Mecanismos de Controle Cerebrovascular

Introdução É amplamente aceito que a resistência à insulina na síndrome metabólica aumenta o risco de doença cerebrovascular (DCV) e acidente vascular cerebral. Além disso, MetSyn está associada a deficiências cognitivas e aumento do risco de doenças neurodegenerativas. Apesar da forte associação de má saúde cerebrovascular em MetSyn, a resposta do fluxo sanguíneo cerebral (CBF) a surtos agudos de insulina em humanos permanece amplamente inexplorada. A disfunção cerebrovascular em resposta à insulina e o(s) mecanismo(s) potencial(is) que atenua(m) o CBF podem não apenas destacar os fundamentos centrais da fisiopatologia do AVC e DCV, mas também fornecer informações importantes para a compreensão do declínio cognitivo fortemente associado a indivíduos mais velhos com SM. Portanto, estabelecer os mecanismos de controle cerebrovascular mediado por insulina não é apenas importante para diminuir a mortalidade na síndrome metabólica, mas pode ser profundamente importante para manter a saúde do cérebro. A vasodilatação mediada pela insulina é em grande parte um processo dependente do endotélio vascular. Experimentos elegantes usando modelos animais sugerem que a resistência à insulina interrompe seis vias de sinalização endoteliais, com a evidência mais forte implicando uma perda de vasodilatação de óxido nítrico (NO) e constrição exagerada de endotelina (ET-1). A literatura indica que na síndrome metabólica, um pico de insulina leva à vasoconstrição e hipoperfusão cerebral. Esses achados são diretamente opostos à ausência de alteração ou à vasodilatação mediada por insulina e ao aumento do FSC relatado na literatura. Evidências sugerem que a função desacoplada da sintase do óxido nítrico (NOS) leva a um equilíbrio desfavorável entre NO, espécies reativas de oxigênio e ET-1. Normalmente, a estimulação do receptor de insulina no endotélio vascular deve fornecer um ambiente no qual a NOS produz NO levando à vasodilatação e inibição da ET-1. Em vez disso, na MetSyn, a insulina estimula o vasoconstritor ET-1 em maior extensão, enquanto a NOS é desacoplada, gerando mais espécies reativas de oxigênio que eliminam o NO gerado, levando a um sinal vasoconstritor maior do que à vasodilatação.

Objetivos Específicos/Objetivos do Estudo

Objetivos Específicos:

A hipótese central é que as ações vasodilatadoras da insulina já estão prejudicadas na síndrome metabólica devido à perda de sinais dilatadores e ganho de sinais constritores. A vasodilatação cerebral à insulina é em grande parte dependente do endotélio. Evidências emergentes em modelos animais sugerem que a resistência à insulina interrompe pelo menos seis vias de sinalização endoteliais que poderiam ser alvos potenciais, e esta proposta se concentra em duas que provavelmente reduzem o FSC na síndrome metabólica: 1) Perda de vasodilatação de óxido nítrico (NO) e 2) Exagerada endotelina (ET-1) constrição. Esses experimentos abordarão três objetivos específicos:

Objetivo 1: Testar a hipótese de que surtos fisiológicos de insulina aumentam agudamente o FSC em adultos jovens, mas adultos com SM apresentam paradoxal vasoconstrição mediada por insulina.

Objetivo 2: Testar as hipóteses de que os principais mecanismos responsáveis ​​pelo mau CBF na MetSyn são mudanças na sinalização de NO e ET-1. Especificamente, em controles saudáveis, o NO medeia dilatação robusta, com pouca ou nenhuma constrição de ET-1. Em contraste, adultos com MetSyn exibem NO sintase desacoplada (NOS) e constrição exagerada de ET-1.

Objetivo 3: Testar a hipótese de que a regulação da insulina do CBF é regionalmente distinta (por exemplo, MCA reativo do que ACA ou basilar), e os efeitos negativos do IR são regionalmente específicos da mesma forma.

Hipóteses:

• Adultos com síndrome metabólica exibirão vasodilatação cerebral reduzida em resposta a um OGTT
• A inibição da NOS reduzirá as respostas CBF (Δ CVC/Δ insulina) em controles magros para níveis de síndrome metabólica, enquanto aumentará as respostas CBF na síndrome metabólica, sugerindo que a síndrome metabólica tem função NOS desacoplada
• A inibição de ET-1 aumentará as respostas CBF (Δ Índice de Condutância Vascular Cerebral (CVCi)/Δ insulina) em controles magros e síndrome metabólica. No entanto, aumentará significativamente mais na síndrome metabólica.
• O MCA será mais reativo aos picos de insulina do que outras artérias cerebrais

Pontos finais do estudo: Mudança na condutância vascular cerebral (CVC, ml/min/100mmHg) em relação à mudança na concentração de insulina no sangue após o consumo de glicose.

