Questo studio è iniziato nel giugno 2011 (IND 122211). L’obiettivo 1 originale è stato completato e ha mostrato che i gruppi magri e obesi non differiscono nella dilatazione endoteliale dipendente (EDD) e nelle risposte di dilatazione da esercizio. L’obiettivo originale 2 era subordinato al fatto che ci fosse una differenza tra i gruppi magri e obesi nell’obiettivo 1 e quindi non è stato perseguito.

I ricercatori ora progettano di continuare questo studio valutando 2 obiettivi aggiuntivi che sono coerenti con lo scopo originale dello studio e sono discussi di seguito:

Si prevede che la crescente popolazione di adulti obesi creerà un grande carico di salute pubblica nei prossimi decenni. Gli esseri umani obesi mostrano anche una ridotta capacità di esercizio e un minore flusso sanguigno muscolare. L’obiettivo generale di questo programma di ricerca è quello di studiare i cambiamenti legati all’obesità nella funzione microvascolare che contribuiscono alla riduzione del flusso sanguigno muscolare. Questa proposta cerca di testare direttamente il controllo vascolare nelle arterie di resistenza del muscolo scheletrico umano in esseri umani in esercizio. I ricercatori propongono di studiare adulti obesi più giovani, senza gli effetti confondenti dell’età, della sindrome metabolica o del diabete, prima che gli effetti negativi dell’obesità possano esercitare il loro pieno impatto negativo. L’ipotesi generale è che la dilatazione dipendente dall’endotelio (EDD) e la vasodilatazione funzionale (esercizio) è compromessa attraverso uno spostamento dalla biodisponibilità dell’ossido nitrico e uno spostamento verso una maggiore dipendenza dalla vasodilatazione mediata dal potassio (K+).

Obiettivo primario Determinare se il ruolo della vasodilatazione mediata dal K+ differisce tra adulti magri e obesi.

Obiettivo 1: Testare l’ipotesi che l’obesità induce un cambiamento del fenotipo endoteliale che crea un ambiente per entrambe le disfunzioni di EDD ed esercizio. I ricercatori propongono che l’obesità altera gli enzimi endoteliali, che aiutano a spiegare i cambiamenti meccanicistici nella vasodilatazione.

Obiettivo 2: Per verificare l’ipotesi che l’obesità suscita alterato endotelio-dipendente (EDD) e vasodilatazione funzionale a causa di alterata segnalazione funzionale canale di potassio. I ricercatori propongono che il potassio (K+) funzione del canale conti per le differenze inspiegabili in EDD e vasodilatazione funzionale. Più specificamente, i ricercatori ipotizzano che l’inibizione dell’iperpolarizzazione mediata dal K+ (canali K+ rettificanti verso l’interno – KIR) identificherà meccanismi vasodilatatori differenziali tra adulti magri e obesi.

Disegno dello studio e panoramica delle procedure Questo studio è progettato per verificare il controllo cardiovascolare in esseri umani clinicamente sani. Ci saranno 2 prove sperimentali separate e scientificamente distinte che saranno condotte in soggetti magri e obesi: 1) EDD o 2) Rapid Onset Vasodilator (ROV), che studia l’aumento immediato del flusso sanguigno all’inizio dell’esercizio fisico.

Procedure comuni tra i protocolli: Dopo lo screening per determinare l’idoneità, i soggetti visitano il laboratorio per la visita di studio EDD o Rapid Onset Vasodilator (ROV). Tutte le procedure di pre-screening e di pre-visita saranno identiche. Un medico posizionerà un catetere arterioso brachiale nel braccio non dominante per l’infusione locale del farmaco. I cambiamenti nel flusso sanguigno saranno quantificati da ultrasuoni Doppler all’arteria brachiale. Il monitoraggio dell’emodinamica del soggetto (frequenza cardiaca, pressione sanguigna, ossigeno nel sangue) è identico.

