Cette étude a initialement débuté en juin 2011(IND 122211). L’objectif initial 1 a été achevé et a montré que les groupes maigre et obèse ne différaient pas dans la dilatation dépendante endothéliale (DDE) et les réponses de dilatation à l’exercice. L’objectif initial 2 était subordonné à l’existence d’une différence entre les groupes maigre et obèse dans l’objectif 1 et n’a donc pas été poursuivi.

Les chercheurs prévoient maintenant de poursuivre cette étude en évaluant 2 objectifs supplémentaires qui sont cohérents avec l’objectif initial de l’étude et sont discutés ci-dessous :

La population croissante d’adultes obèses devrait créer un important fardeau de santé publique dans les prochaines décennies. Les humains obèses présentent également une capacité d’exercice réduite et un flux sanguin musculaire plus faible. L’objectif global de ce programme de recherche est d’étudier les changements liés à l’obésité dans la fonction microvasculaire contribuant à l’altération du flux sanguin musculaire. Cette proposition vise à tester directement le contrôle vasculaire dans les artères de résistance du muscle squelettique humain chez les humains en exercice. Les chercheurs proposent d’étudier de jeunes adultes obèses, sans les effets confondants de l’âge, du syndrome métabolique ou du diabète, avant que les effets négatifs de l’obésité n’exercent pleinement leur impact négatif. L’hypothèse générale est que la dilatation dépendante de l’endothélium (DDE) et la vasodilatation fonctionnelle (exercice) sont altérées via un déplacement de la biodisponibilité de l’oxyde nitrique et un déplacement vers une dépendance accrue à la vasodilatation médiée par le potassium (K+).

Objectif principal Déterminer si le rôle de la vasodilatation médiée par le K+ diffère entre les adultes maigres et obèses.

Abjectifs Objectif 1 : Tester l’hypothèse selon laquelle l’obésité induit un changement de phénotype endothélial qui crée un environnement à la fois pour la JDE et le dysfonctionnement de l’exercice. Les chercheurs proposent que l’obésité modifie les enzymes endothéliales, ce qui contribue à expliquer les changements mécanistiques de la vasodilatation.

Abjectif 2 : Tester l’hypothèse selon laquelle l’obésité suscite une altération de la vasodilatation endothéliale-dépendante (EDD) et fonctionnelle en raison d’une altération de la signalisation des canaux potassiques fonctionnels. Les chercheurs proposent que la fonction des canaux potassiques (K+) explique les différences inexpliquées en matière de DDE et de vasodilatation fonctionnelle. Plus précisément, les chercheurs émettent l’hypothèse que l’inhibition de l’hyperpolarisation médiée par le K+ (canaux K+ à redressement vers l’intérieur – KIR) identifiera les mécanismes vasodilatateurs différentiels entre les adultes maigres et obèses.

Conception de l’étude et aperçu des procédures Cette étude est conçue pour tester le contrôle cardiovasculaire chez des humains cliniquement sains. Il y aura 2 essais expérimentaux séparés et scientifiquement distincts qui seront menés chez le sujet maigre et obèse : 1) EDD ou 2) Rapid Onset Vasodilator (ROV), qui étudie l’augmentation immédiate du flux sanguin au début de l’exercice.

Procédures communes entre les protocoles : Après une sélection visant à déterminer l’éligibilité, les sujets se rendent au laboratoire pour la visite d’étude de la JDE ou du vasodilatateur à début rapide (ROV). Toutes les procédures de présélection et de pré-visite seront identiques. Un médecin placera un cathéter artériel brachial dans le bras non dominant pour une perfusion locale de médicament. Les modifications du flux sanguin seront quantifiées par échographie Doppler au niveau de l’artère brachiale. La surveillance de l’hémodynamique du sujet (Fréquence cardiaque, Pression artérielle, oxygène sanguin) est identique.