Sujeitos Sessenta participantes (30 por grupo) serão recrutados. A determinação da elegibilidade será um processo de duas etapas. A primeira etapa é que todos os participantes completarão uma triagem inicial para determinar se eles se qualificam para a visita de triagem. Indivíduos elegíveis preliminares serão convidados para o laboratório de pesquisa para consentimento informado e triagem formal.

Durante a visita de triagem no laboratório de pesquisa, os participantes preencherão um consentimento informado, um questionário de histórico de saúde, um formulário de triagem de segurança de ressonância magnética e um questionário de atividade física. Altura, peso, pressão arterial e circunferência da cintura e do quadril também serão medidos. Além disso, uma amostra de sangue venoso será coletada para testes de glicose e lipídios para determinar a elegibilidade. Se a visita de triagem revelar que existe uma anormalidade ou contraindicação à participação, que esteja ou não contemplada nos critérios resumidos de exclusão, o potencial sujeito não poderá participar. Em resumo, os participantes experimentarão as seguintes atividades durante a visita de triagem no laboratório:

Métodos Após a triagem inicial e uma visita de triagem, a participação neste estudo envolverá duas visitas separadas de estudo de ressonância magnética (infusão salina como placebo, versus infusão de L-NMMA para inibir NOS OU ambrisentana oralmente (somente participantes do sexo masculino), versus placebo de lactose oral para inibir ET -1). Os indivíduos serão direcionados para uma condição experimental (placebo/L-NMMA ou placebo/Ambrisentan) com base no número de indivíduos necessários para manter o poder estatístico. Para o estudo do Ambrisentan, os participantes devem ser do sexo masculino, devido aos potenciais efeitos nocivos da droga no feto. Uma vez atribuído um grupo de condição experimental, a ordem do medicamento (placebo/droga) será realizada de forma aleatória, contrabalançada e cega simples. Os procedimentos experimentais serão idênticos em todos os dias de teste, com exceção de qual droga será infundida. Ao longo de cada visita, os indivíduos serão monitorados quanto à frequência cardíaca, pressão arterial, dióxido de carbono expirado e comunicação verbal de sintomas adversos (como o indivíduo está se sentindo) enquanto estiver no scanner de ressonância magnética.

Teste de Gravidez: Todos os indivíduos do sexo feminino devem ter um teste de gravidez de urina negativo antes das visitas do estudo (placebo ou medicamento) para garantir que não estejam grávidas no momento de cada visita do estudo. As mulheres não serão designadas para o teste Ambrisentan, mesmo que seu teste de gravidez seja negativo.

Amostra de Sangue por Punção Venosa: Durante a visita de triagem, sangue (até 20 ml) será coletado por punção venosa para análise de glicose em jejum e lipídios séricos.

Os indivíduos se absterão de exercícios, cafeína e AINEs, bem como jejuarão por ≥ 10 horas antes de todos os testes experimentais.

Cateter intravenoso: A equipe treinada colocará dois cateteres intravenosos. A colocação dos cateteres será em qualquer veia do braço considerada mais adequada para facilitar o acesso. No entanto, um será colocado na fossa antecubital (infusão) e um na veia antecubital, mão ou pulso (amostra de sangue) do braço oposto para cada uma das duas visitas do estudo. O cateter IV de amostragem de sangue será usado para coletar amostras de sangue de até 15 mL em pontos de tempo específicos ao longo de cada visita do estudo para medir as concentrações de glicose e insulina, bem como para marcadores de inflamação e estresse oxidativo. Todos os procedimentos são idênticos durante cada ensaio (placebo/L-NMMA/BQ123). Os pontos de tempo específicos, que são aproximados devido a pequenas variações nos tempos de ressonância magnética, são os seguintes:

• Linha de base, antes da varredura PC VIPR de linha de base
• Antes do PC VIPR digitalizar 1 após OGTT
• Antes do PC VIPR scan 2 após OGTT
• Antes do PC VIPR digitalizar 3 após OGTT
• Antes do PC VIPR digitalizar 4 após OGTT
• Antes do PC VIPR digitalizar 5 após OGTT
• Antes do PC VIPR digitalizar 6 após OGTT
• Antes do PC VIPR scan 7 após OGTT
• Antes do PC VIPR digitalizar 8 após OGTT
• Antes do PC VIPR digitalizar 9 após OGTT

Infusão intravenosa:

I. Inibição de NOS: L - NMMA é um potente inibidor não seletivo de NOS usado para estudar a fisiologia vascular. L-NMMA será infundido em bolus de 3 mg/kg de peso corporal/h (durante 10 minutos) seguido por uma infusão de manutenção de 1 mg/kg/h durante o experimento. A entrega sistêmica de L - NMMA demonstrou elevar a pressão arterial ~ 8-15 mmHg, que está dentro da faixa observada durante o exercício.