Esperimenti EDD: Gli agonisti EDD sono farmaci che causano vasodilatazione per aumentare temporaneamente il flusso sanguigno. I ricercatori useranno 4 diversi agonisti per testare la funzione EDD da diverse prospettive. Dopo le infusioni di controllo degli agonisti EDD, i soggetti ripeteranno gli agonisti EDD in condizioni di inibizione dei canali K+, e di nuovo in condizioni di inibizione dei canali K+ più ossido nitrico e prostaglandina. Quest’ultima fase dello studio mira a testare i meccanismi di vasodilatazione acuta compensatoria/ridondante. Queste prove coinvolgeranno l’infusione di agonisti endoteliali, con e senza inibizione dei meccanismi vasodilatatori specifici. Gli agonisti includono: ATP, bradichinina (BK), isoproterenolo (ISO), e acetilcolina (Ach), saranno infusi 3 volte ciascuno (ordine randomizzato). Gli agonisti saranno infusi nelle seguenti condizioni: 1) da solo (controllo) 2) in combinazione con cloruro di bario (BaCl2) 3) in combinazione con BaCl2, L-N-monometil arginina acetato (L-NMMA), e Ketorolac. Gli agonisti EDD causano ciascuno un aumento temporaneo del flusso sanguigno dell’avambraccio, che ritorna alla linea di base entro pochi minuti dopo l’interruzione dell’infusione. Gli antagonisti (BaCl2, L-NMMA e ketorolac) probabilmente ridurranno le risposte EDD agli agonisti, e possono anche ridurre il flusso sanguigno a riposo dell’avambraccio o aumentare la pressione sanguigna (ad esempio, L-NMMA può diminuire il flusso sanguigno dell’avambraccio del 30-50% e aumentare la pressione 5-10 mmHg). L’intera visita di studio EDD sarà ~ 5 ore (1 ora di setup e 4 ore di procedure sperimentali). Il protocollo EDD è ulteriormente descritto qui:

Farmaci (approvazione IND) sono utilizzati per testare la scienza di base funzione vascolare & meccanismi associati in volontari sani. Farmaci non utilizzati per migliorare una condizione di salute.

Farmaci: acetilcolina, isoproterenolo, bradichinina, adenosina trifosfato, cloruro di bario, L-N-monometil arginina acetato, ketorolac.

  1. 5 minuti di infusione salina insieme a 2 minuti di infusione di ATP,
  2. 10 minuti di washout,
  3. 5 minuti di soluzione salina insieme a 2 minuti di infusione BK,
  4. 10 minuti di washout,
  5. 5 minuti di soluzione salina insieme a 2 minuti di infusione ISO,
  6. 10 minuti di washout,
  7. 5 minuti di infusione salina insieme a 2 minuti di infusione di ACh,
  8. 10 minuti di washout,
  9. 5 minuti di infusione di BaCl2 e 2 minuti di infusione di ATP,
  10. 10 minuti di washout,
  11. 5 minuti di infusione di BaCl2 insieme a 2 minuti di infusione di ACh,
  12. 10 minuti di washout,
  13. 5 minuti di infusione di BaCl2 insieme a 2 minuti di infusione di ISO,
  14. 10 minuti di washout,
  15. 5 minuti di infusione di BaCl2 insieme a 2 minuti di infusione di BK,
  16. 10 minuti di washout,
  17. 10 minuti di infusione di L-NMMA e ketorolac (infusione continua per il resto del protocollo) insieme a 5 minuti di infusione di BaCl2, e 2 minuti di infusione di ACh,
  18. 10 minuti di washout,
  19. 5 minuti di infusione di BaCl2 insieme a 2 minuti di infusione ISO,
  20. 10 minuti di washout,
  21. 5 minuti di infusione di BaCl2 insieme a 2 minuti di infusione di ATP,
  22. 10 minuti di washout,
  23. 5 minuti di infusione di BaCl2 insieme a 2 minuti di infusione BK.

