Vasodilatação periférica em humanos obesos (ObeseDilate)

Este estudo começou inicialmente em junho de 2011 (IND 122211). O Objetivo 1 original foi concluído e mostrou que os grupos magros e obesos não diferiram na dilatação dependente do endotélio (EDD) e nas respostas de dilatação do exercício. O Objetivo 2 original dependia de haver uma diferença entre os grupos de magros e obesos no Objetivo 1 e, portanto, não foi perseguido.

Os investigadores agora planejam continuar este estudo avaliando 2 objetivos adicionais que são consistentes com o propósito original do estudo e são discutidos abaixo:

Prevê-se que a crescente população de adultos obesos crie uma grande carga de saúde pública nas próximas décadas. Humanos obesos também exibem capacidade de exercício reduzida e menor fluxo sanguíneo muscular. O objetivo geral deste programa de pesquisa é investigar as alterações relacionadas à obesidade na função microvascular que contribuem para o fluxo sanguíneo muscular prejudicado. Esta proposta visa testar diretamente o controle vascular em artérias de resistência do músculo esquelético humano em humanos em exercício. Os pesquisadores se propõem a estudar adultos obesos mais jovens, sem confundir os efeitos da idade, síndrome metabólica ou diabetes - antes que os efeitos negativos da obesidade possam exercer seu impacto negativo total. A hipótese geral é que a dilatação dependente do endotélio (EDD) e a vasodilatação funcional (exercício) são prejudicadas por meio do afastamento da biodisponibilidade do óxido nítrico e uma mudança em direção ao aumento da dependência da vasodilatação mediada pelo potássio (K+).

Objetivo primário Determinar se o papel da vasodilatação mediada por K+ difere entre adultos magros e obesos.

Objetivos Objetivo 1: Testar a hipótese de que a obesidade induz uma alteração do fenótipo endotelial que cria um ambiente para EDD e disfunção do exercício. Os pesquisadores propõem que a obesidade altera as enzimas endoteliais, o que ajuda a explicar as mudanças mecanísticas na vasodilatação.

Objetivo 2: Testar a hipótese de que a obesidade provoca vasodilatação dependente do endotélio (EDD) e vasodilatação funcional devido à sinalização funcional alterada do canal de potássio. Os investigadores propõem que a função do canal de potássio (K+) é responsável por diferenças inexplicadas na EDD e na vasodilatação funcional. Mais especificamente, os pesquisadores levantam a hipótese de que a inibição da hiperpolarização mediada por K+ (Inward Rectifying K+ channels-KIR) identificará mecanismos vasodilatadores diferenciais entre adultos magros e obesos.

Concepção do estudo e visão geral dos procedimentos Este estudo foi concebido para testar o controle cardiovascular em seres humanos clinicamente saudáveis. Haverá 2 ensaios experimentais separados, cientificamente distintos, que serão conduzidos em indivíduos magros e obesos: 1) EDD ou 2) Vasodilatador de início rápido (ROV), que estuda o aumento imediato do fluxo sanguíneo no início do exercício.

Procedimentos comuns entre os protocolos: Após a triagem para determinar a elegibilidade, os indivíduos visitam o laboratório para uma visita de estudo de EDD ou vasodilatador de início rápido (ROV). Todos os procedimentos de pré-triagem e pré-visita serão idênticos. Um médico colocará um cateter arterial braquial no braço não dominante para infusão local de medicamento. Alterações no fluxo sanguíneo serão quantificadas por ultrassom Doppler na artéria braquial. O monitoramento da hemodinâmica do indivíduo (frequência cardíaca, pressão arterial, oxigênio no sangue) é idêntico.

