Leptininfusjon og endotel vasomotorisk respons (LIVARM)

Innledning Høy BMI og spesielt fettmasseindeks er assosiert med økt risiko for koronarsykdom og andre kardiovaskulære tilstander, men de underliggende mekanismene er ikke godt forstått. Endoteldysfunksjon går foran åreforkalkning og representerer en viktig kobling mellom fedme og kardiovaskulære hendelser.

Fettvevet produserer cytokiner og hormoner (adipokiner), som i overkant kan fremme kardiovaskulær sykdom ved proinflammatoriske, protrombotiske, dyslipidemiske og aterosklerotiske effekter.

Leptin er et adipokin med pleiotropiske effekter og sirkulerende leptinnivåer er positivt assosiert med mengden kroppsfett. Høye plasmaleptinnivåer (hyperleptinemi) assosieres med utvikling av aterosklerose, hypertensjon og koronararteriesykdom (CAD). Leptin aktiverer spesifikke leptinreseptorer uttrykt, blant annet vev, i vaskulære celler, noe som tyder på at leptin kan delta i utviklingen av endoteldysfunksjon og åreforkalkning.

Nettoeffekten av leptin på vasomotorisk funksjon er imidlertid fortsatt uklar, da både vasodilatasjon og vasokonstriksjon er rapportert. Leptin induserer frigjøring av nitrogenoksid (NO) in vitro og fremkaller endotelavhengig vasodilatasjon hos mus ved å indusere endotelekspresjon av NO-syntase. I tillegg har studier på mennesker vist at leptininfusjon utøver vasodilatasjon. Derimot har andre vist leptin-indusert vasokonstriksjon in vitro og svekket vasodilatasjon hos hunder. Ulike mekanismer har blitt foreslått som forårsaker økt perifer vaskulær motstand, slik som vaskulær betennelse, økt aktivitet i sympatisk nervesystem (SNS), økt endotelin-1 (ET-1) produksjon og redusert nitrogenoksid (NO) biotilgjengelighet.

Hyperleptinemi har vært assosiert med tilstander med endret fibrinolyse, som er vanlig ved diabetes, hjerte- og karsykdommer og fedme. Hvorvidt leptin direkte påvirker den endogene fibrinolytiske funksjonen forblir imidlertid uklart.

Målet med disse studiene var å evaluere rollen til leptin på endotelfunksjonen hos mennesker. For dette formålet ble de vasomotoriske og fibrinolytiske funksjonene vurdert hos friske menn under en tilstand av farmakologisk indusert hyperleptinemi. I en parallell studie ble endotelfunksjonen vurdert hos pasienter med etablert CAD og relatert til plasmaleptinnivåer.

Materialer og metoder

Forsøkspersoner Sytten friske, ikke-røykende mannlige frivillige som ikke tok noen vanlig medisin ble rekruttert i Umeå, Sverige (tre menn deltok både i protokoll 1 og i protokoll 2). Åttitre pasienter med etablert CAD ble rekruttert fra kardiologisk poliklinikk ved Royal Infirmary, Edinburgh, Skottland, og egenskapene til denne kohorten er rapportert tidligere. Disse pasientene hadde stabil angina og hadde tidligere angiografisk dokumentasjon på ≥50 % luminal stenose av minst ett epikardielt koronarkar. Skriftlig informert samtykke ble innhentet fra hvert forsøksperson og studiene ble utført i samsvar med Helsinki-erklæringen.

Venøs okklusjonspletysmografi. Forsøkspersonene avsto fra alkohol i 24 timer og fra mat, tobakk og koffeinholdige drikker i minst 4 timer før hvert studiebesøk. Alle studier ble utført i et stille temperaturkontrollert rom holdt på 22-25 grader Celsius (ºC). En 17-G venekanyle ble satt inn i antecubitalvenen til hver arm, og brachialisarterien til den ikke-dominante armen ble kanylert med en 27-G nål (Cooper's Needle Works Ltd, UK). Bilateral blodstrøm fra underarmen ble målt ved venøs okklusjonspletysmografi ved bruk av kvikksølv-i-silastic strain gauges. Blodtrykk og hjertefrekvens ble målt ved hjelp av et semi-automatisert ikke-invasivt blodtrykksmåler. For å unngå akutte vasomotoriske effekter ble alle medisiner holdt tilbake om morgenen av hver studie.

Studere design

Protokoll 1 I ti friske mannlige frivillige ble rekombinant humant leptin (Sigma-Aldrich, Saint-Louis, Missouri, USA) infundert intraarterielt med stigende doser på 80, 800 og 8000 ng/min (6 minutter hver). Hjertefrekvens, blodtrykk, blodstrøm fra underarmen, leptin, vevsplasminogenaktivator (tPA)-antigen og plasminogenaktivatorhemmer type 1(PAI-1)-antigenkonsentrasjoner ble bestemt ved slutten av hver dose.

