Acest studiu a început inițial în iunie 2011 (IND 122211). Obiectivul 1 inițial a fost finalizat și a arătat că grupurile slabe și obeze nu diferă în ceea ce privește dilatarea dependentă de endoteliu (EDD) și răspunsurile de dilatare la efort. Obiectivul 2 inițial depindea de existența unei diferențe între grupurile slabe și obeze în cadrul obiectivului 1 și, prin urmare, nu a fost urmărit.

Investigatorii intenționează acum să continue acest studiu prin evaluarea a 2 obiective suplimentare care sunt în concordanță cu scopul inițial al studiului și care sunt discutate mai jos:

Se preconizează că populația în creștere a adulților obezi va crea o mare povară pentru sănătatea publică în următoarele câteva decenii. Oamenii obezi prezintă, de asemenea, o capacitate de exercițiu redusă și un flux sanguin muscular mai mic. Obiectivul general al acestui program de cercetare este de a investiga modificările legate de obezitate în funcția microvasculară care contribuie la afectarea fluxului sanguin muscular. Această propunere urmărește să testeze direct controlul vascular în arterele de rezistență ale mușchilor scheletici umani în cazul oamenilor care fac exerciții fizice. Cercetătorii își propun să studieze adulți obezi mai tineri, fără efectele de confuzie ale vârstei, ale sindromului metabolic sau ale diabetului – înainte ca efectele negative ale obezității să își poată exercita întregul impact negativ. Ipoteza generală este că dilatarea dependentă de endoteliu (EDD) și vasodilatația funcțională (exercițiu) este afectată prin trecerea de la biodisponibilitatea oxidului nitric la o dependență crescută de vasodilatația mediată de potasiu (K+).

Obiectiv principal Să determine dacă rolul vasodilatației mediate de K+ diferă între adulții slabi și cei obezi.

Obiectiv Obiectiv 1: Să testeze ipoteza că obezitatea induce o schimbare a fenotipului endotelial care creează un mediu atât pentru EDD, cât și pentru disfuncția de exercițiu. Cercetătorii propun ca obezitatea să modifice enzimele endoteliale, care ajută la explicarea modificărilor mecaniciste ale vasodilatației.

Scop 2: Pentru a testa ipoteza că obezitatea determină o alterare a vasodilatației dependente de endoteliu (EDD) și funcționale datorită unei semnalizări modificate a canalelor de potasiu funcționale. Cercetătorii propun ca funcția canalului de potasiu (K+) să explice diferențele inexplicabile în EDD și vasodilatația funcțională. Mai precis, cercetătorii presupun că inhibarea hiperpolarizării mediate de K+ (canale K+ cu rectificare spre interior-KIR) va identifica mecanisme vasodilatatoare diferențiate între adulții slabi și cei obezi.

Proiectarea studiului și prezentarea generală a procedurilor Acest studiu este conceput pentru a testa controlul cardiovascular la oameni clinic sănătoși. Vor exista 2 studii experimentale separate, distincte din punct de vedere științific, care vor fi efectuate la subiecți slabi și obezi: 1) EDD sau 2) Rapid Onset Vasodilator (ROV), care studiază creșterea imediată a fluxului sanguin la debutul exercițiului fizic.

Proceduri comune între protocoale: După depistarea pentru a determina eligibilitatea, subiecții vizitează laboratorul pentru vizita de studiu EDD sau Rapid Onset Vasodilator (ROV). Toate procedurile de pre-selecție și de pre-vizită vor fi identice. Un medic va plasa un cateter arterial brahial în brațul non-dominant pentru perfuzia locală de medicament. Modificările fluxului sanguin vor fi cuantificate prin ultrasunete Doppler la nivelul arterei brahiale. Monitorizarea hemodinamicii subiectului (frecvența cardiacă, tensiunea arterială, oxigenul din sânge) este identică.

