뇌혈관 제어 메커니즘

소개 MetSyn의 인슐린 저항성이 뇌혈관 질환(CVD) 및 뇌졸중의 위험을 증가시킨다는 것은 널리 받아들여지고 있습니다. 또한 MetSyn은 인지 장애 및 신경퇴행성 질환의 위험 증가와 관련이 있습니다. MetSyn에서 나쁜 뇌혈관 건강의 강력한 연관성에도 불구하고, 인간의 급성 인슐린 급증에 대한 뇌혈류(CBF) 반응은 대부분 미개척 상태로 남아 있습니다. 인슐린에 반응하는 뇌혈관 기능 장애 및 CBF를 약화시키는 잠재적인 메커니즘은 뇌졸중 및 CVD의 병태생리학의 중심 토대를 강조할 수 있을 뿐만 아니라 MetSyn을 가진 노인과 밀접하게 관련된 인지 저하를 이해하는 데 중요한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 따라서 인슐린 매개 뇌혈관 조절 메커니즘을 확립하는 것은 MetSyn에서 사망률을 줄이는 데 중요할 뿐만 아니라 뇌 건강을 유지하는 데에도 매우 중요할 수 있습니다. 인슐린 매개 혈관 확장은 주로 혈관 내피 의존 과정입니다. 동물 모델을 사용한 우아한 실험은 인슐린 저항성이 6개의 내피 신호 경로를 방해하며, 가장 강력한 증거는 산화질소(NO) 혈관 확장 및 과장된 엔도텔린(ET-1) 수축을 암시합니다. 문헌에 따르면 MetSyn에서 인슐린의 급증은 혈관 수축과 대뇌 관류 저하로 이어집니다. 이러한 결과는 문헌에 보고된 변화 없음 또는 인슐린 매개 혈관확장 및 CBF 증가와는 방향이 반대입니다. 증거는 산화질소 합성 효소(NOS)의 결합되지 않은 기능이 NO, 반응성 산소 종 및 ET-1 사이의 불리한 균형을 초래한다는 것을 시사합니다. 일반적으로 혈관 내피의 인슐린 수용체 자극은 NOS가 NO를 생산하여 혈관확장 및 ET-1 억제를 일으키는 환경을 제공해야 합니다. 대신, MetSyn에서 인슐린은 혈관수축제 ET-1을 더 크게 자극하는 반면, NOS는 결합되지 않고 생성된 NO를 제거하는 더 많은 반응성 산소 종을 생성하여 혈관확장보다는 더 큰 혈관수축제 신호를 유도합니다.

특정 목표/연구 목표

구체적인 목표:

중심 가설은 확장기의 손실과 수축기 신호의 획득으로 인해 대사 증후군에서 인슐린의 혈관 확장 작용이 이미 손상되었다는 것입니다. 인슐린에 대한 대뇌 혈관 확장은 주로 내피 의존적입니다. 동물 모델의 새로운 증거는 인슐린 저항성이 잠재적 표적이 될 수 있는 최소 6개의 내피 신호 경로를 방해함을 시사하며, 이 제안은 MetSyn에서 CBF를 감소시킬 가능성이 가장 높은 두 가지에 초점을 맞춥니다: 1) 산화질소(NO) 혈관 확장의 손실 및 2) 과장 엔도텔린(ET-1) 수축. 이 실험은 세 가지 구체적인 목표를 다룰 것입니다.

목표 1: 인슐린의 생리적 급증이 젊은 성인에서 CBF를 급격히 증가시키지만 MetSyn을 가진 성인은 역설적인 인슐린 매개 혈관 수축을 보인다는 가설을 테스트합니다.

목표 2: MetSyn에서 열악한 CBF의 원인이 되는 주요 메커니즘이 NO 및 ET-1 신호의 변화라는 가설을 테스트합니다. 특히, 건강한 대조군에서 NO는 ET-1 수축이 거의 또는 전혀 없이 강력한 확장을 중재합니다. 대조적으로, MetSyn을 가진 성인은 결합되지 않은 NO 합성 효소(NOS)와 과장된 ET-1 수축을 나타냅니다.

목표 3: CBF의 인슐린 조절이 지역적으로 구별된다는 가설을 테스트하기 위해(예: ACA 또는 바닥보다 MCA 반응성) 및 IR의 부정적인 영향은 지역적으로 유사합니다.

가설:

• 대사 증후군이 있는 성인은 OGTT에 대한 반응으로 감소된 대뇌 혈관 확장을 보일 것입니다.
• NOS 억제는 희박한 대조군에서 CBF 반응(Δ CVC/Δ 인슐린)을 대사 증후군 수준으로 감소시키는 반면 대사 증후군에서는 CBF 반응을 증가시켜 대사 증후군이 NOS 기능과 결합하지 않음을 시사합니다.
• ET-1 억제는 마른 대조군과 대사 증후군에서 CBF 반응(Δ CVCi(Cerebral Vascular Conductance Index)/Δ 인슐린)을 증가시킬 것입니다. 그러나 대사 증후군에서는 훨씬 더 증가합니다.
• MCA는 다른 대뇌 동맥보다 인슐린 급증에 더 반응합니다.

