Este estudio comenzó inicialmente en junio de 2011 (IND 122211). El objetivo original 1 se completó y mostró que los grupos delgados y obesos no difieren en la dilatación dependiente del endotelio (EDD) y las respuestas de dilatación del ejercicio. El objetivo original 2 dependía de que hubiera una diferencia entre los grupos delgados y obesos en el objetivo 1 y, por lo tanto, no se llevó a cabo.

Los investigadores planean ahora continuar este estudio evaluando 2 objetivos adicionales que son coherentes con el propósito original del estudio y se discuten a continuación:

Se prevé que la creciente población de adultos obesos creará una gran carga de salud pública en las próximas décadas. Los humanos obesos también muestran una capacidad de ejercicio reducida y un menor flujo sanguíneo muscular. El objetivo general de este programa de investigación es investigar los cambios relacionados con la obesidad en la función microvascular que contribuyen al deterioro del flujo sanguíneo muscular. Esta propuesta pretende comprobar directamente el control vascular en las arterias de resistencia del músculo esquelético humano en seres humanos que hacen ejercicio. Los investigadores proponen estudiar a adultos obesos más jóvenes, sin los efectos de confusión de la edad, el síndrome metabólico o la diabetes, antes de que los efectos negativos de la obesidad puedan ejercer todo su impacto negativo. La hipótesis general es que la dilatación dependiente del endotelio (EDD) y la vasodilatación funcional (ejercicio) se ven afectadas por un cambio en la biodisponibilidad del óxido nítrico y un cambio hacia una mayor dependencia de la vasodilatación mediada por el potasio (K+).

Objetivo principal Determinar si el papel de la vasodilatación mediada por el K+ difiere entre adultos delgados y obesos.

Objetivos 1: Probar la hipótesis de que la obesidad induce un cambio en el fenotipo endotelial que crea un entorno para la EDD y la disfunción por el ejercicio. Los investigadores proponen que la obesidad altera las enzimas endoteliales, lo que ayuda a explicar los cambios mecanísticos en la vasodilatación.

Objetivo 2: Probar la hipótesis de que la obesidad provoca una alteración de la vasodilatación dependiente del endotelio (EDD) y funcional debido a la alteración de la señalización del canal de potasio funcional. Los investigadores proponen que la función de los canales de potasio (K+) explica las diferencias inexplicables en la EDD y la vasodilatación funcional. Más concretamente, los investigadores plantean la hipótesis de que la inhibición de la hiperpolarización mediada por K+ (canales de K+ de rectificación interna-KIR) identificará mecanismos vasodilatadores diferenciales entre adultos delgados y obesos.

Diseño del estudio y resumen de los procedimientos Este estudio está diseñado para probar el control cardiovascular en humanos clínicamente sanos. Habrá 2 ensayos experimentales separados y científicamente distintos que se llevarán a cabo en sujetos delgados y obesos: 1) EDD o 2) Rapid Onset Vasodilator (ROV), que estudia el aumento inmediato del flujo sanguíneo al inicio del ejercicio.

Procedimientos comunes entre los protocolos: Tras el cribado para determinar la elegibilidad, los sujetos visitan el laboratorio para la visita del estudio EDD o del vasodilatador de inicio rápido (ROV). Todos los procedimientos previos a la selección y a la visita serán idénticos. Un médico colocará un catéter arterial braquial en el brazo no dominante para la infusión local del fármaco. Los cambios en el flujo sanguíneo se cuantificarán mediante ecografía Doppler en la arteria braquial. La monitorización de la hemodinámica del sujeto (frecuencia cardíaca, presión arterial, oxígeno en sangre) es idéntica.

