszavarok és/vagy akut szívizom-ischaemia 1 mm-es vagy nagyobb ST-szegmens depresszióban tükröződik, kizárásra kerülnek. Kizárásra kerülnek azok a személyek, akik krónikus fertőzésben, stroke-ból eredő bénulásban, előrehaladott Parkinson-kórban, súlyos reumás ízületi gyulladásban vagy más súlyos ortopédiai problémában szenvednek, ami akadályozná a gyakorlati edzési feladatok elvégzését. Az alanyok a vizsgálat előtt legalább 2 hétig nem szedhetnek antioxidáns-, gyógynövény- vagy vitamin-kiegészítőt, mivel ezek közül néhányról kimutatták, hogy javítja az endotélium-függő értágulatot. Az alanyok nem fogyaszthatnak koffeint a kísérlet napján. Az alanyok kizárásra kerülnek, ha a testtömeg több mint 5%-kal változik az edzésprogram során, vagy ha a gyakorlatok betartása az edzések vagy a teljes edzésidő 90%-a alatt van.

Időkeret: Az alanyok toborzása, átvilágítása, beiratkozása és tesztelése a támogatás 3–28. hónapjában történik. A tantárgyfelvételi eljárások és a szükséges kellékek beszerzése a projekt első 2 hónapjában történik. A további toborzás, valamint az alanyok szűrése és tesztelése 1 hónapos ciklusokban történik a következő 25 hónap során, ciklusonként körülbelül 1 alkalommal. Ezért huszonöt mikrodialízis-kísérletet hajtanak végre a résztvevőkön 8 hetes edzés előtt és után is, összesen 50 mikrodialízis-kísérletet. Ez a terv ezért átlagosan havi 2 mikrodialízis tesztet igényel a tesztelési hónapok során. Ezen alanyok tesztelése hat órát foglal magában a mikrodialízis eljáráshoz. A minták biokémiai elemzése körülbelül hat órát vesz igénybe kísérletenként, az adatok csökkentése pedig további öt órát vesz igénybe kísérletenként. További idő (heti öt óra) szükséges a tantárgyfelvételhez, az előzetes teszteléshez és a nyomon követéshez. A toborzási és tesztelési célok tehát reálisak a kiosztott személyi és százalékos erőfeszítések, valamint a támogatásból nem terhelt személyzet és erőforrások fényében.

Mikrodialízis (edzés előtt és után):

Az alanyok egy éjszakai böjt után jelentkeznek a Hickner-laboratóriumban. Amíg az alanyok csendesen pihennek, egy éjszakán át éheztetett vért vesznek egy antecubitalis vénából, hogy megvizsgálják a hagyományos (inzulin, glükóz, lipidek, c-reaktív fehérje) és nem hagyományos [(citokinek TNF-alfa, IL-6, IL-13, intercelluláris adhéziós molekula-1 (ICAM-1), vaszkuláris adhéziós molekula-1 (VCAM-1) és P-szelektin] kardiometabolikus betegségek kockázati/gyulladásos markerei a vérben az EMD Millipore ELISA-jával vagy klinikai analizátorunkkal (Beckman Access rendszerek). Ezenkívül a plazma glutationt (GSH/GSSG) a szisztémás oxidatív stressz markereként elemzik a Percipio Biosciences (Bioxytech GSH/GSSG) készletével.

Mikrodialízis eljárás Hét mikrodialízis szondát (CMA 20: 10 mm * 0,5 mm 20 kilodalton vágási membrán, 5 cm-es szondaszár hossza, 20 cm-es bemeneti és kimeneti cső; CMA/Microdialysis, Stockholm, Svédország) perkután helyeznek be a vastusba, egymástól 3 cm-re. a quadriceps femoris izomcsoport lateralis (lábanként 3-4 szonda) steril technikával helyi érzéstelenítésben (1% lidokain). A szondákat a megfelelő oldattal 2,0 µl/perc sebességgel perfundáljuk CMA/102 mikroinfúziós pumpákkal (CMA/Microdialysis, Stockholm, Svédország) a 2. táblázatban szereplő ütemezés szerint.