Experimentos EDD: Os agonistas EDD são drogas que causam vasodilatação para aumentar o fluxo sanguíneo temporariamente. Os investigadores usarão 4 agonistas diferentes para testar a função EDD de várias perspectivas. Após infusões de agonistas de EDD de controle, os indivíduos repetirão os agonistas de EDD sob condições de inibição de canal de K+ e novamente sob canais de K+ mais óxido nítrico e inibição de prostaglandina. Esta última fase do estudo visa testar mecanismos vasodilatadores compensatórios/redundantes agudos. Esses ensaios envolverão a infusão de agonistas endoteliais, com e sem inibição de mecanismos vasodilatadores específicos. Os agonistas incluem: ATP, Bradicinina (BK), Isoproterenol (ISO) e Acetilcolina (Ach), serão infundidos 3 vezes cada (ordem aleatória). Os agonistas serão infundidos nas seguintes condições: 1) Sozinhos (controle) 2) em combinação com Cloreto de Bário (BaCl2) 3) em combinação com BaCl2, L-N-monometil Arginina Acetato (L-NMMA) e Cetorolaco. Os agonistas de EDD causam um aumento temporário no fluxo sanguíneo do antebraço, que retorna à linha de base minutos após o término da infusão. Os antagonistas (BaCl2, L-NMMA e cetorolaco) provavelmente reduzirão as respostas EDD aos agonistas e também podem reduzir o fluxo sanguíneo do antebraço em repouso ou aumentar a pressão arterial (por exemplo, L-NMMA pode diminuir o fluxo sanguíneo do antebraço em 30-50% e aumentar a PA em 5-10 mmHg). Toda a visita de estudo do EDD será de aproximadamente 5 horas (1 hora de configuração e 4 horas de procedimentos experimentais). O protocolo EDD é descrito aqui:

Drogas (aprovação IND) são usadas para testar a função vascular da ciência básica e mecanismos associados em voluntários saudáveis. Drogas não usadas para melhorar uma condição de saúde.

Drogas: acetilcolina, isoproterenol, bradicinina, adenosina trifosfato, cloreto de bário, L-N-monometil arginina acetato, cetorolaco.

1. 5 minutos de infusão salina juntamente com 2 minutos de infusão de ATP,
2. Lavagem de 10 minutos,
3. 5 minutos de solução salina juntamente com 2 minutos de infusão de BK,
4. Lavagem de 10 minutos,
5. 5 minutos de solução salina juntamente com 2 minutos de infusão ISO,
6. Lavagem de 10 minutos,
7. 5 minutos de infusão salina juntamente com 2 minutos de infusão de ACh,
8. Lavagem de 10 minutos,
9. 5 minutos de infusão de BaCl2 e 2 minutos de infusão de ATP,
10. Lavagem de 10 minutos,
11. 5 minutos de infusão de BaCl2 juntamente com 2 minutos de infusão de ACh,
12. Lavagem de 10 minutos,
13. 5 minutos de infusão de BaCl2 juntamente com 2 minutos de infusão de ISO,
14. Lavagem de 10 minutos,
15. 5 minutos de infusão de BaCl2 juntamente com 2 minutos de infusão de BK,
16. Lavagem de 10 minutos,
17. 10 minutos de infusão de L-NMMA e cetorolaco (infusão contínua durante o restante do protocolo), juntamente com 5 minutos de infusão de BaCl2 e 2 minutos de infusão de ACh,
18. Lavagem de 10 minutos,
19. 5 minutos de infusão de BaCl2 juntamente com 2 minutos de infusão de ISO,
20. Lavagem de 10 minutos,
21. 5 minutos de infusão de BaCl2 juntamente com 2 minutos de infusão de ATP,
22. Lavagem de 10 minutos,
23. 5 minutos de infusão de BaCl2 juntamente com 2 minutos de infusão de BK.

