De la Divizia de Cardiologie Pediatrică (A.P.R.), Universitatea din Michigan (Ann Arbor); Divizia de Cardiologie Pediatrică (P.M.), Departamentul de Pediatrie, Universitatea din Minnesota (Minneapolis); și Divizia de Cardiologie Pediatrică (H.Z.M., A.J.R., K.B.), Children’s Memorial Hospital și Northwestern University, Chicago, Illinois.

De la Divizia de Cardiologie Pediatrică (A.P.R.), Universitatea din Michigan (Ann Arbor); Divizia de Cardiologie Pediatrică (P.M.), Departamentul de Pediatrie, Universitatea din Minnesota (Minneapolis); și Divizia de Cardiologie Pediatrică (H.Z.M., A.J.R., K.B.), Children’s Memorial Hospital și Northwestern University, Chicago, Illinois.

De la Divizia de Cardiologie Pediatrică (A.P.R.), Universitatea din Michigan (Ann Arbor); Divizia de Cardiologie Pediatrică (P.M.), Departamentul de Pediatrie, Universitatea din Minnesota (Minneapolis); și Divizia de Cardiologie Pediatrică (H.Z.M., A.J.R., K.B.), Children’s Memorial Hospital și Northwestern University, Chicago, Illinois.

De la Divizia de Cardiologie Pediatrică (A.P.R.), Universitatea din Michigan (Ann Arbor); Divizia de Cardiologie Pediatrică (P.M.), Departamentul de Pediatrie, Universitatea din Minnesota (Minneapolis); și Divizia de Cardiologie Pediatrică (H.Z.M., A.J.R., K.B.), Children’s Memorial Hospital și Northwestern University, Chicago, Illinois.

De la Divizia de Cardiologie Pediatrică (A.P.R.), Universitatea din Michigan (Ann Arbor); Divizia de Cardiologie Pediatrică (P.M.), Departamentul de Pediatrie, Universitatea din Minnesota (Minneapolis); și Divizia de Cardiologie Pediatrică (H.Z.M., A.J.R., K.B.), Children's Memorial Hospital și Northwestern University, Chicago, Illinois.

Abstract

Abstract- Rolul pe care îl are sistemul nervos simpatic central în dezvoltarea hipertensiunii obezitare și a insulinei a fost evaluat prin hrănirea câinilor cu o dietă bogată în grăsimi, cu sau fără tratament cu clonidină. Treisprezece câini mongrel adulți au fost instrumentați cronic și au fost repartizați aleatoriu pentru a primi fie o dietă bogată în grăsimi și nici clonidină (n = 6), fie o dietă bogată în grăsimi plus clonidină (n = 7), 0,3 mg BID. Tensiunea arterială, ritmul cardiac, insulina plasmatică și electroliții au fost măsurate zilnic. Rezistența la insulină a fost evaluată cu o clemă euglicemică cu doze multiple (1, 2 și 30 mU · kg -1-1 min -1) înainte și după 1, 3 și 6 săptămâni de dietă bogată în grăsimi. Clonidina a prevenit hipertensiunea, tahicardia și rezistența la insulină asociate hrănirii câinilor cu o dietă bogată în grăsimi, dar nu a afectat creșterea în greutate. Prezentul studiu sugerează că sistemul nervos simpatic central joacă un rol critic atât în ​​dezvoltarea rezistenței la insulină, cât și a hipertensiunii arteriale asociate hrănirii câinilor cu o dietă bogată în grăsimi.

Mecanismul implicat în patogeneza creșterii tensiunii arteriale la obezitate este incomplet înțeles. Studiile efectuate în laboratorul nostru 12 și de către alții 3 sugerează că rezistența la insulină poate fi legătura dintre obezitate și hipertensiune. Cu toate acestea, alte observații sugerează că relația dintre insulină și hipertensiunea indusă de obezitate nu este atât de simplă. Studiul asupra inimii din San Antonio a arătat că hiperinsulinemia este mai frecventă la mexicanii americani decât la cei non-hispanici albi, totuși prevalența hipertensiunii este ridicată în acest din urmă grup. 4 Hall și colab. 5 nu au observat o creștere a tensiunii arteriale atunci când câinilor normali li s-a administrat o perfuzie cronică de insulină cu sau fără norepinefrină.

Credem că o ipoteză alternativă pentru a explica patogeneza hipertensiunii induse de obezitate este că activarea cronică a sistemului nervos simpatic central leagă rezistența la insulină și hipertensiunea. Sowers și colab., 6 au observat că subiecții obezi hipertensivi la limită au niveluri mai ridicate de noradrenalină decât subiecții cu control normotensiv neobișnuit, că tensiunea lor arterială a fost corelată cu nivelurile de noradrenalină și că scăderea în greutate a fost însoțită de o scădere a tensiunii arteriale care s-a corelat cu o scădere a noradrenalinei serice. . Hall și colab. 7 au sugerat că blocajul combinat α- și β-adrenergic a redus presiunea arterială într-o măsură mult mai mare la obezi decât la câinii normali. Postul sau lipsa calorică reduce activitatea simpatică și supraalimentarea stimulează activitatea simpatică. 8

Diebert și DeFronzo 9 au demonstrat că afectează atât rezistența periferică, cât și cea hepatică la acțiunea insulinei. Jamerson și colab. 10 au demonstrat că o creștere reflexă a tonusului simpatic la indivizii normotensivi poate duce la rezistență acută la insulină în antebraț.

