Denna studie inleddes ursprungligen i juni 2011 (IND 122211). Det ursprungliga mål 1 slutfördes och visade att magra och överviktiga grupper inte skiljde sig åt i endotelberoende dilatation (EDD) och dilatationssvar vid ansträngning. Det ursprungliga mål 2 var beroende av att det fanns en skillnad mellan magra och feta grupper i mål 1 och fortsatte därför inte.

Insökarna planerar nu att fortsätta denna studie genom att bedöma 2 ytterligare mål som överensstämmer med studiens ursprungliga syfte och som diskuteras nedan:

Den växande populationen av feta vuxna förutspås skapa en stor folkhälsobelastning under de kommande decennierna. Överviktiga människor uppvisar också minskad träningskapacitet och lägre blodflöde i musklerna. Det övergripande målet med detta forskningsprogram är att undersöka de fetmarelaterade förändringar i mikrovaskulär funktion som bidrar till försämrat muskelblodflöde. Syftet med detta förslag är att direkt testa den vaskulära kontrollen i mänskliga skelettmuskelresistansartärer hos tränande människor. Forskarna föreslår att man studerar yngre vuxna med fetma, utan förvirrande effekter av ålder, metaboliskt syndrom eller diabetes – innan de negativa effekterna av fetma kan utöva sin fulla negativa inverkan. Den allmänna hypotesen är att endotelberoende dilatation (EDD) och funktionell vasodilatation (träning) försämras genom att kväveoxid inte längre är biotillgängligt och att man i högre grad förlitar sig på kalium (K+)-medierad vasodilatation.

Primärt mål Att fastställa om rollen för K+-medierad vasodilatation skiljer sig åt mellan magra och överviktiga vuxna.

Syfte Mål 1: Att testa hypotesen att fetma inducerar en förändring av den endoteliala fenotypen som skapar en miljö för både EDD och träningsdysfunktion. Forskarna föreslår att fetma förändrar endoteliala enzymer, vilket bidrar till att förklara de mekanistiska förändringarna i vasodilatationen.

Syfte 2: Att testa hypotesen att fetma framkallar förändrad endotelberoende (EDD) och funktionell vasodilatation på grund av förändrad funktionell kaliumkanalsignalering. Forskarna föreslår att kalium (K+) kanalfunktion står för oförklarliga skillnader i EDD och funktionell vasodilatation. Mer specifikt antar utredarna att hämning av K+-medierad hyperpolarisering (Inward Rectifying K+ channels-KIR) kommer att identifiera olika vasodilaterande mekanismer mellan magra och överviktiga vuxna.

Studieutformning och översikt över förfaranden Denna studie är utformad för att testa kardiovaskulär kontroll hos kliniskt friska människor. Det kommer att finnas 2 separata, vetenskapligt distinkta experimentella försök som kommer att utföras på magra och feta försökspersoner: 1) EDD eller 2) Rapid Onset Vasodilator (ROV), som studerar den omedelbara ökningen av blodflödet i början av träningen.

Gemensamma förfaranden mellan protokollen: Efter screening för att avgöra om de är berättigade besöker försökspersonerna laboratoriet för antingen EDD- eller ROV-studiebesök (Rapid Onset Vasodilator). Alla förfaranden före screening och före besöket kommer att vara identiska. En läkare kommer att placera en brachial artärkateter i den icke-dominanta armen för lokal läkemedelsinfusion. Förändringar i blodflödet kommer att kvantifieras med Doppler ultraljud i brachialartären. Övervakning av försökspersonens hemodynamik (hjärtfrekvens, blodtryck, syrehalt i blodet) är identisk.