Experimentos de ROV: Após controlar as contrações musculares do antebraço único, os sujeitos repetirão as contrações únicas sob condições de inibição do canal de K+ e novamente sob o canal de K+ mais óxido nítrico e inibição de prostaglandina. Esta última fase do estudo visa testar mecanismos vasodilatadores compensatórios/redundantes agudos. Este teste consiste em três séries de 6 contrações musculares singulares (três a 30%, três a 60% do esforço máximo), cada contração durando menos de 3 segundos com ~ 90s de descanso entre elas. Essas contrações únicas evocam um aumento robusto (aumento de 100-600%) e rápido (3-6 batimentos cardíacos após a contração) no fluxo sanguíneo que retorna ao normal normalmente em cerca de 30 segundos. Essa resposta rápida e robusta é o motivo pelo qual essas contrações musculares únicas são denominadas "Vasodilatação de início rápido". 3 minutos de descanso antes de cada tentativa permitirá medições de linha de base e carregamento de inibidores de vasodilatação mediada por K+. Durante esses 3 minutos, os indivíduos realizarão uma única contração em 15, 30 e 45 segundos do período de carga/descanso de 3 minutos para facilitar a entrega da droga aos tecidos ativos (isso adiciona 18 contrações adicionais. A primeira série experimental de contrações simples será concluída sem drogas (controle salino). Em seguida, uma infusão de ATP (sem exercício) também será usada para testar a eficácia farmacológica do inibidor subsequente (BaCl2). A primeira infusão de ATP será realizada sem outras drogas. Em seguida, uma segunda série de contrações simples será realizada com infusão de BaCl2. Isso é seguido por uma segunda infusão de ATP para determinar a eficácia do BaCl2. O conjunto final de contrações únicas começará e será realizado com infusão simultânea de todos os três inibidores (BaCl2, L-NMMA e Ketorolac). Esta última fase do estudo visa testar mecanismos vasodilatadores compensatórios/redundantes agudos. Os estudos de ROV (exercício) serão de aproximadamente 4 horas (1 hora de configuração e 3 horas de procedimentos experimentais). O protocolo ROV é descrito aqui:

Drogas: adenosina trifosfato, cloreto de bário, L-N-monometil arginina acetato, cetorolaco

1. 3 contrações musculares durante 3 minutos de infusão salina seguidas por 3 contrações musculares adicionais,
2. Repetir 3 contrações musculares durante 3 minutos de infusão salina seguida de 3 contrações musculares adicionais,
3. Lavagem de 10 minutos,
4. Dois minutos de infusão de ATP,
5. Lavagem de 10 minutos,
6. 3 contrações musculares durante 3 minutos de infusão de BaCl2 seguidas por 3 contrações musculares adicionais,
7. 3 contrações musculares durante 3 minutos de infusão de BaCl2 seguidas por 3 contrações musculares adicionais,
8. Lavagem de 10 minutos,
9. Infusão de BaCl2 (3 minutos) e ATP (2 minutos),
10. Lavagem de 10 minutos,
11. 3 contrações musculares durante a infusão de BaCl2 (3 minutos) e infusão de L-NMMA e cetorolaco (5 minutos) seguidas por 3 contrações musculares adicionais,
12. L-NMMA e cetorolaco serão infundidos durante o restante do protocolo em uma dosagem mais baixa
13. 3 contrações musculares durante a infusão de BaCl2 (3 minutos) e L-NMMA e cetorolaco (5 minutos), seguidas de 3 contrações musculares adicionais.

Objetivo 3: Testar a hipótese de que a obesidade induz uma alteração do fenótipo endotelial que cria um ambiente para EDD e disfunção do exercício. Propomos que a obesidade altera as enzimas endoteliais que ajudam a explicar as mudanças mecanísticas na vasodilatação.

Objetivo 4: Testar a hipótese de que a obesidade provoca EDD alterada e vasodilatação funcional devido à sinalização funcional alterada do canal de potássio. Propomos que a função do canal de K+ seja responsável por diferenças inexplicadas na EDD e na vasodilatação funcional. Mais especificamente, levantamos a hipótese de que a inibição da hiperpolarização mediada por K+ (através de canais retificadores internos de K+ (KIR)) identificará mecanismos vasodilatadores diferenciais entre adultos magros e obesos.