Tato studie byla původně zahájena v červnu 2011(IND 122211). Původní cíl 1 byl dokončen a ukázal, že štíhlé a obézní skupiny se neliší v odpovědích na endoteliálně závislou dilataci (EDD) a zátěžovou dilataci. Původní Cíl 2 byl podmíněn existencí rozdílu mezi štíhlou a obézní skupinou v Cíli 1, a proto nebyl realizován.

Zkoušející nyní plánují pokračovat v této studii posouzením 2 dalších cílů, které jsou v souladu s původním účelem studie a jsou popsány níže:

Předpokládá se, že rostoucí populace obézních dospělých bude v příštích několika desetiletích představovat velkou zátěž pro veřejné zdraví. Obézní lidé také vykazují sníženou pohybovou kapacitu a nižší svalový průtok krve. Celkovým cílem tohoto výzkumného programu je zkoumat změny mikrovaskulární funkce související s obezitou, které přispívají ke zhoršenému průtoku krve svaly. Tento návrh usiluje o přímé testování cévní kontroly v odporových tepnách lidského kosterního svalu u cvičících lidí. Výzkumníci navrhují studovat mladší obézní dospělé bez matoucích vlivů věku, metabolického syndromu nebo diabetu – dříve, než se negativní účinky obezity mohou plně projevit. Obecnou hypotézou je, že endotelově závislá dilatace (EDD) a funkční (zátěžová) vazodilatace je narušena posunem od biologické dostupnosti oxidu dusnatého a posunem ke zvýšené závislosti na vazodilataci zprostředkované draslíkem (K+).

Primární cíl Zjistit, zda se úloha K+ zprostředkované vazodilatace liší u štíhlých a obézních dospělých osob.

Cíl 1: Ověřit hypotézu, že obezita vyvolává změnu endoteliálního fenotypu, která vytváří prostředí pro dysfunkci EDD i cvičení. Badatelé navrhují, že obezita mění endoteliální enzymy, které pomáhají vysvětlit mechanistické změny vazodilatace.

Cíl 2: Ověřit hypotézu, že obezita vyvolává změněnou endotelově závislou (EDD) a funkční vazodilataci v důsledku změněné funkční signalizace draslíkových kanálů. Badatelé navrhují, že funkce draslíkových (K+) kanálů je příčinou nevysvětlených rozdílů v EDD a funkční vazodilataci. Konkrétněji řečeno, zkoušející předpokládají, že inhibice K+ zprostředkované hyperpolarizace (Inward Rectifying K+ channels-KIR) umožní identifikovat rozdílné vazodilatační mechanismy mezi štíhlými a obézními dospělými.

Plán studie a přehled postupů Tato studie je určena k testování kardiovaskulární kontroly u klinicky zdravých lidí. Budou provedeny 2 samostatné, vědecky odlišné experimentální studie, které budou provedeny u štíhlého a obézního subjektu: 1) EDD nebo 2) Rapid Onset Vasodilator (ROV), který studuje okamžité zvýšení průtoku krve na začátku cvičení.

Společné postupy mezi protokoly: Po screeningu, který určí způsobilost, navštíví subjekty laboratoř na návštěvu studie EDD nebo Rapid Onset Vasodilator (ROV). Všechny postupy před screeningem a před návštěvou budou totožné. Lékař zavede brachiální arteriální katétr do nedominantní paže pro lokální infuzi léku. Změny krevního průtoku budou kvantifikovány dopplerovským ultrazvukem na brachiální tepně. Sledování hemodynamiky subjektu (srdeční frekvence, krevní tlak, kyslík v krvi) je identické.

