De rol van autofagie bij diabetes type 2 Microvasculaire disfunctie

Het is algemeen aanvaard dat endotheliale disfunctie voorafgaat aan openlijke hart- en vaatziekten en een fundamentele gebeurtenis is in de ontwikkeling van atherosclerose. De endotheliale functie wordt vaak beoordeeld door flow-gemedieerde dilatatie (FMD), een fysiologische reactie op schuifspanning langs het endotheel die vasodilatatie veroorzaakt door afgifte van stikstofmonoxide (NO) in grote en kleine bloedvaten. In aanwezigheid van coronaire hartziekte (CAD) wordt de NO-productie verminderd en wordt FMD verminderd in de geleidingsslagaders. In de microcirculatie blijft MKZ echter behouden, maar er is een compenserende verschuiving van NO naar waterstofperoxide (H2O2) als bemiddelaar van deze dilatatie. Het laboratorium van de onderzoekers heeft eerder verschillende signaalroutes geïdentificeerd, waaronder autofagie, die betrokken zijn bij het reguleren van de omschakeling in het dilatatiemechanisme van NO naar H2O2 met behulp van ex vivo geïsoleerde arteriole-preparaten in CAD. In deze proef onderzoeken de onderzoekers de mogelijke rol van autofagie als mechanisme waardoor deze omschakeling plaatsvindt in een populatie die risico loopt op hart- en vaatziekten. Macroautofagie (hierna autofagie genoemd) is een schaalbaar proces dat is ontworpen om beschadigde organellen te recyclen via zure hydrolasen in lysosomen om de homeostase te behouden. De grondgedachte voor het onderzoeken van een rol voor autofagie komt voort uit gegevens in gekweekte endotheelcellen die aantonen dat autofagie GEEN biologische beschikbaarheid en productie van reactieve zuurstofspecies (ROS) kan reguleren. Remming van belangrijke autofagie-eiwitten vermindert NO-productie en verhoogt ROS-endotheelcellen worden blootgesteld aan schuifspanning, markers van autofagie nemen toe, samen met een toename van NO-productie. De onderzoekers hebben onlangs aangetoond dat autofagische flux wordt onderdrukt als reactie op schuifspanning in arteriolen van patiënten met CAD in vergelijking met gezonde controles. Deze ziekte-geassocieerde vermindering van autofagische flux verhoogt de afgifte van H2O2 uit de mitochondriën als reactie op schuifspanning. Activering of onderdrukking van autofagie in respectievelijk CAD en gezonde arteriolen schakelt het dilatatiemechanisme om (activering in CAD schakelt over naar NO; repressie in gezonde controles schakelt over naar H2O2). Gezamenlijk speelt microvasculaire autofagische flux een sleutelrol bij het integreren van cellulaire signalen in het endotheel om de microvasculaire gezondheid en functie te reguleren als reactie op schuifspanning bij openlijke hart- en vaatziekten. De primaire cellulaire mechanismen voor deze pathologische omschakeling in het vaatverwijdende mechanisme en de relevantie ervan in andere risicopopulaties (bijv. Diabetes mellitus type 2; T2DM) blijven onduidelijk.

Hyperglykemie, diabetes mellitus type 2 en microvasculaire functie T2DM, een chronische stofwisselingsziekte, is een onafhankelijke risicofactor voor hart- en vaatziekten. Hyperglykemie is een kenmerk van T2DM en zowel T2DM als hyperglykemie zijn onafhankelijk gekoppeld aan endotheeldisfunctie. Hoewel hyperglykemie bij T2DM vaak goed onder controle kan worden gehouden met medicatie, blijven schadelijke microvasculaire gevolgen zoals diabetische neuropathie en cardiomyopathie bestaan, en vertonen T2DM-patiënten verminderde microvasculaire endotheelafhankelijke dilatatie. Terwijl ex vivo ondervraging van vaatverwijdende mechanismen mechanistisch inzicht geeft in microvasculaire controle, vertegenwoordigt het gebrek aan vertaling naar in vivo modellen een grote leemte in kennis. De onderzoekers hebben een onderzoeksstrategie ontwikkeld om deze leemte in het onderzoek direct te bestuderen en op te vullen, waarbij belangrijke vragen worden beantwoord over de verandering in endotheliale mediatoren die optreedt bij hart- en vaatziekten in menselijk weefsel. T2DM en blootstelling aan hoge glucose (HG) zijn geassocieerd met verminderde cutane microvasculaire endotheliale functie ex vivo en in vivo. Het mechanisme waardoor deze reductie optreedt, is echter onduidelijk. Bovendien is het niet bekend of blootstelling aan hoge glucose alleen, of de aanwezigheid van T2DM geassocieerd zijn met een omschakeling in het mechanisme van microvasculaire verwijding naar schuifspanning. Het begrijpen en vertalen van ex vivo bevindingen naar in vivo settings zal inzicht geven in de pathologie van de ziekte en nieuwe benaderingen om T2DM microvasculaire disfunctie te verbeteren.

Gezien het belangrijke verband tussen T2DM/HG-geïnduceerde microvasculaire disfunctie en het risico op toekomstige cardiovasculaire gebeurtenissen, kan stimulatie van autofagische flux beschikbare NO versterken of behouden, met gunstige effecten op de microvasculaire functie bij patiënten met T2DM en als reactie op HG. Het doel van dit voorstel is om de fundamentele rol van autofagie bij het bijdragen aan T2DM microvasculaire disfunctie op een alomvattende manier te onderzoeken. De resultaten van deze studie kunnen bijdragen aan het mechanistische begrip van de progressie van microvasculaire ziekte bij T2DM.

Doel: een mechanistische rol vaststellen voor autofagische flux bij het bijdragen aan T2DM-geassocieerde microvasculaire disfunctie in vivo met behulp van de microcirculatie van de menselijke huid als een nieuw translationeel model.

Hypothese 1: Activering van autofagische flux met trehalose gedurende 2 weken bij T2DM-proefpersonen verbetert de dilatatie van de huid tot endotheelafhankelijke farmacologische agonisten (microdialyse) en lokale thermische hyperemie.

Hypothese 2: Blootstelling aan HG (orale glucose-uitdaging) bij gezonde volwassenen vermindert cutane dilatatie tot endotheliaal-afhankelijke farmacologische agonisten en lokale thermische hyperemie.