To badanie pierwotnie rozpoczęło się w czerwcu 2011 roku (IND 122211). Pierwotny cel 1 został zrealizowany i wykazał, że chude i otyłe grupy nie różnią się w zależnej od śródbłonka dylatacji (EDD) i odpowiedzi na dylatację wysiłkową. Pierwotny cel 2 był uzależniony od różnicy między grupami szczupłą i otyłą w celu 1 i dlatego nie był realizowany.

Badacze planują obecnie kontynuację tego badania poprzez ocenę 2 dodatkowych celów, które są zgodne z pierwotnym celem badania i są omówione poniżej:

Przewiduje się, że rosnąca populacja otyłych dorosłych stworzy duże obciążenie dla zdrowia publicznego w ciągu najbliższych kilku dekad. Otyli ludzie wykazują również zmniejszoną zdolność do wykonywania ćwiczeń i niższy przepływ krwi w mięśniach. Ogólnym celem tego programu badawczego jest zbadanie związanych z otyłością zmian w funkcji mikronaczyniowej, które przyczyniają się do upośledzenia przepływu krwi w mięśniach. Niniejszy projekt ma na celu bezpośrednie zbadanie kontroli naczyniowej w tętnicach oporowych ludzkich mięśni szkieletowych u ćwiczących ludzi. Badacze proponują badanie młodszych otyłych dorosłych, bez wpływu wieku, zespołu metabolicznego lub cukrzycy – zanim negatywne skutki otyłości będą w pełni odczuwalne. Ogólna hipoteza jest taka, że rozszerzenie zależne od śródbłonka (EDD) i funkcjonalna (wysiłkowa) wazodylatacja jest upośledzona poprzez przesunięcie od biodostępności tlenku azotu i przesunięcie w kierunku zwiększonej zależności od potasu (K+) pośredniczącego w wazodylatacji.

Cel główny Ustalenie, czy rola wazodylatacji pośredniczonej przez K+ różni się między szczupłymi i otyłymi dorosłymi.

Cele Cel 1: Przetestowanie hipotezy, że otyłość wywołuje zmianę fenotypu śródbłonka, która tworzy środowisko zarówno dla dysfunkcji EDD, jak i dysfunkcji wysiłkowej. The investigators propose that obesity alters endothelial enzymes, which help explain the mechanistic changes in vasodilation.

Aim 2: To test the hypothesis that obesity elicits altered endothelial-dependent (EDD) and functional vasodilation due to altered functional potassium channel signaling. Badacze proponują, że funkcja kanału potasowego (K+) odpowiada za niewyjaśnione różnice w EDD i funkcjonalnej wazodilatacji. Bardziej szczegółowo, badacze stawiają hipotezę, że hamowanie hiperpolaryzacji pośredniczonej przez kanały K+ (Inward Rectifying K+ channels-KIR) pozwoli zidentyfikować różne mechanizmy rozszerzające naczynia między szczupłymi i otyłymi dorosłymi.

Projekt badania i przegląd procedur Badanie to ma na celu sprawdzenie kontroli układu sercowo-naczyniowego u klinicznie zdrowych ludzi. Przeprowadzone zostaną 2 oddzielne, naukowo odmienne próby eksperymentalne na szczupłych i otyłych osobach: 1) EDD lub 2) Rapid Onset Vasodilator (ROV), które badają natychmiastowy wzrost przepływu krwi na początku ćwiczeń.

Procedury wspólne dla poszczególnych protokołów: Po przeprowadzeniu badań przesiewowych w celu określenia kwalifikowalności, badani zgłaszają się do laboratorium na wizytę w ramach badania EDD lub badania Rapid Onset Vasodilator (ROV). Wszystkie procedury poprzedzające badanie przesiewowe i wizytę będą identyczne. Lekarz założy cewnik do tętnicy ramiennej na niedominującej ręce w celu miejscowej infuzji leku. Zmiany w przepływie krwi będą oceniane ilościowo przez USG Doppler na tętnicy ramiennej. Monitorowanie hemodynamiki przedmiotu (tętno, ciśnienie krwi, tlen we krwi) jest identyczne.