A kontroll perfúziós oldat 5 mM etanolt tartalmazó steril sóoldatból áll (a véráramlás/mikrovaszkuláris csere mérésére). A próbák közül kettőt kezdetben ezzel a kontrolloldattal, míg a többi próbát NADPH-oxidáz inhibitorokkal perfundáljuk. Az alanyok ülve pihennek 60 percig, hogy lehetővé tegyék a szonda behelyezése utáni felépülést és a perfuzátum és a helyi környezet egyensúlyának megteremtését. 1. fázis: A következő 30 percben három 10 perces dializátummintát veszünk 150 µl-es kupakkal lezárt polietilén gyűjtőfiolákban, hogy meghatározzuk az alap tápanyagáramlást a NADPH-oxidáz inhibitorok hiányában (1. szonda) és jelenléte (3-7. próbák), és szondán belüli kontroll periódusként szolgál az SNP perfúzió előtt (2. próba). 2. fázis: A második szonda perfuzált oldatait ezután úgy cseréljük ki, hogy a kontrolloldatot és 50 mM nátrium-nitroprusszidot tartalmazzák (SNP: a nem endotélium-függő változások ellenőrzésére). 100 µM Amplex UltraRed-et és 1 U/mL torma-peroxidázt (HRP) adunk a perfuzátumhoz a többi szondában az in vivo H2O2 termelés mérésére. Ezután három húszperces dializátummintát veszünk a következő 60 percben, hogy ezeket a méréseket szuperoxid-diszmutáz nélkül végezzük. 3. fázis: 10 U/mL szuperoxid-diszmutázt (SOD) adunk az Amplex UltraRed/HRP-t tartalmazó perfuzátumokhoz. Ezt követően három húszperces dializátummintát veszünk a következő 60 percben, hogy mérjék az SNP, 1 mM apocinin, 100 nM MitoTempo, 100 nM MitoTempo+Apocynin, 100 nM GKT 137831 vagy 100 nM GKT 137831 hatását a 31+Apocyn8 hiányában. GYEP. 4. fázis: A 2-7 szondákban lévő perfuzátum oldatokat ezután úgy módosítják, hogy tartalmazzák a kontrolloldatot plusz 50 mM Ach-t (az endotéliumfüggő változások meghatározásához), vagy 50 mM ACh-t + 1 mM apocinint, 100 nM MitoTempo-t, 100 nM MitoTempo+-t. Apocinin, 100 nM GKT 137831 vagy 100 nM GKT 137831+apocinin (annak meghatározására, hogy a NADPH-oxidáz vagy a mitokondriális ROS termelés gátlása javítja-e az endotélium-függő választ). A szondákat ezután 60 percig perfundáljuk, hogy lehetővé tegyük a helyi környezettel való kiegyensúlyozást. Ezt követően három tízperces mintát veszünk a következő 30 percben, hogy meghatározzuk az ACH tápanyagáramlási hatásait NADPH-oxidáz vagy mitokondriális ROS-gátlás jelenlétében és hiányában. Minden egyes mintánál, ahol Amplex UltraRed-et és HRP-t adnak a perfúziós közeghez, 30 µL dializátumot azonnal megmérünk H2O2-re a laboratóriumi fluorométerben. Minden olyan mintánál, ahol véráramlást mérnek, a dializátumot 4 °C-on tárolják, és 24 órán belül megvizsgálják az etanolt (véráramlás/mikrovaszkuláris csere szempontjából). Minden perfuzátum és dializátum védve lesz a fénytől.

Mikrodialízis etanol kiáramlás/beáramlás arány A perfúziós közegben etanolt (5 mM) kell tartalmazni a tápanyag-véráramlás/mikrovaszkuláris csere nyomon követésére a mikrodialízis szonda területén, amint azt korábbi publikációink 30-32.

A csúcs aerob kapacitás meghatározása (edzés előtt és után):

Minden alany standardizált maximális terhelési tesztet hajt végre futópadon a vizsgálatba való beiratkozáskor, majd ismét az edzésprogram befejezése után. Az alanyok egyénileg állítják be a sebességet és a dőlésszöget (3-6 km·óra-1, 0-5%) 5 perces bemelegítési időszak alatt. A bemelegítési időszak után az alany lejárt O2- és CO2-szintjét nyílt áramkörű spirometriával (TrueOne 2400; Parvomedics; Salt Lake City, UT) folyamatosan monitorozzák. A VO2peak tesztet egy rámpa protokoll segítségével hajtják végre, ahol a sebesség állandó lesz, és a lejtőt kétpercenként 2%-kal növelik, amíg el nem érik a VO2csúcsot. A kezdősebességet a bemelegítési sebesség és a pulzusszám alapján egyénileg állítjuk be, azzal a szándékkal, hogy 8-12 percen belül elérjük a VO2csúcsot.

Edzési protokoll Minden résztvevő hetente háromszor végez aerob intervallum edzést, nem egymást követő napokon nyolc héten keresztül. A gyakorlat séta/futásból áll egy lejtőn futópadon. Az alanyok 10 percig melegítenek a maximális pulzusszám 70%-án (HRmax a VO2csúcs teszt során meghatározott értéknél), mielőtt négy 4 perces intervallumot hajtanak végre a HRmax 90%-ánál, 3 perces aktív regenerálódással a HRmax 70%-ánál az intervallumok között és 5 perces lehűlési periódus, ami 40 perces teljes edzésidőt eredményez.

A testösszetétel meghatározása A zsírmentes tömeget, a zsírtömeget és a testzsír százalékos arányát kettős energiás röntgenabszorpciós módszerrel határozzák meg (DXA; GE Lunar Prodigy Advance, Madison WI). A testtömeg-index (BMI: kg/m2) kiszámításához meg kell mérni a testtömeget és a magasságot. A minimális derék- és maximális csípőkörfogatot is megmérik, hogy potenciálisan kovariánsként használják fel a statisztikai elemzésekben a w/h arány és a derékkörfogat és a kardiometabolikus betegségek kockázatával való kapcsolata miatt.

Az oxidatív stressz izommarkerei:

Ezért a biopsziát nyugalmi állapotban veszik az edzés előtt és után azoknál a résztvevőknél, akik beleegyeznek a biopsziás eljárásba. Perkután izombiopsziát vesznek a quadriceps femoris izomcsoport vastus lateralisából (a javasolt gyakorlati edzéshez alkalmazkodva) steril eljárásokkal és helyi érzéstelenítés (1% lidokain) alkalmazása után.