Experimentos con EDD: Los agonistas del EDD son fármacos que provocan una vasodilatación para aumentar el flujo sanguíneo temporalmente. Los investigadores utilizarán 4 agonistas diferentes para probar la función del EDD desde varias perspectivas. Tras las infusiones de agonistas EDD de control, los sujetos repetirán los agonistas EDD en condiciones de inhibición de los canales K+, y de nuevo en condiciones de inhibición de los canales K+ más óxido nítrico y prostaglandinas. Esta última fase del estudio tiene por objeto comprobar los mecanismos vasodilatadores agudos compensatorios/redundantes. Estos ensayos implicarán la infusión de agonistas endoteliales, con y sin inhibición de mecanismos vasodilatadores específicos. Los agonistas incluyen: ATP, Bradiquinina (BK), Isoproterenol (ISO) y Acetilcolina (Ach), se infundirán 3 veces cada uno (orden aleatorio). Los agonistas se infundirán en las siguientes condiciones 1) solos (control) 2) en combinación con cloruro de bario (BaCl2) 3) en combinación con BaCl2, acetato de L-N-monometil arginina (L-NMMA) y ketorolaco. Cada uno de los agonistas de la EDD provoca un aumento temporal del flujo sanguíneo del antebrazo, que vuelve a la línea de base a los pocos minutos de haberse interrumpido la infusión. Los antagonistas (BaCl2, L-NMMA y ketorolac) probablemente reducirán las respuestas de la EDD a los agonistas, y también pueden reducir el flujo sanguíneo del antebrazo en reposo o aumentar la presión arterial (por ejemplo, la L-NMMA puede disminuir el flujo sanguíneo del antebrazo en un 30-50% y aumentar la PA en 5-10 mmHg). La visita completa del estudio EDD durará unas 5 horas (1 hora de preparación y 4 horas de procedimientos experimentales). El protocolo de la EDD se describe con más detalle aquí:

Los fármacos (aprobación IND) se utilizan para probar los mecanismos asociados a la función vascular de la ciencia básica & en voluntarios sanos. Fármacos que no se utilizan para mejorar una condición de salud.

Fármacos: acetilcolina, isoproterenol, bradiquinina, trifosfato de adenosina, cloruro de bario, acetato de L-N-monometil arginina, ketorolaco.

  1. 5 minutos de infusión salina junto con 2 minutos de infusión de ATP,
  2. 10 minutos de lavado,
  3. 5 minutos de solución salina junto con 2 minutos de infusión de BK,
  4. 10 minutos de lavado,
  5. 5 minutos de solución salina junto con 2 minutos de infusión de ISO,
  6. 10 minutos de lavado,
  7. 5 minutos de infusión salina junto con 2 minutos de infusión de ACh,
  8. 10 minutos de lavado,
  9. 5 minutos de infusión de BaCl2 y 2 minutos de infusión de ATP,
  10. 10 minutos de lavado,
  11. 5 minutos de infusión de BaCl2 junto con 2 minutos de infusión de ACh,
  12. 10 minutos de lavado,
  13. 5 minutos de infusión de BaCl2 junto con 2 minutos de infusión de ISO,
  14. 10 minutos de lavado,
  15. 5 minutos de infusión de BaCl2 junto con 2 minutos de infusión de BK,
  16. 10 minutos de lavado,
  17. 10 minutos de infusión de L-NMMA y ketorolac (infusión continua durante el resto del protocolo) junto con 5 minutos de infusión de BaCl2 y 2 minutos de infusión de ACh,
  18. 10 minutos de lavado,
  19. 5 minutos de infusión de BaCl2 junto con 2 minutos de infusión de ISO,
  20. 10 minutos de lavado,
  21. 5 minutos de infusión de BaCl2 junto con 2 minutos de infusión de ATP,
  22. 10 minutos de lavado,
  23. 5 minutos de infusión de BaCl2 junto con 2 minutos de infusión de BK.