Doświadczenia EDD: Agoniści EDD są lekami niż spowodować rozszerzenie naczyń krwionośnych w celu zwiększenia przepływu krwi tymczasowo. Badacze będą używać 4 różnych agonistów do testowania funkcji EDD z kilku perspektyw. Po kontrolnych infuzjach agonistów EDD, badani powtórzą agonistów EDD w warunkach inhibicji kanałów K+, oraz ponownie w warunkach inhibicji kanałów K+ oraz tlenku azotu i prostaglandyn. Ta ostatnia faza badania ma na celu sprawdzenie ostrych mechanizmów kompensacyjnych/redundantnych wazodylatacyjnych. Próby te będą polegały na infuzji agonistów śródbłonka, z lub bez inhibicji specyficznych mechanizmów wazodylatacyjnych. Agoniści obejmują: ATP, bradykinina (BK), izoproterenol (ISO) i acetylocholina (Ach), będą infuzowane 3 razy każdy (kolejność randomizowana). Agoniści będą podawani w następujących warunkach: 1) samodzielnie (kontrola) 2) w połączeniu z chlorkiem baru (BaCl2) 3) w połączeniu z BaCl2, octanem L-N-monometylu argininy (L-NMMA) i ketorolakiem. Każdy z agonistów EDD powoduje przejściowy wzrost przepływu krwi przez przedramię, który powraca do wartości wyjściowych w ciągu kilku minut po zaprzestaniu infuzji. Antagoniści (BaCl2, L-NMMA i ketorolak) prawdopodobnie zmniejszą odpowiedź EDD na agonistów, a także mogą zmniejszyć spoczynkowy przepływ krwi przez przedramię lub zwiększyć ciśnienie krwi (np. L-NMMA może zmniejszyć przepływ krwi przez przedramię o 30-50% i zwiększyć ciśnienie tętnicze o 5-10 mmHg). Cała wizyta w ramach badania EDD będzie trwała około 5 godzin (1 godzina przygotowania i 4 godziny procedur eksperymentalnych). Protokół EDD jest dokładniej opisany tutaj:

Leki (zatwierdzenie IND) są używane do testowania podstawowych naukowych mechanizmów związanych z funkcją naczyniową u zdrowych ochotników. Leki nie używane do poprawy stanu zdrowia.

Leki: acetylocholina, izoproterenol, bradykinina, trójfosforan adenozyny, chlorek baru, octan L-N-monometylu argininy, ketorolak.

  1. 5 minutowy wlew soli fizjologicznej wraz z 2 minutowym wlewem ATP,
  2. 10 minutowe wypłukiwanie,
  3. 5 minutowy wlew soli fizjologicznej wraz z 2 minutowym wlewem BK,
  4. 10 minutowe wypłukiwanie,
  5. 5 minutowy wlew soli fizjologicznej wraz z 2 minutowym wlewem ISO,
  6. 10 minutowe wypłukiwanie,
  7. 5 minut wlewu roztworu soli fizjologicznej wraz z 2 minutami wlewu ACh,
  8. 10 minutowe wypłukiwanie,
  9. 5 minut wlewu BaCl2 i 2 minuty wlewu ATP,
  10. 10 minutowe wypłukiwanie,
  11. 5 minut wlewu BaCl2 wraz z 2 minutami wlewu ACh,
  12. 10 minutowe wypłukiwanie,
  13. 5 minut infuzji BaCl2 wraz z 2 minutami infuzji ISO,
  14. 10 minut wypłukania,
  15. 5 minut infuzji BaCl2 wraz z 2 minutami infuzji BK,
  16. 10 minut wypłukania,
  17. 10 minut infuzji L-NMMA i ketorolaku (infuzja ciągła przez pozostałą część protokołu) wraz z 5 minutami infuzji BaCl2, i 2 minuty infuzji ACh,
  18. 10-minutowe wypłukiwanie,
  19. 5 minut infuzji BaCl2 wraz z 2 minutami infuzji ISO,
  20. 10-minutowe wypłukiwanie,
  21. 5 minut infuzji BaCl2 wraz z 2 minutami infuzji ATP,
  22. 10-minutowe wypłukiwanie,
  23. 5 minut infuzji BaCl2 wraz z 2 minutami infuzji BK.