EDD experimenty: Agonisté EDD jsou léky, které způsobují vazodilataci a dočasně tak zvyšují průtok krve. Zkoušející použijí 4 různé agonisty, aby otestovali funkci EDD z několika hledisek. Po kontrolních infuzích agonistů EDD budou subjekty opakovat agonisty EDD za podmínek inhibice K+ kanálů a opět za podmínek inhibice K+ kanálů plus oxidu dusnatého a prostaglandinů. Tato poslední fáze studie je zaměřena na testování akutních kompenzačních/redundantních vazodilatačních mechanismů. Tyto zkoušky budou zahrnovat infuzi endoteliálních agonistů s inhibicí specifických vazodilatačních mechanismů a bez ní. Agonisté zahrnují: ATP, bradykinin (BK), isoproterenol (ISO) a acetylcholin (Ach), každý z nich bude infundován třikrát (pořadí je náhodné). Agonisté budou podáváni za následujících podmínek: 1) samostatně (kontrola) 2) v kombinaci s chloridem barnatým (BaCl2) 3) v kombinaci s BaCl2, L-N-monomethyl arginin acetátem (L-NMMA) a ketorolakem. Každý z agonistů EDD způsobuje dočasné zvýšení průtoku krve předloktím, které se během několika minut po ukončení infuze vrátí na výchozí hodnotu. Antagonisté (BaCl2, L-NMMA a ketorolak) pravděpodobně sníží reakce EDD na agonisty a mohou také snížit klidový průtok krve předloktím nebo zvýšit krevní tlak (např. L-NMMA může snížit průtok krve předloktím o 30-50 % a zvýšit tlak o 5-10 mmHg). Celá návštěva studie EDD bude trvat ~5 hodin (1 hodina přípravy a 4 hodiny experimentálních postupů). Protokol EDD je dále popsán zde:

Léky (schválení IND) se používají k testování základních vědeckých mechanismů spojených s funkcí cév & u zdravých dobrovolníků. Léky se nepoužívají ke zlepšení zdravotního stavu.

Léky: acetylcholin, isoproterenol, bradykinin, adenosintrifosfát, chlorid barnatý, L-N-monomethyl arginin acetát, ketorolak.

  1. 5 minut infuze fyziologického roztoku spolu s 2 minutami infuze ATP,
  2. 10 minut výplachu,
  3. 5 minut fyziologického roztoku spolu s 2 minutami infuze BK,
  4. 10 minut výplachu,
  5. 5 minut fyziologického roztoku spolu s 2 minutami infuze ISO,
  6. 10 minut výplachu,
  7. 5 minut infuze fyziologického roztoku spolu s 2 minutami infuze ACh,
  8. 10 minut výplachu,
  9. 5 minut infuze BaCl2 a 2 minuty infuze ATP,
  10. 10 minut výplachu,
  11. 5 minut infuze BaCl2 spolu s 2 minutami infuze ACh,
  12. 10 minut výplachu,
  13. 5 minut infuze BaCl2 spolu s 2 minutami infuze ISO,
  14. 10 minut washout,
  15. 5 minut infuze BaCl2 spolu s 2 minutami infuze BK,
  16. 10 minut washout,
  17. 10 minut infuze L-NMMA a ketorolaku (kontinuální infuze po zbytek protokolu) spolu s 5 minutami infuze BaCl2, a 2 minutami infuze ACh,
  18. 10 minut výplachu,
  19. 5 minut infuze BaCl2 spolu s 2 minutami infuze ISO,
  20. 10 minut výplachu,
  21. 5 minut infuze BaCl2 spolu s 2 minutami infuze ATP,
  22. 10 minut výplachu,
  23. 5 minut infuze BaCl2 spolu s 2 minutami infuze BK.