II. Placebo: As taxas de infusão de placebo serão determinadas usando as mesmas fórmulas para infusão de L-NMMA, usando o peso de triagem mais recente do indivíduo. Idealmente, a solução salina será infundida na mesma taxa e quantidade da consulta de medicamento correspondente. No entanto, os indivíduos que são rastreados novamente e têm uma alteração de peso podem ter uma taxa de infusão de solução salina que difere ligeiramente da taxa de infusão de L-NMMA.

Uma pequena discrepância na taxa de infusão de solução salina e droga é insignificante do ponto de vista científico, pois já existe variabilidade na quantidade de solução salina que o indivíduo recebe, uma vez que é usada para irrigar o IV (1-5 mL) a cada coleta de sangue (até 10 coletas de sangue).

ET-1 - Estudos de inibição (15 controles, 15 MetSyn) (Ambrisentan Arm):

I. Inibição de ET-1: Ambrisentana é um antagonista do receptor ETA. Os indivíduos receberão 10 mg de Ambrisentan em forma de comprimido 90-150 minutos antes do OGTT. Essa classe de medicamentos tem sido usada para pesquisar a sinalização de ET-1 em diabetes, obesidade e hipertensão (Bruno, Sudano, Ghiadoni, Masi, & Taddei, 2010; Lteif, Vaishnava, Baron, & Mather, 2007; Mather, Mirzamohammadi, Lteif , Steinberg e Baron, 2002). Os receptores ETA são os mais prováveis ​​de mediar a constrição excessiva em pacientes com MetSyn. Ambrisentan será administrado por via oral. Demonstrou-se que a administração sistêmica de antagonista da endotelina em dosagem crônica diminui a pressão arterial sistólica 4,5 ± 10 mmHg e diastólica 3 ± 7,5 mmHg em hipertensos e não altera a pressão arterial média na obesidade (Bruno et al., 2010; Mather et al., 2010; Spratt et al., 2001).

II. Placebo: Pílula de placebo semelhante em tamanho e forma ao Ambrisentan será usada como controle de placebo.

Ressonância Magnética (MRI): Uma ressonância magnética de 3 Tesla será usada para quantificar o fluxo sanguíneo cerebral e capturar a estrutura dos vasos cerebrais em pontos de tempo designados durante as visitas do estudo (na linha de base e durante as condições de tratamento). Nenhum agente de contraste será usado em nenhum momento. O sujeito estará no scanner para uma varredura inicial de linha de base e durante os ensaios experimentais. Todas as varreduras serão realizadas no cronograma proposto de ensaios experimentais. Enquanto estiverem no scanner, os indivíduos serão monitorados quanto à frequência cardíaca, ECG, dióxido de carbono expirado (CO2) e pressão arterial. O scanner tem recursos para coletar esses dados, exceto para CO2 expirado, que será coletado com um monitor de assunto. Além das sequências de pulso padrão comumente obtidas para fins clínicos (localizadores, angiografia por RM padrão para anatomia do vaso (sem agente de contraste), RM de contraste de fase 2D para medições codificadas por velocidade), a.s.o.; 'sequências básicas'), um esquema de aquisição desenvolvido na Universidade de Wisconsin-Madison será usado. Este esquema, PC VIPR (reconstrução de projeção isotrópica amplamente subamostrada por contraste de fase) é único em sua capacidade de adquirir conjuntos de dados volumétricos com codificação de velocidade tridirecional e alta resolução espacial em tempos de varredura bastante curtos. Todas as sequências de pulso usadas neste estudo são projetadas para permanecer dentro das diretrizes atuais para dB/dt estabelecidas pelo FDA.

Teste oral de tolerância à glicose (OGTT): O indivíduo beberá água destilada deionizada (300ml) contendo 75 gramas de glicose em 5 minutos. Esta é a administração padrão do OGTT.

Reinscrição: Indivíduos do sexo masculino que concluírem totalmente o estudo terão a opção de reinscrever-se e concluir a ala do estudo da qual não participaram. Os indivíduos serão reavaliados para determinar a elegibilidade e serão separados por pelo menos 1 semana a partir da conclusão do estudo. Além disso, eles participam apenas do L-NMMA ou Ambrisentan (o que não tiverem concluído na outra ala do estudo), não precisarão repetir a visita de controle/salina.