EDD-experiment: EDD-agonister är läkemedel som orsakar vasodilatation för att tillfälligt öka blodflödet. Forskarna kommer att använda fyra olika agonister för att testa EDD-funktionen ur flera perspektiv. Efter kontrollinfusioner av EDD-agonister kommer försökspersonerna att upprepa EDD-agonister under förhållanden med inhibering av K+-kanaler och återigen under inhibering av K+-kanaler plus kväveoxid och prostaglandin. Denna sista fas av studien syftar till att testa akuta kompenserande/redundanta vasodilatormekanismer. Dessa försök kommer att omfatta infusion av endotelagonister, med och utan hämning av specifika vasodilaterande mekanismer. Agonisterna omfattar följande: ATP, Bradykinin (BK), Isoproterenol (ISO) och acetylkolin (Ach) kommer att infunderas tre gånger vardera (randomiserad ordning). Agonisterna kommer att infunderas under följande förhållanden: 1) Enbart (kontroll) 2) I kombination med bariumklorid (BaCl2) 3) I kombination med BaCl2, L-N-monometylargininacetat (L-NMMA) och ketorolak. EDD-agonisterna orsakar var och en en tillfällig ökning av blodflödet i underarmen, som återgår till baslinjen inom några minuter efter att infusionen har upphört. Antagonister (BaCl2, L-NMMA och ketorolac) kommer sannolikt att minska EDD-svaren på agonister och kan också minska blodflödet i vila i underarmen eller öka blodtrycket (t.ex. kan L-NMMA minska blodflödet i underarmen med 30-50 % och öka blodtrycket med 5-10 mmHg). Hela EDD-studiebesöket kommer att ta ~5 timmar (1 timmes förberedelser och 4 timmar experimentella förfaranden). EDD-protokollet beskrivs närmare här:

Läkemedel (IND-godkännande) används för att testa grundvetenskapliga kärlfunktions &relaterade mekanismer hos friska frivilliga. Läkemedel som inte används för att förbättra ett hälsotillstånd.

Läkemedel: acetylkolin, isoproterenol, bradykinin, adenosintrifosfat, bariumklorid, L-N-monometylargininacetat, ketorolak.

  1. 5 minuters saltlösning tillsammans med 2 minuters ATP-infusion,
  2. 10 minuters utspolning,
  3. 5 minuters saltlösning tillsammans med 2 minuters BK-infusion,
  4. 10 minuters utspolning,
  5. 5 minuters saltlösning tillsammans med 2 minuters ISO-infusion,
  6. 10 minuters utspolning,
  7. 5 minuters infusion av saltlösning tillsammans med 2 minuters ACh-infusion,
  8. 10 minuters utspolning,
  9. 5 minuters BaCl2-infusion och 2 minuters ATP-infusion,
  10. 10 minuters utspolning,
  11. 5 minuters BaCl2-infusion tillsammans med 2 minuters ACh-infusion,
  12. 10 minuters utspolning,
  13. 5 minuters BaCl2-infusion tillsammans med 2 minuters ISO-infusion,
  14. 10 minuters utspolning,
  15. 5 minuters BaCl2-infusion tillsammans med 2 minuters BK-infusion,
  16. 10 minuters utspolning,
  17. 10 minuters L-NMMA- och ketorolakinfusion (kontinuerlig infusion under återstoden av protokollet) tillsammans med 5 minuters BaCl2-infusion, och 2 minuters ACh-infusion,
  18. 10 minuters utspolning,
  19. 5 minuters BaCl2-infusion tillsammans med 2 minuters ISO-infusion,
  20. 10 minuters utspolning,
  21. 5 minuters BaCl2-infusion tillsammans med 2 minuters ATP-infusion,
  22. 10 minuters utspolning,
  23. 5 minuters BaCl2-infusion tillsammans med 2 minuters BK-infusion.