Expériences sur les EDD : Les agonistes de la DED sont des médicaments qui provoquent une vasodilatation pour augmenter temporairement le flux sanguin. Les investigateurs utiliseront 4 agonistes différents pour tester la fonction EDD sous plusieurs angles. Après des perfusions d’agonistes EDD de contrôle, les sujets répéteront les agonistes EDD dans des conditions d’inhibition des canaux K+, et à nouveau dans des conditions d’inhibition des canaux K+ plus oxyde nitrique et prostaglandine. Cette dernière phase de l’étude vise à tester les mécanismes vasodilatateurs aigus compensatoires/redondants. Ces essais impliqueront la perfusion d’agonistes endothéliaux, avec et sans inhibition de mécanismes vasodilatateurs spécifiques. Les agonistes comprennent : ATP, Bradykinine (BK), Isoprotérénol (ISO), et Acétylcholine (Ach), seront perfusés 3 fois chacun (ordre randomisé). Les agonistes seront perfusés dans les conditions suivantes : 1) seuls (contrôle) 2) en association avec du chlorure de baryum (BaCl2) 3) en association avec du BaCl2, de l’acétate de L-N-monométhyl arginine (L-NMMA) et du Kétorolac. Les agonistes de l’EDD provoquent chacun une augmentation temporaire du débit sanguin de l’avant-bras, qui revient à la ligne de base quelques minutes après l’arrêt de la perfusion. Les antagonistes (BaCl2, L-NMMA et kétorolac) réduiront probablement les réponses de la DED aux agonistes, et peuvent également réduire le débit sanguin de l’avant-bras au repos ou augmenter la pression artérielle (par exemple, le L-NMMA peut réduire le débit sanguin de l’avant-bras de 30 à 50 % et augmenter la pression artérielle de 5 à 10 mmHg). La visite complète de l’étude EDD durera environ 5 heures (1 heure de préparation et 4 heures de procédures expérimentales). Le protocole EDD est décrit plus en détail ici:

Les médicaments (approbation IND) sont utilisés pour tester les mécanismes associés à la fonction vasculaire de la science fondamentale & chez des volontaires sains. Médicaments non utilisés pour améliorer un état de santé.

Médicaments : acétylcholine, isoprotérénol, bradykinine, adénosine triphosphate, chlorure de baryum, acétate de L-N-monométhyl arginine, kétorolac.

  1. 5 minutes de perfusion saline accompagnée de 2 minutes de perfusion d’ATP,
  2. 10 minutes de lavage,
  3. 5 minutes de solution saline accompagnée de 2 minutes de perfusion de BK,
  4. 10 minutes de lavage,
  5. 5 minutes de solution saline accompagnée de 2 minutes de perfusion d’ISO,
  6. 10 minutes de lavage,
  7. 5 minutes de perfusion de solution saline accompagnée de 2 minutes de perfusion d’ACh,
  8. 10 minutes de lavage,
  9. 5 minutes de perfusion de BaCl2 et 2 minutes de perfusion d’ATP,
  10. 10 minutes de lavage,
  11. 5 minutes de perfusion de BaCl2 accompagnée de 2 minutes de perfusion d’ACh,
  12. 10 minutes de lavage,
  13. 5 minutes de perfusion de BaCl2 avec 2 minutes de perfusion d’ISO,
  14. 10 minutes de lavage,
  15. 5 minutes de perfusion de BaCl2 avec 2 minutes de perfusion de BK,
  16. 10 minutes de lavage,
  17. 10 minutes de perfusion de L-NMMA et de kétorolac (perfusion continue pendant le reste du protocole) avec 5 minutes de perfusion de BaCl2, et 2 minutes de perfusion d’ACh,
  18. 10 minutes de lavage,
  19. 5 minutes de perfusion de BaCl2 avec 2 minutes de perfusion d’ISO,
  20. 10 minutes de lavage,
  21. 5 minutes de perfusion de BaCl2 avec 2 minutes de perfusion d’ATP,
  22. 10 minutes de lavage,
  23. 5 minutes de perfusion de BaCl2 avec 2 minutes de perfusion de BK.