연구 종점: 포도당 소비 후 혈액 내 인슐린 농도 변화에 대한 대뇌 혈관 전도도(CVC, ml/min/100mmHg)의 변화.

피험자 60명(그룹당 30명)을 모집합니다. 적격성 결정은 두 단계로 진행됩니다. 첫 번째 단계는 모든 참가자가 선별 방문 자격이 있는지 확인하기 위해 초기 선별을 완료하는 것입니다. 사전 적격 피험자는 정보에 입각한 동의 및 정식 심사를 위해 연구실에 초대됩니다.

연구 실험실에서 스크리닝 방문 중에 피험자는 정보에 입각한 동의서, 병력 설문지, MRI 안전 선별 양식 및 신체 활동 설문지를 작성합니다. 신장, 체중, 혈압, 허리와 엉덩이 둘레도 측정됩니다. 또한 적격성을 결정하기 위해 포도당 및 지질 검사를 위해 정맥혈 샘플을 채취합니다. 스크리닝 방문에서 요약된 배제 기준에 포함되거나 포함되지 않는 이상 또는 참여 금기 사항이 있는 것으로 밝혀지면 잠재적 피험자는 참여가 허용되지 않습니다. 요약하면 피험자는 실험실 내 스크리닝 방문 중에 다음 활동을 경험하게 됩니다.

방법 초기 스크리닝 및 스크리닝 방문 후, 이 연구에 참여하려면 2개의 개별 MRI 연구 방문(위약으로 식염수 주입, NOS를 억제하기 위한 L-NMMA 주입 또는 경구 암브리센탄(남성 참가자만 해당), ET를 억제하기 위한 유당 위약 경구 투여)이 포함됩니다. -1). 피험자는 통계적 능력을 유지하는 데 필요한 피험자 수에 따라 실험 조건(위약/L-NMMA 또는 위약/Ambrisentan)으로 안내됩니다. Ambrisentan 시험의 경우 태아에 대한 약물의 잠재적 유해 영향으로 인해 피험자는 남성이어야 합니다. 실험 조건 그룹이 할당되면 약물 주문(위약/약물)이 무작위로 할당되고 균형 잡힌 단일 맹검 방식으로 수행됩니다. 실험 절차는 약물 주입을 제외하고 모든 테스트 일에 동일합니다. 방문할 때마다 피험자는 MRI 스캐너에 있는 동안 심장 박동수, 혈압, 호기말 이산화탄소 및 불리한 증상(피험자의 느낌)에 대한 구두 의사소통을 모니터링합니다.

임신 테스트: 모든 여성 피험자는 연구 방문(위약 또는 약물) 전에 각 연구 방문 시에 임신하지 않았음을 확인하기 위해 소변 임신 테스트에서 음성이어야 합니다. 여성은 임신 테스트 결과가 음성이더라도 Ambrisentan 시험에 배정되지 않습니다.

정맥 천자 혈액 샘플: 스크리닝 방문 동안 공복 혈당, 혈청 지질에 대해 분석하기 위해 정맥 천자를 사용하여 혈액(최대 20ml)을 채취합니다.

피험자는 운동, 카페인 및 NSAIDS를 삼가고 모든 실험을 시도하기 전에 ≥ 10시간 동안 금식합니다.

정맥 카테터: 숙련된 직원이 두 개의 정맥 카테터를 배치합니다. 카테터는 쉽게 접근할 수 있도록 가장 적합한 팔 정맥에 배치됩니다. 그러나 두 연구 방문 각각에 대해 하나는 전주와(주입)에, 다른 하나는 반대쪽 팔의 전주와, 손 또는 손목 정맥(혈액 샘플)에 배치됩니다. 혈액 샘플링 IV 카테터는 포도당과 인슐린의 농도를 측정하고 염증 및 산화 스트레스의 마커를 측정하기 위해 각 연구 방문 동안 특정 시점에서 최대 15mL의 혈액 샘플을 채취하는 데 사용됩니다. 모든 절차는 각 시험 동안 동일합니다(위약/L-NMMA/BQ123). MRI 스캔 시간의 작은 변동으로 인해 대략적인 특정 시점은 다음과 같습니다.

• 기준선, 기준선 PC VIPR 스캔 이전
• PC VIPR 스캔 전 OGTT 후 1
• PC VIPR 스캔 전 OGTT 후 2
• PC VIPR 스캔 전 OGTT 후 3
• PC VIPR 스캔 전 OGTT 후 4
• PC VIPR 스캔 전 5 OGTT 후
• PC VIPR 스캔 전 OGTT 후 6
• PC VIPR 스캔 전 7 OGTT 후
• PC VIPR 스캔 전 OGTT 후 8
• PC VIPR 스캔 전 OGTT 후 9

정맥내 주입:

I. NOS 억제: L - NMMA는 혈관 생리학 연구에 사용되는 강력한 비선택적 NOS 억제제입니다. L-NMMA는 실험 기간 동안 3 mg/kg 체중/시간 볼루스(10분 이상)로 주입한 다음 1 mg/kg/hr의 유지 주입을 합니다. L - NMMA의 전신 전달은 운동 중에 관찰된 범위 내에서 ~8-15mmHg의 혈압을 상승시키는 것으로 나타났습니다.

