Abstract

Măsurătorile proprietăților funcționale și structurale ale vaselor de sânge pot fi utilizate pentru a evalua stadiul preclinic al tulburărilor vasculare. Studii recente experimentale și populaționale arată că rigidizarea arterială precede dezvoltarea tensiunii arteriale crescute și poate fi utilizată pentru a prezice viitoarele evenimente cardiovasculare. Rigiditatea arterială sa dovedit a fi, de asemenea, reversibilă în mai multe modele experimentale în diferite condiții. Deoarece inversarea rigidității arteriale ar putea preveni dezvoltarea hipertensiunii arteriale și a altor afecțiuni clinice, înțelegerea mecanismelor biologice de rigidizare arterială și investigarea potențialelor intervenții terapeutice pentru a modula rigiditatea arterială sunt subiecte importante de cercetare. Pentru cercetare și aplicare în medii clinice generale, este un pas important să se dezvolte dispozitive fiabile și un protocol standardizat de măsurare a rigidității arteriale.

Introducere

Pereții arterelor mari, în special a aortei, își pierd elasticitatea în timp, iar acest proces are ca rezultat creșterea rigidității arteriale. Rigidizarea arterială, cel puțin parțial, reflectă fragmentarea și pierderea treptată a fibrelor de elastină și acumularea de fibre de colagen mai rigide în peretele arterial [1]. Creșterea rigidității arteriale este strâns legată de riscul crescut de hipertensiune și alte boli, cum ar fi bolile cronice de rinichi și accidentul vascular cerebral [2]. În această scurtă recenzie, voi discuta despre progresele recente în legarea cercetării rigidității arteriale cu hipertensiunea.

Rigiditatea arterială precede hipertensiunea

Deși cauzalitatea dintre rigiditatea arterială crescută și hipertensiune arterială este complexă din cauza multor factori confuzi (de exemplu, îmbătrânire, dietă, boli concomitente, stil de viață etc.), studii recente la oameni și animale sugerează că rigiditatea arterială crescută poate preceda hipertensiunea. De exemplu, mai multe proiecte de cercetare finanțate de NHLBI (Institutul Național al Inimii, Plămânilor și Sângelui) - Institutul NIH (Institutul Național de Sănătate) axat pe sprijinirea cercetării cardiovasculare - au examinat relația temporală și cauzală dintre rigiditatea arterială și hipertensiunea arterială [3]. ]. Studiile efectuate pe cinci modele animale diferite au concluzionat că rigiditatea arterială precede hipertensiunea arterială. Aceste modele animale au inclus: (i) model de obezitate inclus în dietă, (ii) model de knock-out al genei elastinei, (iii) model de șobolan sensibil la sare Dahl predispus la accident vascular cerebral, (iv) model de knock-out al genei klotho și (v) )) model de diabet de tip 2. În studiile clinice, o secvență temporală consistentă de rigiditate arterială care precede hipertensiunea arterială a fost, de asemenea, observată în studiul Framingham Heart Cohort [4]. Cu toate acestea, mecanismele biologice și procesele celulare prin care rigiditatea arterială crescută singură pot duce la hipertensiune arterială nu sunt încă înțelese, încurajând investigații suplimentare.

Rigiditatea arterială este reversibilă?

Atât studiile la om, cât și la animale au sugerat că rigiditatea arterială este reversibilă. Într-un model murin de obezitate indusă de dietă, viteza crescută a undei pulsului (PWV: măsura standard in vivo pentru rigiditatea arterială) la șoarecii obezi hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi/zaharoză (HFHS) timp de 5 luni a fost redusă la normal după întoarcerea șoarecilor obezi la chow standard timp de 2 luni [5]. În perioada de 2 luni, indicii de afectare metabolică a șoarecilor obezi, cum ar fi greutatea corporală, masa grasă și hiperinsulinemia, au revenit la normal; PWV și hipertensiunea arterială au revenit, de asemenea, la normal. Mai mult, Fry și colab. [6] au studiat efectul potențial al resveratrolului alimentar asupra rigidității arteriale. Autorii au descoperit că resveratrolul, un polifenol cunoscut pentru a activa deacetilaza sirtuin-1, a prevenit inflamația indusă de HFHS și producția excesivă de oxidant în peretele arterial, precum și creșterea însoțitoare a PWV. Interesant este faptul că administrarea unui activator specific sirtuin-1 (SRT1720), după 8 luni de HFHS, a scăzut PWV la valori normale în decurs de 2 săptămâni. Efectul pozitiv al resveratrolului alimentar asupra rigidității arteriale a fost reprodus în continuare la primatele neumane care au fost hrănite cu diete calorice ridicate [7], subliniind potențialul său de translație la om.

