Dette studie blev oprindeligt påbegyndt i juni 2011 (IND 122211). Det oprindelige mål 1 blev afsluttet og viste, at magre og overvægtige grupper ikke adskilte sig fra hinanden med hensyn til endothelafhængig dilatation (EDD) og dilatationsreaktioner ved træning. Det oprindelige mål 2 var betinget af, at der var en forskel mellem magre og overvægtige grupper i mål 1, og blev derfor ikke forfulgt.

Investigatorerne planlægger nu at fortsætte denne undersøgelse ved at vurdere 2 yderligere mål, der er i overensstemmelse med det oprindelige formål med undersøgelsen og diskuteres nedenfor:

Den voksende befolkning af overvægtige voksne forudsiges at skabe en stor folkesundhedsbyrde i de næste årtier. Overvægtige mennesker udviser også nedsat træningskapacitet og lavere muskelblodgennemstrømning. Det overordnede mål med dette forskningsprogram er at undersøge de fedmerelaterede ændringer i mikrovaskulær funktion, der bidrager til nedsat muskelblodgennemstrømning. Formålet med dette forslag er direkte at teste den vaskulære kontrol i humane skeletmuskelmodstandsarterier i trænende mennesker. Forskerne foreslår at undersøge yngre overvægtige voksne uden forvirrende virkninger af alder, metabolisk syndrom eller diabetes – før de negative virkninger af fedme kan udøve deres fulde negative virkning. Den generelle hypotese er, at endotheliumafhængig dilatation (EDD) og funktionel (træning) vasodilatation er nedsat via et skift væk fra biotilgængelighed af nitrogenoxid og et skift til øget afhængighed af kalium (K+)-medieret vasodilatation.

Primært mål At afgøre, om rollen for K+-medieret vasodilatation er forskellig mellem magre og overvægtige voksne.

Mål Mål Mål 1: At teste hypotesen om, at fedme inducerer en ændring af endothelfenotypen, der skaber et miljø for både EDD og træningsdysfunktion. Undersøgerne foreslår, at fedme ændrer endothelialenzymer, hvilket bidrager til at forklare de mekanistiske ændringer i vasodilatation.

Sigte 2: At teste hypotesen om, at fedme fremkalder ændret endothelafhængig (EDD) og funktionel vasodilatation på grund af ændret funktionel kaliumkanalsignalering. Undersøgerne foreslår, at kalium (K+)-kanalfunktionen er årsag til uforklarlige forskelle i EDD og funktionel vasodilatation. Mere specifikt antager forskerne, at hæmning af K+-medieret hyperpolarisering (indadgående rektificerende K+-kanaler-KIR) vil identificere forskellige vasodilatatoriske mekanismer mellem magre og overvægtige voksne.

Studieopbygning og oversigt over procedurer Denne undersøgelse er designet til at teste kardiovaskulær kontrol hos klinisk raske mennesker. Der vil være 2 separate, videnskabeligt adskilte eksperimentelle forsøg, som vil blive udført på magre og overvægtige forsøgspersoner: 1) EDD eller 2) Rapid Onset Vasodilator (ROV), som undersøger den umiddelbare stigning i blodgennemstrømningen i starten af træning.

Fælles procedurer mellem protokollerne: Efter screening for at afgøre, om de er berettigede, besøger forsøgspersonerne laboratoriet til enten EDD- eller Rapid Onset Vasodilator (ROV)-undersøgelsesbesøg. Alle procedurer forud for screeningen og besøget vil være identiske. En læge anlægger et brachialarteriekateter i den ikke-dominante arm med henblik på lokal lægemiddelinfusion. Ændringer i blodgennemstrømningen vil blive kvantificeret ved hjælp af Doppler-ultralyd i brachialarterien. Overvågning af forsøgspersonens hæmodynamik (hjertefrekvens, blodtryk, iltindhold i blodet) er identisk.