II. 위약: 위약 주입 속도는 피험자의 가장 최근 선별 체중을 사용하여 L-NMMA 주입에 대한 동일한 공식을 사용하여 결정됩니다. 이상적으로 식염수는 해당 약물 방문과 동일한 속도와 양으로 주입됩니다. 그러나 재선별되고 체중 변화가 있는 피험자는 L-NMMA 주입 속도와 약간 다른 식염수 주입 속도를 가질 수 있습니다.

식염수와 약물 주입 속도의 약간의 차이는 피험자가 받는 식염수의 양에 이미 가변성이 있기 때문에 과학적인 관점에서 중요하지 않습니다. 왜냐하면 식염수는 혈액을 채취할 때마다(최대 10 채혈).

ET-1 - 억제 연구(대조군 15개, MetSyn 15개)(암브리센탄 암):

I. ET-1 억제: Ambrisentan은 ETA 수용체의 길항제입니다. 피험자는 OGTT 90-150분 전에 알약 형태의 Ambrisentan 10mg을 받게 됩니다. 이 계열의 약물은 당뇨병, 비만 및 고혈압에서 ET-1 신호를 연구하는 데 사용되었습니다(Bruno, Sudano, Ghiadoni, Masi, & Taddei, 2010; Lteif, Vaishnava, Baron, & Mather, 2007; Mather, Mirzamohammadi, Lteif , Steinberg, & Baron, 2002). ETA 수용체는 MetSyn 환자의 과도한 수축을 매개할 가능성이 가장 높습니다. Ambrisentan은 구두로 복용합니다. 엔도텔린 길항제의 전신 전달은 고혈압 환자에서 수축기 혈압 4.5±10 mmHg 및 확장기 혈압 3 ± 7.5 mmHg를 감소시키는 만성 투여 시에 나타났으며 비만 환자의 평균 동맥압은 변경하지 않았습니다(Bruno et al., 2010; Mather et al., 2010; Spratt 외, 2001).

II. 위약: Ambrisentan과 크기 및 모양이 유사한 위약 알약이 위약 대조군으로 사용됩니다.

자기 공명 영상(MRI): 3테슬라 MRI를 사용하여 연구 방문 전체에 걸쳐 지정된 시점(기준선 및 치료 조건 동안)에서 대뇌 혈류를 정량화하고 대뇌 혈관 구조를 포착합니다. 조영제는 언제든지 사용하지 않습니다. 피험자는 초기 기준선 스캔과 실험 시험 중에 스캐너에 있게 됩니다. 모든 스캐닝은 실험 시험의 제안된 타임라인에서 수행됩니다. 스캐너에 있는 동안 피험자는 심박수, ECG, 호기말 이산화탄소(CO2) 및 혈압을 모니터링합니다. 스캐너는 대상 모니터로 수집되는 호기말 CO2를 제외하고 이 데이터를 수집할 수 있습니다. 임상 목적으로 일반적으로 얻은 표준 펄스 시퀀스(로컬라이저, 혈관 해부학을 위한 표준 MR 혈관조영술(조영제 없음), 속도 인코딩 측정을 위한 2D 위상차 MRI) 외에 a.s.o.; 'basic sequence'), University of Wisconsin-Madison에서 개발한 획득 방식이 사용됩니다. 이 체계인 PC VIPR(위상 대비 매우 과소 샘플링된 등방성 프로젝션 재구성)은 상당히 짧은 스캔 시간에 3방향 속도 인코딩 및 높은 공간 해상도로 체적 데이터 세트를 획득하는 기능이 독특합니다. 이 연구에 사용된 모든 펄스 시퀀스는 FDA에서 설정한 dB/dt에 대한 현재 지침 내에서 유지되도록 설계되었습니다.

경구 포도당 내성 검사(OGTT): 피험자는 5분 이내에 포도당 75g이 포함된 탈이온 증류수(300ml)를 마십니다. 이것은 OGTT의 표준 관리입니다.

재등록: 연구를 완전히 완료한 남성 피험자는 재등록을 선택하고 참여하지 않은 연구 부분을 완료할 수 있습니다. 피험자는 적격성을 결정하기 위해 재선별될 것이며 연구 완료로부터 최소 1주 후에 분리될 것입니다. 또한 그들은 L-NMMA 또는 Ambrisentan(연구의 다른 부분에서 완료하지 않은 것)에만 참여하며 통제/식염수 방문을 반복할 필요가 없습니다.