ROV-experiment: Efter kontroll av enstaka underarmsmuskelkontraktioner kommer försökspersonerna att upprepa enstaka kontraktioner under förhållanden med K+-kanalhämning och återigen under K+-kanal plus kväveoxid- och prostaglandinhämning. Denna sista fas av studien syftar till att testa akuta kompenserande/redundanta vasodilatormekanismer. Försöket består av tre uppsättningar av sex singulära muskelsammandragningar (tre vid 30 % och tre vid 60 % av den maximala ansträngningen), varvid varje sammandragning varar mindre än 3 sekunder med ~90 sekunders vila däremellan. Dessa enskilda sammandragningar framkallar en kraftig (100-600 % ökning) och snabb (3-6 hjärtslag efter sammandragningen) ökning av blodflödet som vanligtvis återgår till det normala inom cirka 30 sekunder. Denna snabba och robusta reaktion är anledningen till att dessa enskilda muskelkontraktioner kallas ”Rapid Onset Vasodilation”. Tre minuters vila före varje försök möjliggör baslinjemätningar och belastning av hämmare av K+-medierad vasodilatation. Under dessa 3 minuter kommer försökspersonerna att utföra en enda sammandragning vid 15, 30 och 45 sekunder av den 3-min långa belastnings-/viloperioden för att underlätta läkemedelstillförseln till de aktiva vävnaderna (detta ger ytterligare 18 sammandragningar). Den första försöksuppsättningen med enstaka sammandragningar kommer att genomföras utan läkemedel (kontroll med saltlösning). Därefter kommer en ATP-infusion (ingen träning) också att användas för att testa den farmakologiska effekten av efterföljande hämmare (BaCl2). Den första ATP-infusionen kommer att utföras utan andra läkemedel. Därefter kommer en andra uppsättning enkelkontraktioner att genomföras med infusion av BaCl2. Detta följs sedan av en andra ATP-infusion för att fastställa BaCl2:s effektivitet. Den sista uppsättningen enskilda sammandragningar kommer att påbörjas och utföras med samtidig infusion av alla tre inhibitorerna (BaCl2, L-NMMA och Ketorolac). Denna sista fas av studien syftar till att testa akuta kompenserande/redundanta vasodilatormekanismer. ROV-studier (träning) kommer att ta ~4 timmar (1 timmes förberedelser och 3 timmars experimentella förfaranden). ROV-protokollet beskrivs närmare här:

Mediciner: adenosintrifosfat, bariumklorid, L-N-monometylargininacetat, ketorolak

  1. 3 muskelsammandragningar under 3 minuters saltvatteninfusion följt av ytterligare 3 muskelsammandragningar,
  2. Upprepa 3 muskelsammandragningar under 3 minuters saltvatteninfusion följt av ytterligare 3 muskelsammandragningar,
  3. 10 minuters utspolning,
  4. Två minuters ATP-infusion,
  5. 10 minuters utspolning,
  6. 3 muskelsammandragningar under 3 minuters BaCl2-infusion följt av ytterligare 3 muskelsammandragningar,
  7. 3 muskelsammandragningar under 3 minuters BaCl2-infusion följt av ytterligare 3 muskelsammandragningar,
  8. 10 minuters utspolning,
  9. Infusion av BaCl2 (3 minuter) och ATP (2 minuter)
  10. 10 minuters utspolning,
  11. 3 muskelsammandragningar under infusion av BaCl2 (3 minuter) och L-NMMA- och ketorolakinfusion (5 minuter) följt av ytterligare 3 muskelsammandragningar,
  12. L-NMMA och ketorolak kommer att infunderas under resten av protokollet i en lägre dos
  13. 3 muskelsammandragningar under infusion av BaCl2 (3 minuter) och L-NMMA och ketorolak (5 minuter) följt av ytterligare 3 muskelsammandragningar.

Syfte 3: Att testa hypotesen att fetma inducerar en endotelisk fenotypförändring som skapar en miljö för både EDD och träningsdysfunktion. Vi föreslår att fetma förändrar endoteliala enzymer som bidrar till att förklara de mekanistiska förändringarna i vasodilatationen.

Syfte 4: Att testa hypotesen att fetma framkallar förändrad EDD och funktionell vasodilatation på grund av förändrad funktionell kaliumkanalsignalering. Vi föreslår att K+ kanalfunktionen står för oförklarade skillnader i EDD och funktionell vasodilatation. Mer specifikt antar vi att hämning av K+-medierad hyperpolarisering (via inåtriktade K+-kanaler (KIR)) kommer att identifiera olika vasodilaterande mekanismer mellan magra och överviktiga vuxna.