esperimenti ROV: Dopo il controllo delle singole contrazioni del muscolo dell’avambraccio, i soggetti ripeteranno le singole contrazioni in condizioni di inibizione del canale K+, e di nuovo in condizioni di inibizione del canale K+ più ossido nitrico e prostaglandina. Quest’ultima fase dello studio ha lo scopo di testare i meccanismi vasodilatatori acuti compensatori/ridondanti. Questa prova consiste in tre serie di 6 contrazioni muscolari singolari (tre al 30%, tre al 60% dello sforzo massimo), ogni contrazione dura meno di 3 secondi con ~ 90s di riposo in mezzo. Queste singole contrazioni evocano un robusto (aumento del 100-600%) e rapido (3-6 battiti cardiaci dopo la contrazione) aumento del flusso sanguigno che ritorna alla normalità tipicamente in circa 30 secondi. Questa risposta rapida e robusta è il motivo per cui queste singole contrazioni muscolari sono definite “vasodilatazione a insorgenza rapida”. 3 minuti di riposo prima di ogni prova permetteranno le misurazioni di base e il caricamento degli inibitori della vasodilatazione mediata dal K+. Durante questi 3 minuti, i soggetti eseguiranno una singola contrazione a 15, 30, e 45s del periodo di carico/riposo di 3 minuti per facilitare la consegna del farmaco ai tessuti attivi (questo aggiunge altre 18 contrazioni. Il primo set sperimentale di contrazioni singole sarà completato senza farmaci (controllo salino). Successivamente, un’infusione di ATP (nessun esercizio) sarà utilizzata anche per testare l’efficacia farmacologica del successivo inibitore (BaCl2). La prima infusione di ATP sarà eseguita senza altri farmaci. In seguito, una seconda serie di contrazioni singole sarà condotta con infusione di BaCl2. Questo sarà seguito da una seconda infusione di ATP per determinare l’efficacia del BaCl2. La serie finale di contrazioni singole inizierà e sarà eseguita con l’infusione simultanea di tutti e tre gli inibitori (BaCl2, L-NMMA e Ketorolac). Quest’ultima fase dello studio ha lo scopo di testare i meccanismi vasodilatatori acuti compensatori/ridondanti. ROV (esercizio) studi sarà ~ 4 ore (1 ora set up e 3 ore procedure sperimentali). Il protocollo ROV è ulteriormente descritto qui:

Farmaci: adenosina trifosfato, cloruro di bario, L-N-monometil arginina acetato, ketorolac

  1. 3 contrazioni muscolari durante 3 minuti di infusione salina seguita da 3 contrazioni muscolari aggiuntive,
  2. Ripetere 3 contrazioni muscolari durante 3 minuti di infusione salina seguita da 3 contrazioni muscolari aggiuntive ,
  3. 10 minuti di washout,
  4. Due minuti di infusione di ATP,
  5. 10 minuti di washout,
  6. 3 contrazioni muscolari durante 3 minuti di infusione di BaCl2 seguite da 3 contrazioni muscolari aggiuntive,
  7. 3 contrazioni muscolari durante 3 minuti di infusione di BaCl2 seguite da 3 contrazioni muscolari aggiuntive
  8. 10 minuti di washout,
  9. Infusione di BaCl2 (3 minuti) e ATP (2 minuti),
  10. 10 minuti di washout,
  11. 3 contrazioni muscolari durante Infusione di BaCl2 (3 minuti) e infusione di L-NMMA e ketorolac (5 minuti) seguita da 3 contrazioni muscolari aggiuntive,
  12. L-NMMA e ketorolac saranno infusi per tutto il resto del protocollo ad un dosaggio inferiore
  13. 3 contrazioni muscolari durante l’infusione di BaCl2 (3 minuti) e infusione di L-NMMA e ketorolac (5 minuti) seguita da 3 ulteriori contrazioni muscolari.

Obiettivo 3: Per verificare l’ipotesi che l’obesità induce un cambiamento fenotipo endoteliale che crea un ambiente per entrambi EDD e disfunzione esercizio. Proponiamo che l’obesità altera gli enzimi endoteliali che aiutano a spiegare i cambiamenti meccanici nella vasodilatazione.

Scopo 4: Per verificare l’ipotesi che l’obesità provoca EDD alterato e vasodilatazione funzionale a causa di alterata segnalazione funzionale canale di potassio. Proponiamo che la funzione del canale K+ spieghi le differenze inspiegabili nell’EDD e nella vasodilatazione funzionale. Più specificamente, ipotizziamo che l’inibizione dell’iperpolarizzazione mediata da K+ (attraverso i canali K+ rettificanti verso l’interno (KIR)) identificherà meccanismi vasodilatatori differenziali tra adulti magri e obesi.