Experimentele EDD: Agoniștii EDD sunt medicamente care provoacă vasodilatație pentru a crește temporar fluxul sanguin. Cercetătorii vor folosi 4 agoniști diferiți pentru a testa funcția EDD din mai multe perspective. După perfuzii de control ale agonistului EDD, subiecții vor repeta agonistii EDD în condiții de inhibiție a canalelor K+, și din nou în condiții de inhibiție a canalelor K+ plus oxid nitric și prostaglandină. Această ultimă fază a studiului are ca scop testarea mecanismelor vasodilatatoare acute compensatorii/redundante. Aceste teste vor implica infuzia de agoniști endoteliali, cu și fără inhibarea mecanismelor vasodilatatoare specifice. Agoniștii includ: ATP, Bradikinină (BK), Isoproterenol (ISO) și Acetilcolină (Ach), vor fi perfuzați de 3 ori fiecare (ordine randomizată). Agoniștii vor fi perfuzați în următoarele condiții: 1) Singur (control) 2) în combinație cu clorură de bariu (BaCl2) 3) în combinație cu BaCl2, acetat de L-N-monometil arginină (L-NMMA) și Ketorolac. Agoniștii EDD determină fiecare o creștere temporară a fluxului sanguin la nivelul antebrațului, care revine la valoarea inițială în câteva minute după ce perfuzia a fost oprită. Antagoniștii (BaCl2, L-NMMA și ketorolac) vor reduce probabil răspunsurile EDD la agoniști și, de asemenea, pot reduce fluxul sanguin al antebrațului în repaus sau pot crește tensiunea arterială (de exemplu, L-NMMA poate reduce fluxul sanguin al antebrațului cu 30-50% și poate crește tensiunea arterială cu 5-10 mmHg). Întreaga vizită de studiu EDD va dura ~5 ore (1 oră de pregătire și 4 ore de proceduri experimentale). Protocolul EDD este descris mai detaliat aici:

Medicamentele (aprobare IND) sunt utilizate pentru a testa mecanismele asociate funcției vasculare & din știința de bază la voluntari sănătoși. Medicamentele nu sunt utilizate pentru a îmbunătăți o stare de sănătate.

Medicamente: acetilcolină, izoproterenol, bradikinină, adenozin trifosfat, clorură de bariu, acetat de L-N-monometil arginină, ketorolac.

  1. 5 minute de perfuzie salină împreună cu 2 minute de perfuzie de ATP,
  2. 10 minute de spălare,
  3. 5 minute de soluție salină împreună cu 2 minute de perfuzie de BK,
  4. 10 minute de spălare,
  5. 5 minute de soluție salină împreună cu 2 minute de perfuzie de ISO,
  6. 10 minute de spălare,
  7. 5 minute de perfuzie cu soluție salină împreună cu 2 minute de perfuzie cu ACh,
  8. 10 minute de spălare,
  9. 5 minute de perfuzie cu BaCl2 și 2 minute de perfuzie cu ATP,
  10. 10 minute de spălare,
  11. 5 minute de perfuzie cu BaCl2 împreună cu 2 minute de perfuzie cu ACh,
  12. 10 minute de spălare,
  13. 5 minute de perfuzie de BaCl2 împreună cu 2 minute de perfuzie de ISO,
  14. 10 minute de spălare,
  15. 5 minute de perfuzie de BaCl2 împreună cu 2 minute de perfuzie de BK,
  16. 10 minute de spălare,
  17. 10 minute de perfuzie de L-NMMA și ketorolac (perfuzie continuă pe tot parcursul restului protocolului) împreună cu 5 minute de perfuzie de BaCl2, și 2 minute de perfuzie de ACh,
  18. 10 minute de spălare,
  19. 5 minute de perfuzie de BaCl2 împreună cu 2 minute de perfuzie de ISO,
  20. 10 minute de spălare,
  21. 5 minute de perfuzie de BaCl2 împreună cu 2 minute de perfuzie de ATP,
  22. 10 minute de spălare,
  23. 5 minute de perfuzie de BaCl2 împreună cu 2 minute de perfuzie de BK.