EDD-forsøg: EDD-agonister er lægemidler, som forårsager vasodilation for at øge blodgennemstrømningen midlertidigt. Forsøgslederne vil anvende 4 forskellige agonister til at teste EDD-funktionen ud fra flere perspektiver. Efter kontrolinfusioner af EDD-agonister vil forsøgspersonerne gentage EDD-agonisterne under betingelser med K+-kanalhæmning og igen under K+-kanalhæmning plus nitrogenoxid- og prostaglandinhæmning. Denne sidste fase af undersøgelsen har til formål at teste akutte kompenserende/redundante vasodilatormekanismer. Disse forsøg vil omfatte infusion af endotelagonister med og uden hæmning af specifikke vasodilaterende mekanismer. Agonisterne omfatter: ATP, Bradykininin (BK), Isoproterenol (ISO) og Acetylcholin (Ach) vil blive infunderet tre gange hver (rækkefølgen er randomiseret). Agonisterne infunderes under følgende betingelser: 1) Alone (kontrol) 2) i kombination med bariumklorid (BaCl2) 3) i kombination med BaCl2, L-N-monomethylargininacetat (L-NMMA) og ketorolac. EDD-agonisterne forårsager hver især en midlertidig stigning i underarmens blodgennemstrømning, som vender tilbage til baseline inden for få minutter, efter at infusionen er stoppet. Antagonister (BaCl2, L-NMMA og ketorolac) vil sandsynligvis reducere EDD-responser på agonister og kan også reducere underarmsblodgennemstrømningen i hvile eller øge blodtrykket (f.eks. kan L-NMMA reducere underarmsblodgennemstrømningen med 30-50 % og øge blodtrykket med 5-10 mmHg). Hele EDD-undersøgelsesbesøget vil vare ~5 timer (1 times opsætning og 4 timers eksperimentelle procedurer). EDD-protokollen er yderligere beskrevet her:

Drugs (IND-godkendelse) anvendes til at afprøve grundvidenskabelige mekanismer i forbindelse med vaskulær funktion & hos raske frivillige. Lægemidler, der ikke anvendes til at forbedre en helbredstilstand.

Lægemidler: acetylcholin, isoproterenol, bradykinin, adenosintrifosfat, bariumklorid, L-N-monomethylargininacetat, ketorolac.

  1. 5 minutters saltvandsinfusion sammen med 2 minutters ATP-infusion,
  2. 10 minutters udskylning,
  3. 5 minutters saltvandsopløsning sammen med 2 minutters BK-infusion,
  4. 10 minutters udskylning,
  5. 5 minutters saltvandsopløsning sammen med 2 minutters ISO-infusion,
  6. 10 minutters udskylning,
  7. 5 minutters saltvandsinfusion sammen med 2 minutters ACh-infusion,
  8. 10 minutters udskylning,
  9. 5 minutters BaCl2-infusion og 2 minutters ATP-infusion,
  10. 10 minutters udskylning,
  11. 5 minutters BaCl2-infusion sammen med 2 minutters ACh-infusion,
  12. 10 minutters udskylning,
  13. 5 minutters BaCl2-infusion sammen med 2 minutters ISO-infusion,
  14. 10 minutters udvaskning,
  15. 5 minutters BaCl2-infusion sammen med 2 minutters BK-infusion,
  16. 10 minutters udvaskning,
  17. 10 minutters L-NMMA- og ketorolac-infusion (kontinuerlig infusion under resten af protokollen) sammen med 5 minutters BaCl2-infusion, og 2 minutters ACh-infusion,
  18. 10 minutters udvaskning,
  19. 5 minutters BaCl2-infusion sammen med 2 minutters ISO-infusion,
  20. 10 minutters udvaskning,
  21. 5 minutters BaCl2-infusion sammen med 2 minutters ATP-infusion,
  22. 10 minutters udvaskning,
  23. 5 minutters BaCl2-infusion sammen med 2 minutters BK-infusion.