Experimentos de ROV: Después de las contracciones individuales del músculo del antebrazo de control, los sujetos repetirán las contracciones individuales en condiciones de inhibición del canal K+, y de nuevo en condiciones de inhibición del canal K+ más óxido nítrico y prostaglandina. Esta última fase del estudio tiene como objetivo probar los mecanismos vasodilatadores compensatorios/redundantes agudos. Este ensayo consiste en tres series de 6 contracciones musculares singulares (tres al 30% y tres al 60% del esfuerzo máximo), cada una de las cuales dura menos de 3 segundos con ~90s de descanso entre ellas. Estas contracciones únicas evocan un aumento fuerte (100-600% de aumento) y rápido (3-6 latidos después de la contracción) del flujo sanguíneo que vuelve a la normalidad normalmente en unos 30 segundos. Esta respuesta rápida y robusta es la razón por la que estas contracciones musculares únicas se denominan «vasodilatación de inicio rápido». Los 3 minutos de descanso antes de cada prueba permitirán realizar mediciones de referencia y cargar los inhibidores de la vasodilatación mediada por K+. Durante estos 3 minutos, los sujetos realizarán una contracción única a los 15, 30 y 45 segundos del período de carga/descanso de 3 minutos para facilitar la entrega del fármaco a los tejidos activos (esto añade 18 contracciones adicionales. La primera serie experimental de contracciones simples se completará sin fármacos (control salino). A continuación, se utilizará también una infusión de ATP (sin ejercicio) para probar la eficacia farmacológica del inhibidor posterior (BaCl2). La primera infusión de ATP se realizará sin otros fármacos. A continuación, se realizará una segunda serie de contracciones simples con infusión de BaCl2. A continuación, se realizará una segunda infusión de ATP para determinar la eficacia del BaCl2. La última serie de contracciones simples se iniciará y se realizará con la infusión simultánea de los tres inhibidores (BaCl2, L-NMMA y Ketorolac). Esta última fase del estudio tiene como objetivo probar los mecanismos vasodilatadores compensatorios/redundantes agudos. Los estudios ROV (ejercicio) durarán unas 4 horas (1 hora de preparación y 3 horas de procedimientos experimentales). El protocolo ROV se describe con más detalle aquí:

Fármacos: Trifosfato de adenosina, cloruro de bario, acetato de L-N-monometil arginina, ketorolac

  1. 3 contracciones musculares durante una infusión de solución salina de 3 minutos seguidas de 3 contracciones musculares adicionales,
  2. Repetición de 3 contracciones musculares durante una infusión de solución salina de 3 minutos seguidas de 3 contracciones musculares adicionales ,
  3. 10 minutos de lavado,
  4. Dos minutos de infusión de ATP,
  5. 10 minutos de lavado,
  6. 3 contracciones musculares durante 3 minutos de infusión de BaCl2 seguidas de 3 contracciones musculares adicionales,
  7. 3 contracciones musculares durante 3 minutos de infusión de BaCl2 seguidas de 3 contracciones musculares adicionales,
  8. 10 minutos de lavado,
  9. Infusión de BaCl2 (3 minutos) y ATP (2 minutos),
  10. 10 minutos de lavado,
  11. 3 contracciones musculares durante la infusión de BaCl2 (3 minutos) e infusión de L-NMMA y ketorolac (5 minutos) seguidas de 3 contracciones musculares adicionales,
  12. L-NMMA y ketorolac se infundirán durante el resto del protocolo a una dosis menor
  13. 3 contracciones musculares durante la infusión de BaCl2 (3 minutos) y L-NMMA y ketorolac (5 minutos) seguidas de 3 contracciones musculares adicionales.

Objetivo 3: Poner a prueba la hipótesis de que la obesidad induce un cambio de fenotipo endotelial que crea un entorno para la EDD y la disfunción del ejercicio. Proponemos que la obesidad altera las enzimas endoteliales que ayudan a explicar los cambios mecanísticos en la vasodilatación.

Objetivo 4: Probar la hipótesis de que la obesidad provoca una alteración de la EDD y de la vasodilatación funcional debido a una alteración de la señalización del canal de potasio funcional. Proponemos que la función de los canales de K+ explica las diferencias inexplicables en la EDD y la vasodilatación funcional. Más concretamente, nuestra hipótesis es que la inhibición de la hiperpolarización mediada por K+ (a través de los canales de K+ de rectificación interna (KIR)) identificará mecanismos vasodilatadores diferenciales entre adultos delgados y obesos.