DoświadczeniaROV: Po kontrolnych pojedynczych skurczach mięśnia przedramienia, badani powtórzą pojedyncze skurcze w warunkach inhibicji kanału K+, oraz ponownie w warunkach inhibicji kanału K+ plus tlenku azotu i prostaglandyn. Ta ostatnia faza badania ma na celu sprawdzenie ostrych mechanizmów kompensacyjnych/redundantnych wazodylatacyjnych. Próba ta składa się z trzech zestawów 6 pojedynczych skurczów mięśni (trzy przy 30%, trzy przy 60% maksymalnego wysiłku), każdy skurcz trwający mniej niż 3 sekundy z ~90s odpoczynku pomiędzy nimi. Te pojedyncze skurcze wywołują silny (100-600% wzrost) i szybki (3-6 uderzeń serca po skurczu) wzrost przepływu krwi, który powraca do normy zazwyczaj w ciągu około 30 sekund. Ta szybka i silna odpowiedź jest powodem, dla którego te pojedyncze skurcze mięśni są określane jako „Rapid Onset Vasodilation”. 3 minuty odpoczynku przed każdą próbą pozwolą na wykonanie pomiarów bazowych i załadowanie inhibitorów wazodylatacji pośredniczonej przez K+. Podczas tych 3 minut, badani wykonają pojedynczy skurcz w 15, 30 i 45 sekundzie 3-minutowego okresu ładowania/odpoczynku, aby ułatwić dostarczenie leku do aktywnych tkanek (daje to dodatkowe 18 skurczów). Pierwszy eksperymentalny zestaw pojedynczych skurczów zostanie wykonany bez leków (kontrola z soli fizjologicznej). Następnie zastosowana zostanie infuzja ATP (bez ćwiczeń) w celu zbadania skuteczności farmakologicznej kolejnego inhibitora (BaCl2). Pierwsza infuzja ATP zostanie przeprowadzona bez innych leków. Następnie przeprowadzony zostanie drugi zestaw pojedynczych skurczów z infuzją BaCl2. Następnie przeprowadzona zostanie druga infuzja ATP w celu określenia skuteczności BaCl2. Ostatni zestaw pojedynczych skurczów zostanie rozpoczęty i przeprowadzony z jednoczesną infuzją wszystkich trzech inhibitorów (BaCl2, L-NMMA i Ketorolak). Ta ostatnia faza badania ma na celu sprawdzenie ostrych mechanizmów kompensacyjnych/redundantnych wazodylatacyjnych. Badania ROV (wysiłkowe) będą trwały ~4 godziny (1 godzina przygotowania i 3 godziny procedur eksperymentalnych). Protokół ROV jest dalej opisany tutaj:

Drugs: adenozynotrójfosforan, chlorek baru, octan L-N-monometylu argininy, ketorolak

  1. 3 skurcze mięśni podczas 3 minutowej infuzji soli fizjologicznej, po których następują 3 dodatkowe skurcze mięśni,
  2. Powtórzenie 3 skurczów mięśni podczas 3 minutowej infuzji soli fizjologicznej, po których następują 3 dodatkowe skurcze mięśni ,
  3. 10 minutowe wypłukiwanie,
  4. Dwie minuty infuzji ATP,
  5. 10 minutowe wypłukiwanie,
  6. 3 skurcze mięśni podczas 3 minutowej infuzji BaCl2, a następnie 3 dodatkowe skurcze mięśni,
  7. 3 skurcze mięśni podczas 3 minutowej infuzji BaCl2, a następnie 3 dodatkowe skurcze mięśni,
  8. 10-minutowe wypłukiwanie,
  9. Infuzja BaCl2 (3 minuty) i ATP (2 minuty),
  10. 10-minutowe wypłukiwanie,
  11. 3 skurcze mięśni podczas infuzji BaCl2 (3 minuty) i infuzji L-NMMA i ketorolaku (5 minut), a następnie 3 dodatkowe skurcze mięśni,
  12. L-NMMA i ketorolak będą podawane przez pozostałą część protokołu w niższej dawce
  13. 3 skurcze mięśni podczas infuzji BaCl2 (3 minuty) i infuzji L-NMMA i ketorolaku (5 minut), a następnie 3 dodatkowe skurcze mięśni.

Cel 3: Przetestowanie hipotezy, że otyłość indukuje zmianę fenotypu śródbłonka, która tworzy środowisko zarówno dla EDD jak i dysfunkcji wysiłkowej. Proponujemy, że otyłość zmienia enzymy śródbłonkowe, które pomagają wyjaśnić mechanistyczne zmiany w wazodylatacji.

Cel 4: Przetestowanie hipotezy, że otyłość wywołuje zmienioną EDD i funkcjonalną wazodylatację z powodu zmienionej sygnalizacji funkcjonalnego kanału potasowego. Proponujemy, że funkcja kanału K+ odpowiada za niewyjaśnione różnice w EDD i funkcjonalnej wazodilatacji. Bardziej szczegółowo, stawiamy hipotezę, że hamowanie hiperpolaryzacji wywołanej przez kanały K+ (poprzez kanały K+ prostujące się ku środkowi (KIR)) pozwoli zidentyfikować odmienne mechanizmy rozszerzania naczyń pomiędzy szczupłymi i otyłymi dorosłymi.