Astfel, este posibil ca activarea centrală a sistemului nervos simpatic să fie legătura fiziologică care leagă aportul alimentar în exces de rezistența la insulină și hipertensiune. Prin hrănirea grăsimilor cu sau fără clonidină la câini, studiul de față a fost conceput pentru a evalua rolul pe care sistemul central simpatic îl joacă în dezvoltarea hipertensiunii și a rezistenței la insulină.

Metode

Măsurători de laborator

Presiunea arterială a fost măsurată cu un traductor de presiune montat la nivelul inimii, iar semnalele analogice au fost trimise către un computer pentru a fi analizate. Calculatorul a calculat presiunea arterială medie sistolică, diastolică și medie și ritmul cardiac (pe o perioadă de 15-30 de minute). Debitul cardiac a fost măsurat cu colorant Cardiogreen (Waters Instruments).

Rezistența la insulină a fost evaluată cu o clemă hiperinsulinemică euglicemică cu doză multiplă de insulină. Clemele euglicemice cu infuzie multiplă de insulină au fost efectuate de două ori înainte de a începe dieta bogată în grăsimi și la 1, 3 și 6 săptămâni din dieta bogată în grăsimi. S-au obținut probe arteriale pentru a determina nivelurile bazale de glucoză, insulină și potasiu, iar debitul cardiac a fost măsurat. O perfuzie constantă de insulină a fost administrată la 3 viteze de perfuzie de insulină (1, 2 și 30 mU · kg -1 -1 min -1). 1 Concomitent cu insulina, o perfuzie intravenoasă de glucoză 20% a fost administrată cu o pompă de seringă cu perfuzie variabilă pentru a menține euglicemia. Pentru a preveni hipokaliemia severă, K2HPO4 a fost perfuzat. Tensiunea arterială și ritmul cardiac au fost monitorizate continuu pe tot parcursul procedurii de prindere. În ultimele 30 de minute de perfuzie cu insulină, sângele arterial a fost prelevat pentru nivelurile de glucoză, insulină și potasiu, iar debitul cardiac a fost măsurat ca media a 2 determinări.

La 4 câini hrăniți cu grăsime fără clonidină și la 4 clonidină plus câini hrăniți cu grăsime, a fost măsurată rotația bazală a glucozei (la săptămânile 0, 1, 3 și 6) folosind glucoza d - [3-3 H]. 11 Rata producției de glucoză hepatică a fost calculată, presupunând condiții stabile, utilizând ecuația Steele. Aceste valori ale producției bazale de glucoză au fost utilizate în calculul curbelor insulină doză-răspuns.

Metode analitice

Concentrația serică de glucoză a fost măsurată în duplicat cu metoda glucozei oxidazei folosind un analizor de glucoză (modelul A23; Yellow Springs Instruments). Insulina serică a fost măsurată cu radioimunoanaliză cu dublu anticorp (ICN Biomedical). Electroliții din plasmă au fost măsurați cu fotometrie cu flacără. Sângele pentru determinarea activității specifice glucozei plasmatice a fost colectat în tuburi tratate cu fluorură de sodiu și filat imediat, iar supernatantul a fost îndepărtat și depozitat la -20 ° C. 1

Analize statistice

Toate valorile sunt medii ± SEM. Presiunile sanguine săptămânale, ritmul cardiac și greutățile corporale au fost determinate prin calcularea valorilor zilnice, iar debitul cardiac și nivelurile de glucoză și insulină plasmatică au fost determinate prin calcularea a 2 valori obținute în fiecare săptămână. Curbele doză-răspuns pentru absorbția glucozei în întregul corp față de insulină au fost adaptate la o ecuație logistică cu 4 parametri utilizând o rutină iterativă medie cu cel mai mic pătrat (ALLFIT) 12 după cum urmează: Y = 50) B]> + D, unde A este răspunsul maxim așteptat, D este răspunsul minim așteptat, I este concentrația de insulină, ED50 este concentrația de insulină cu răspunsul așteptat la jumătatea distanței dintre A și D, iar B este factorul de pantă. După obținerea parametrilor A, D, B și ED50 pentru grupele de grăsime și fără clonidină și grăsime plus clonidină, s-au efectuat analize separate pentru a testa dacă parametrii au fost similari între grupuri. O analiză repetată a măsurilor a fost utilizată pentru a determina dacă s-a produs o modificare semnificativă a parametrilor în timp.