Expériences ROV : Après avoir contrôlé des contractions uniques des muscles de l’avant-bras, les sujets répéteront des contractions uniques dans des conditions d’inhibition du canal K+, puis dans des conditions d’inhibition du canal K+ plus oxyde nitrique et prostaglandine. Cette dernière phase de l’étude vise à tester les mécanismes vasodilatateurs aigus compensatoires/redondants. Cet essai consiste en trois séries de 6 contractions musculaires singulières (trois à 30%, trois à 60% de l’effort maximal), chaque contraction durant moins de 3 secondes avec ~90s de repos entre les deux. Ces contractions uniques provoquent une augmentation robuste (augmentation de 100 à 600 %) et rapide (3 à 6 battements cardiaques après la contraction) du flux sanguin qui revient à la normale généralement en 30 secondes environ. Cette réponse rapide et robuste est la raison pour laquelle ces contractions musculaires uniques sont appelées « vasodilatation à déclenchement rapide ». Un repos de 3 minutes avant chaque essai permettra d’effectuer des mesures de base et de charger des inhibiteurs de la vasodilatation médiée par le K+. Au cours de ces 3 minutes, les sujets effectueront une contraction unique à 15, 30 et 45 secondes de la période de charge/repos de 3 minutes pour faciliter l’administration du médicament aux tissus actifs (ce qui ajoute 18 contractions supplémentaires). La première série expérimentale de contractions simples sera réalisée sans médicament (contrôle salin). Ensuite, une perfusion d’ATP (sans exercice) sera également utilisée pour tester l’efficacité pharmacologique de l’inhibiteur ultérieur (BaCl2). La première perfusion d’ATP sera réalisée sans autres médicaments. Ensuite, une deuxième série de contractions simples sera réalisée avec une infusion de BaCl2. Ensuite, une deuxième perfusion d’ATP sera effectuée afin de déterminer l’efficacité du BaCl2. La dernière série de contractions simples commencera et sera réalisée avec une perfusion simultanée des trois inhibiteurs (BaCl2, L-NMMA et Kétorolac). Cette dernière phase de l’étude vise à tester les mécanismes vasodilatateurs aigus compensatoires/redondants. Les études ROV (exercice) dureront ~4 heures (1 heure de mise en place et 3 heures de procédures expérimentales). Le protocole ROV est décrit plus en détail ici:

Médicaments : adénosine triphosphate, chlorure de baryum, acétate de L-N-monométhyl Arginine, kétorolac

  1. 3 contractions musculaires pendant une perfusion saline de 3 minutes suivies de 3 contractions musculaires supplémentaires,
  2. Répéter 3 contractions musculaires pendant une perfusion saline de 3 minutes suivies de 3 contractions musculaires supplémentaires ,
  3. Lavage de 10 minutes,
  4. Deux minutes de perfusion d’ATP,
  5. Lavage de 10 minutes,
  6. 3 contractions musculaires pendant 3 minutes de perfusion de BaCl2 suivies de 3 contractions musculaires supplémentaires,
  7. 3 contractions musculaires pendant 3 minutes de perfusion de BaCl2 suivies de 3 contractions musculaires supplémentaires,
  8. Lavage de 10 minutes,
  9. Infusion de BaCl2 (3 minutes) et d’ATP (2 minutes),
  10. Lavage de 10 minutes,
  11. 3 contractions musculaires pendant Infusion de BaCl2 (3 minutes) et perfusion de L-NMMA et de kétorolac (5 minutes) suivie de 3 contractions musculaires supplémentaires,
  12. L-NMMA et kétorolac seront perfusés pendant le reste du protocole à une dose plus faible
  13. 3 contractions musculaires pendant la perfusion de BaCl2 (3 minutes) et la perfusion de L-NMMA et kétorolac (5 minutes) suivies de 3 contractions musculaires supplémentaires.

Abjectif 3 : Tester l’hypothèse selon laquelle l’obésité induit un changement de phénotype endothélial qui crée un environnement à la fois pour l’EDD et la dysfonction de l’exercice. Nous proposons que l’obésité modifie les enzymes endothéliales qui aident à expliquer les changements mécanistiques dans la vasodilatation.

Aim 4 : Tester l’hypothèse que l’obésité suscite une altération de l’EDD et de la vasodilatation fonctionnelle en raison d’une altération de la signalisation des canaux potassiques fonctionnels. Nous proposons que la fonction des canaux K+ explique les différences inexpliquées dans la JDE et la vasodilatation fonctionnelle. Plus précisément, nous supposons que l’inhibition de l’hyperpolarisation médiée par le K+ (via les canaux K+ se rectifiant vers l’intérieur (KIR)) identifiera les mécanismes vasodilatateurs différentiels entre les adultes maigres et obèses.