ROV-eksperimenter: Efter kontrol af enkelte underarmsmuskelkontraktioner gentager forsøgspersoner enkeltkontraktioner under betingelser med K+-kanalhæmning og igen under K+-kanal plus nitrogenoxid- og prostaglandinhæmning. Denne sidste fase af undersøgelsen har til formål at afprøve akutte kompenserende/redundante vasodilatormekanismer. Dette forsøg består af tre sæt af 6 enkeltstående muskelkontraktioner (tre ved 30 % og tre ved 60 % af den maksimale indsats), hvor hver kontraktion varer mindre end 3 sekunder med ~90 sekunders hvile i mellem. Disse enkeltkontraktioner fremkalder en kraftig (100-600 % stigning) og hurtig (3-6 hjerteslag efter kontraktionen) stigning i blodgennemstrømningen, som typisk vender tilbage til det normale efter ca. 30 sekunder. Dette hurtige og robuste svar er grunden til, at disse enkelte muskelkontraktioner kaldes “Rapid Onset Vasodilation”. 3 minutters hvile før hvert forsøg giver mulighed for baselinemålinger og belastning af inhibitorer af K+-medieret vasodilatation. I løbet af disse 3 minutter udfører forsøgspersonerne en enkelt kontraktion i 15, 30 og 45 sekunder af de 3 minutters belastnings-/hvileperiode for at lette afgivelsen af lægemidlet til de aktive væv (dette giver yderligere 18 kontraktioner). Det første forsøgssæt af enkeltkontraktioner gennemføres uden lægemidler (kontrol med saltvand). Derefter vil der også blive anvendt en ATP-infusion (ingen træning) for at afprøve den farmakologiske virkning af den efterfølgende inhibitor (BaCl2). Den første ATP-infusion vil blive udført uden andre lægemidler. Herefter vil der blive foretaget endnu et sæt enkeltkontraktioner med infusion af BaCl2. Herefter følger en anden ATP-infusion for at bestemme BaCl2’s effektivitet. Det sidste sæt enkeltkontraktioner påbegyndes og udføres med samtidig infusion af alle tre inhibitorer (BaCl2, L-NMMA og Ketorolac). Denne sidste fase af undersøgelsen har til formål at afprøve akutte kompenserende/redundante vasodilatormekanismer. ROV-undersøgelser (træning) vil vare ~4 timer (1 times opsætning og 3 timers eksperimentelle procedurer). ROV-protokollen er nærmere beskrevet her:

Midler: adenosintrifosfat, bariumklorid, L-N-monomethylargininacetat, ketorolac

  1. 3 muskelsammentrækninger under 3 minutters saltvandsinfusion efterfulgt af 3 yderligere muskelsammentrækninger,
  2. Gentag 3 muskelsammentrækninger under 3 minutters saltvandsinfusion efterfulgt af 3 yderligere muskelsammentrækninger ,
  3. 10 minutters udskylning,
  4. To minutters ATP-infusion,
  5. 10 minutters udskylning,
  6. 3 muskelsammentrækninger under 3 minutters BaCl2-infusion efterfulgt af 3 yderligere muskelsammentrækninger,
  7. 3 muskelsammentrækninger under 3 minutters BaCl2-infusion efterfulgt af 3 yderligere muskelsammentrækninger,
  8. 10 minutters udskylning,
  9. Infusion af BaCl2 (3 minutter) og ATP (2 minutter),
  10. 10 minutters udskylning,
  11. 3 muskelkontraktioner under infusion af BaCl2 (3 minutter) og L-NMMA- og ketorolac-infusion (5 minutter) efterfulgt af 3 yderligere muskelkontraktioner,
  12. L-NMMA og ketorolac vil blive infunderet i resten af protokollen i en lavere dosis
  13. 3 muskelkontraktioner under infusion af BaCl2 (3 minutter) og L-NMMA og ketorolac (5 minutter) efterfulgt af 3 yderligere muskelkontraktioner.

Sigte 3: At teste hypotesen om, at fedme inducerer en ændring af endothelfenotypen, der skaber et miljø for både EDD og træningsdysfunktion. Vi foreslår, at fedme ændrer endotelenzymer, som bidrager til at forklare de mekanistiske ændringer i vasodilatation.

Sigte 4: At teste hypotesen om, at fedme fremkalder ændret EDD og funktionel vasodilatation som følge af ændret funktionel kaliumkanalsignalering. Vi foreslår, at K+-kanalfunktionen står for uforklarlige forskelle i EDD og funktionel vasodilatation. Mere specifikt antager vi, at hæmning af K+-medieret hyperpolarisering (via indadrettede K+-kanaler (KIR)) vil identificere forskellige vasodilatatoriske mekanismer mellem magre og overvægtige voksne.