În cadrul fiecărui grup, a fost efectuată o măsură repetată ANOVA pentru fiecare variabilă pentru a determina dacă s-a produs o modificare semnificativă a variabilei în timp. A fost apoi efectuat un ANOVA cu 2 factori pentru măsuri repetate pentru fiecare variabilă pentru a evalua diferențele dintre câinii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi și fără clonidină și câinii hrăniți cu clonidină plus dieta bogată în grăsimi.

Rezultate

Date hemodinamice, hormonale și metabolice

Poate că cea mai importantă și nouă descoperire din prezentul studiu este că clonidina a împiedicat, de asemenea, rezistența la insulină asociată cu obezitatea la câine. Folosind clema euglicemică cu doză multiplă de insulină, am demonstrat că clonidina previne sensibilitatea redusă și capacitatea de reacție a curbei doză-răspuns de absorbție a glucozei mediată de insulină, asociată cu creșterea în greutate (Figura 2, Tabelul 2). S-a speculat că rezistența la insulină (adică rezistența la capacitatea insulinei de a stimula absorbția glucozei) este anomalia metabolică comună care leagă obezitatea, hipertensiunea și activitatea crescută a sistemului nervos simpatic. Această ipoteză este susținută de numeroase rapoarte care documentează o relație între rezistența la insulină și hipertensiune. 1 2 3 Cu toate acestea, prezentul studiu susține conceptul, propus inițial de Julius și colab., 15 că activarea simpatică indusă de sistemul nervos central, nu rezistența la insulină sau hiperinsulinemia, este legătura metabolică care leagă obezitatea de hipertensiune.

Pe lângă efectul sistemului nervos simpatic asupra absorbției glucozei prin reducerea fluxului sanguin, există dovezi că sistemul nervos simpatic poate influența în mod direct absorbția celulară a glucozei. Takahashi et al 27 au demonstrat la șobolan că stimularea hipotalamică ventromedială poate modifica absorbția periferică de glucoză la nivel celular. Sa demonstrat, de asemenea, că tratamentul cu catecolamină al adipocitelor de șobolan reduce activitatea tirosin kinazei receptorului de insulină. În cele din urmă, deoarece se știe că clonidina suprimă nivelurile de acizi grași liberi, 29 este posibil ca absorbția glucozei la câinii noștri obezi să fi fost îmbunătățită prin creșterea metabolismului oxidativ al glucozei.

Pe scurt, rezultatele prezentului studiu documentează că tratamentul cu clonidină la câinii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi blochează dezvoltarea atât a hipertensiunii, cât și a rezistenței la insulină, chiar dacă câinii au câștigat în continuare greutate. Vor fi necesare studii suplimentare pentru a clarifica mai bine modul în care clonidina este capabilă să disocieze creșterea în greutate atât de hipertensiune, cât și de rezistența la insulină.

hipertensiunea

figura 1. Reprezentarea schematică a proiectului de studiu al proiectului.

Figura 2. Ratele de absorbție a glucozei (M) mediată de insulină pe tot corpul, determinate în timpul studiilor cu clemă euglicemică pe o gamă largă de concentrații de insulină la starea de echilibru (□, săptămâna 0; ▵, săptămâna 1 a dietei grase; X, săptămâna 6 a dietei grase) câinii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi cu și fără tratament cu clonidină. Creșterea în greutate a dus la o deplasare spre dreapta și la o scădere a ratei maxime de M (P

Figura 3. Modificările debitului cardiac induse de insulină au fost determinate în timpul studiilor de clemă euglicemică pe o gamă largă de concentrații de insulină la starea de echilibru (□, săptămâna 0; ▵, săptămâna 1 a dietei grase; X, săptămâna 6 a dietei grase) la câinii hrăniți cu dieta grasa cu si fara clonidina. În absența clonidinei, creșterea în greutate a dus la o creștere a debitului cardiac bazal și la o deplasare spre dreapta a efectului insulinei de a crește debitul cardiac (P

tabelul 1. Date hemodinamice, hormonale și electrolitice

TA indică presiunea arterială medie; HR, ritm cardiac; și CO, debit cardiac.

1 P 2 P 3 P

masa 2. Valorile maxime și ED50 pentru absorbția de glucoză mediată de insulină, valorile bazale maxime și ED50 pentru debitul cardiac și concentrațiile de insulină de platou la câinii hrăniți cu clonidină bogată în grăsimi și cu grăsimi cu conținut ridicat de grăsimi.

Maxim indică absorbția de glucoză a întregului corp și debitul cardiac la concentrații de insulină maxime eficiente; ED50, absorbția de glucoză a întregului corp și debitul cardiac la concentrația de insulină (pmol/L) la care se atinge jumătate maximă; și valorile bazale, de repaus ale debitului cardiac chiar înainte de începerea clemelor hiperinsulinemice euglicemice.

Toate valorile absorbției de glucoză și ale debitului cardiac sunt derivate din analiza de ajustare a curbei (ALLFIT) utilizând o ecuație logistică cu patru parametri pe baza valorilor medii de grup.