ROV experimenty: Po kontrolních jednorázových kontrakcích svalů předloktí budou subjekty opakovat jednorázové kontrakce za podmínek inhibice K+ kanálu a znovu za podmínek inhibice K+ kanálu plus oxidu dusnatého a prostaglandinu. Tato poslední fáze studie je zaměřena na testování akutních kompenzačních/redundantních vazodilatačních mechanismů. Tato zkouška se skládá ze tří sérií 6 singulárních svalových kontrakcí (tři při 30 %, tři při 60 % maximálního úsilí), přičemž každá kontrakce trvá méně než 3 sekundy a mezi nimi je ~90 s odpočinku. Tyto jednotlivé kontrakce vyvolávají silné (100-600% zvýšení) a rychlé (3-6 srdečních tepů po kontrakci) zvýšení průtoku krve, které se vrátí k normálu obvykle asi za 30 sekund. Tato rychlá a silná reakce je důvodem, proč se tyto jednotlivé svalové kontrakce označují jako „Rapid Onset Vasodilation“. 3 minuty odpočinku před každým pokusem umožní základní měření a nasazení inhibitorů K+ zprostředkované vazodilatace. Během těchto 3 minut provedou subjekty jednu kontrakci v 15., 30. a 45. minutě 3minutové doby načítání/odpočinku, aby se usnadnilo dodání léčiva do aktivních tkání (tím se přidá dalších 18 kontrakcí. První experimentální sada jednotlivých kontrakcí bude dokončena bez léků (kontrola s fyziologickým roztokem). Dále bude použita infuze ATP (bez cvičení), která bude rovněž testovat farmakologickou účinnost následného inhibitoru (BaCl2). První infuze ATP bude provedena bez dalších léčiv. Poté bude provedena druhá sada jednotlivých kontrakcí s infuzí BaCl2. Poté bude následovat druhá infuze ATP ke stanovení účinnosti BaCl2. Poslední sada jednotlivých kontrakcí bude zahájena a provedena se současnou infuzí všech tří inhibitorů (BaCl2, L-NMMA a ketorolaku). Tato poslední fáze studie je zaměřena na testování akutních kompenzačních/redundantních vazodilatačních mechanismů. Studie ROV (cvičení) budou trvat ~4 hodiny (1 hodina přípravy a 3 hodiny experimentálních postupů). Protokol ROV je dále popsán zde:

Léky: adenosintrifosfát, chlorid barnatý, L-N-monometylargininacetát, ketorolak

  1. 3 svalové kontrakce během 3minutové infuze fyziologického roztoku a následné 3 další svalové kontrakce,
  2. opakované 3 svalové kontrakce během 3minutové infuze fyziologického roztoku a následné 3 další svalové kontrakce ,
  3. 10 minutový výplach,
  4. dvě minuty infuze ATP,
  5. 10 minutový výplach,
  6. 3 svalové kontrakce během 3 minutové infuze BaCl2 následované 3 dalšími svalovými kontrakcemi,
  7. 3 svalové kontrakce během 3 minutové infuze BaCl2 následované 3 dalšími svalovými kontrakcemi,
  8. 10 minutový výplach,
  9. Infuze BaCl2 (3 minuty) a ATP (2 minuty),
  10. 10 minutový výplach,
  11. 3 svalové kontrakce během infuze BaCl2 (3 minuty) a infuze L-NMMA a ketorolaku (5 minut) následované 3 dalšími svalovými kontrakcemi,
  12. L-NMMA a ketorolac budou infundovány po celou zbývající část protokolu v nižší dávce
  13. 3 svalové kontrakce během infuze BaCl2 (3 minuty) a L-NMMA a ketorolaku (5 minut), po nichž budou následovat 3 další svalové kontrakce.

Cíl 3: Ověřit hypotézu, že obezita vyvolává změnu fenotypu endotelu, která vytváří prostředí pro dysfunkci EDD i cvičení. Navrhujeme, že obezita mění endoteliální enzymy, které pomáhají vysvětlit mechanistické změny ve vazodilataci.

Cíl 4: Ověřit hypotézu, že obezita vyvolává změněnou EDD a funkční vazodilataci v důsledku změněné funkční signalizace draslíkových kanálů. Navrhujeme, že funkce K+ kanálů vysvětluje nevysvětlené rozdíly v EDD a funkční vazodilataci. Konkrétněji předpokládáme, že inhibice K+ zprostředkované hyperpolarizace (prostřednictvím K+ kanálů rektifikujících dovnitř (KIR)) umožní identifikovat rozdílné vazodilatační mechanismy mezi štíhlými a obézními dospělými.

.