Experimentele ROV: După contracții unice de control ale mușchiului antebrațului, subiecții vor repeta contracțiile unice în condiții de inhibiție a canalului K+ și din nou în condiții de inhibiție a canalului K+ plus inhibiție a oxidului nitric și a prostaglandinei. Această ultimă fază a studiului are ca scop testarea mecanismelor vasodilatatoare acute compensatorii/redundante. Acest studiu constă în trei seturi de 6 contracții musculare singulare (trei la 30%, trei la 60% din efortul maxim), fiecare contracție durând mai puțin de 3 secunde, cu ~90 de secunde de odihnă între ele. Aceste contracții unice evocă o creștere robustă (creștere de 100-600%) și rapidă (3-6 bătăi ale inimii după contracție) a fluxului sanguin care revine la normal de obicei în aproximativ 30 de secunde. Acest răspuns rapid și robust este motivul pentru care aceste contracții musculare unice sunt denumite „vasodilatație cu debut rapid”. 3 minute de repaus înainte de fiecare încercare vor permite efectuarea măsurătorilor de bază și încărcarea inhibitorilor vasodilatației mediate de K+. În timpul acestor 3 minute, subiecții vor efectua o singură contracție la 15, 30 și 45 de secunde din cele 3 minute de încărcare/perioada de repaus pentru a facilita livrarea medicamentului către țesuturile active (aceasta adaugă 18 contracții suplimentare. Primul set experimental de contracții unice va fi finalizat fără medicamente (control salin). În continuare, se va utiliza, de asemenea, o perfuzie de ATP (fără exercițiu) pentru a testa eficacitatea farmacologică a inhibitorului ulterior (BaCl2). Prima perfuzie de ATP va fi efectuată fără alte medicamente. După aceasta, se va efectua un al doilea set de contracții unice cu infuzie de BaCl2. Aceasta va fi urmată de o a doua infuzie de ATP pentru a determina eficacitatea BaCl2. Setul final de contracții unice va începe și va fi efectuat cu perfuzia simultană a tuturor celor trei inhibitori (BaCl2, L-NMMA și Ketorolac). Această ultimă fază a studiului are ca scop testarea mecanismelor vasodilatatoare acute compensatorii/redundante. Studiile ROV (exercițiu) vor dura ~4 ore (1 oră de pregătire și 3 ore de proceduri experimentale). Protocolul ROV este descris mai detaliat aici:

Droguri: adenozin trifosfat, clorură de bariu, acetat de L-N-monometil arginină, ketorolac

  1. 3 contracții musculare în timpul unei perfuzii saline de 3 minute, urmate de 3 contracții musculare suplimentare,
  2. Repetă 3 contracții musculare în timpul unei perfuzii saline de 3 minute, urmate de 3 contracții musculare suplimentare ,
  3. 10 minute de spălare,
  4. Două minute de infuzie de ATP,
  5. 10 minute de spălare,
  6. 3 contracții musculare în timpul a 3 minute de infuzie de BaCl2 urmate de 3 contracții musculare suplimentare,
  7. 3 contracții musculare în timpul a 3 minute de infuzie de BaCl2 urmate de 3 contracții musculare suplimentare,
  8. 10 minute de spălare,
  9. Infuzie de BaCl2 (3 minute) și ATP (2 minute),
  10. 10 minute de spălare,
  11. 3 contracții musculare în timpul infuziei de BaCl2 (3 minute) și a infuziei de L-NMMA și ketorolac (5 minute) urmată de 3 contracții musculare suplimentare,
  12. L-NMMA și ketorolac vor fi perfuzate pe parcursul restului protocolului la o doză mai mică
  13. 3 contracții musculare în timpul Infuziei de BaCl2 (3 minute) și L-NMMA și ketorolac (5 minute) urmate de 3 contracții musculare suplimentare.

Obiectivul 3: Pentru a testa ipoteza că obezitatea induce o modificare a fenotipului endotelial care creează un mediu atât pentru EDD, cât și pentru disfuncția de exercițiu. Propunem ca obezitatea să modifice enzimele endoteliale care ajută la explicarea modificărilor mecaniciste în vasodilatație.

Amplasament 4: Pentru a testa ipoteza că obezitatea determină o EDD modificată și o vasodilatație funcțională datorită unei semnalizări funcționale modificate a canalelor de potasiu. Propunem ca funcția canalului K+ să explice diferențele inexplicabile în EDD și vasodilatația funcțională. Mai precis, presupunem că inhibarea hiperpolarizării mediate de K+ (prin intermediul canalelor K+ care rectifică spre interior (KIR)) va identifica mecanisme vasodilatatoare diferențiale între adulții slabi și obezi.

.