Protokoll 2 I en dobbeltblind randomisert crossover-studie fikk ti friske mannlige frivillige intraarterielle infusjoner av enten leptin (800 ng/min) eller saltvann ved to separate anledninger med minst 2 uker mellom besøkene. Underarmens blodstrøm ble målt i de infunderte og ikke-infunderte armene ved baseline og med jevne mellomrom under en times leptin/saltvanninfusjon. Deretter ble fire vasodilatorer infundert samtidig med intraarterielle leptin/saltvanninfusjoner; bradykinin (endotelavhengig vasodilator som frigjør tPA) ved 100, 300 og 1000 pmol/min (Clinalfa Ltd, Sveits), acetylkolin (endotelavhengig vasodilator som ikke frigjør tPA) ved 5, 10 og 20 µg/min (Clinalfa Ltd. , Sveits), natriumnitroprussid (endotel-uavhengig vasodilator) ved 2, 4 og 8 µg/min (David Bull laboratories, UK) og verapamil (endotel-uavhengig vasodilator) ved 10, 30, 100 µg/min (Abbott UK Ltd) i 6 minutter ved hver konsentrasjon. Vasodilatatorer ble infundert i en randomisert rekkefølge med en 15-minutters saltvannsutvaskingsperiode mellom hvert medikament. Verapamil ble alltid administrert på slutten på grunn av dens langvarige vasomotoriske effekter.

Venøst ​​blod ble hentet fra de infunderte og ikke-infunderte armene ved baseline, før og under infusjon av bradykinin, etter 60 minutter og ved slutten av studieprotokollen.

Protokoll 3 Hos pasienter med CAD (n=83) ble bilateral blodstrøm fra underarmen målt før og under intraarterielle infusjoner av substans P (endotelavhengig vasodilator som frigjør tPA) ved 2, 4 og 8 pmol/min (Clinalfa Ltd, Sveits), acetylkolin ved 5, 10 og 20 µg/min (som ovenfor) og natriumnitroprussid ved 2, 4 og 8 µg/min (som ovenfor) i 6 minutter ved hver konsentrasjon. Bradykinin ble ikke administrert fordi mange forsøkspersoner ble behandlet med angiotensin-konverterende enzymhemming, og dette forsterker dets vasodilatatoriske og fibrinolytiske effekter markant. Vasodilatatorene ble administrert i en randomisert rekkefølge med en 15-minutters saltvannsutvaskingsperiode mellom hvert medikament. Venøse blodprøver ble tatt før og under intraarteriell infusjon av substans P for å måle fibrinolytiske markører.

Venøs prøvetaking og analyser Fastende venøse blodprøver ble trukket inn i rør som inneholdt surgjort bufret sitrat eller trinatriumcitrat. Prøver ble samlet umiddelbart på is og sentrifugert ved 2000 g i 30 minutter. Blodplatefritt plasma og serum ble lagret ved -80°C før analysen. Hjerne natriuretisk peptid (BNP), kolesterol og glukosekonsentrasjoner ble bestemt i henhold til klinisk rutine, og høysensitivt C-reaktivt protein (hsCRP) med en svært sensitiv analyse ved bruk av partikkelforsterket immunonfelometri (Behring BN II nefelometer). Plasma leptinkonsentrasjoner ble målt ved å bruke en dobbelt-antistoff radioimmunoassay (Millipore, Billerica, Massachusetts, USA). Intra- og inter-assay variasjonskoeffisienter var mindre enn 5 % ved både lave (2-4 ng/ml) og høye (10-15 ng/mL) leptinkonsentrasjoner. Plasma-tPA- og PAI-1-antigenkonsentrasjoner ble bestemt ved bruk av enzymbundne immunosorbentanalyser (Coaliza®, Chromogenix Ltd) og plasma-tPA-aktivitet ved bruk av en fotometrisk metode (Coatest tPA, Chromogenix Ltd). Variasjonskoeffisientene for fibrinolytiske analyser var 5,9 % og 12 % for henholdsvis tPA-antigen og aktivitet, og 6,2 % for PAI-1-antigen. Estimert nettofrigjøring av tPA (antigen og aktivitet) ble beregnet som tidligere beskrevet etter hver dose bradykinin eller substans P, som produktet av den infunderte underarmens plasmastrøm og forskjellen i plasmanivåer mellom de infunderte og ikke-infunderte underarmene.