Folosind un model de șobolan îmbătrânit (de exemplu, în vârstă de 20 de luni), Steppan și colab. [8] a studiat relația dintre exercițiu, activitatea transglutaminazei tisulare (TG2) și rigiditatea arterială; Se știe că TG2, o enzimă care catalizează legăturile încrucișate proteice, joacă un rol în rigiditatea vasculară odată cu vârsta [9]. Autorii au descoperit că a existat o suprimare semnificativă a creșterii asociate vârstei a activității TG2 atunci când animalele au fost supuse unui exercițiu de intensitate moderată, care a fost corelată cu biodisponibilitatea crescută a oxidului azotic și cu depunerile reduse de colagen în matricea extracelulară. Interesant este faptul că aceste modificări biochimice nu s-au tradus într-o modificare semnificativă a rigidității vasculare, susținând ipoteza că, odată formate, legăturile încrucișate TG2 pot avea un timp de înjumătățire lung în matricea vasculară. Astfel, se pare că reversibilitatea rigidității vasculare poate fi limitată la un anumit stadiu sau tip de afecțiune vasculară care duce la rigiditate.

La om, exercițiul aerob de scurtă durată (3 luni) a redus rigiditatea arterială la adulții în vârstă (> 65 de ani) cu diabet zaharat de tip 2 și ar putea reduce astfel riscul de morbiditate și mortalitate cardiovasculară [10]. Un studiu clinic randomizat recent (SAVE: Efectele vasculare adverse lente ale excesului de greutate) a arătat, de asemenea, reversibilitatea rigidității vasculare prin activitate fizică moderată până la viguroasă la adulții tineri supraponderali sau obezi [11]. În plus, s-a demonstrat că unele medicamente antihipertensive (de exemplu, inhibitorul enzimei de conversie a angiotensinei sau antagonistul receptorului I al angiotensinei II) reduc semnificativ rigiditatea arterială [12]. Astfel, rigiditatea arterială asociată cu unele afecțiuni medicale poate fi inversată prin schimbarea stilului de viață sau tratament.

Concluzie și perspective

Rigiditatea arterială este un fenotip arterial important și un excelent indicator al morbidității și mortalității cardiovasculare [13]. Este un predictor independent al hipertensiunii și al bolilor cardiovasculare. Studii recente pe modele animale au arătat că rigidizarea arterelor mari a precedat dezvoltarea tensiunii arteriale crescute. Această secvență temporală a fost observată și în studiile clinice. Cu toate acestea, trebuie reținut faptul că relația dintre rigiditatea arterială și tensiunea arterială poate fi complexă. De exemplu, există pacienți care au tensiune arterială crescută cu valori normale ale PWV [14].

rigiditate

Un model simplificat de rigidizare arterială și reversibilitatea sa. Odată cu îmbătrânirea, pot apărea modificări structurale ale vaselor de sânge și disfuncții endoteliale. Diverși factori contribuie la rigidizarea arterială, cum ar fi modificări ale compoziției fibrelor de elastină și colagen, calcificare și inflamație în peretele arterial. Se pare că există un fus orar critic în timpul procesului de rigidizare arterială atunci când un PM (modificator pozitiv: cum ar fi exercițiile fizice, dieta sănătoasă, pierderea în greutate sau medicamentul antihipertensiv) nu poate inversa rigiditatea vasculară. Cercetările viitoare sunt necesare pentru a caracteriza această zonă critică

Referințe

Wagenseil JE, Mecham RP. Elastină în rigiditate arterială mare și hipertensiune arterială. J Cardiovasc Transl Res. 2012; 5 (3): 264-73.

Mancia G și colab. 2013 ESH/ESC Guidelines for the management of arterial hypertension: the Task Force for the management of arterial hypertension of the European Society of Hypertension (ESH) și ale Societății Europene de Cardiologie (ESC). J Hypertens. 2013; 31 (7): 1281-357.

Oh YS și colab. Un raport special asupra inițiativei NHLBI de a studia mecanismele celulare și moleculare ale rigidității arteriale și asocierea acesteia cu hipertensiunea. Circ Res. 2017; 121 (11): 1216-8.

Kaess BM și colab. Rigiditate aortică, progresia tensiunii arteriale și hipertensiune incidentă. JAMA. 2012; 308 (9): 875-81.

Weisbrod RM și colab. Rigidizarea arterială precede hipertensiunea sistolică în obezitatea indusă de dietă. Hipertensiune. 2013; 62 (6): 1105-10.

Fry JL și colab. Mușchiul neted vascular Sirtuin-1 protejează împotriva rigidității aortice induse de dietă. Hipertensiune. 2016; 68 (3): 775-84.

Mattison JA și colab. Resveratrolul previne inflamația peretelui arterial central indusă de dietă cu conținut ridicat de grăsimi/zaharoză și rigidizarea la primatele neumane. Cell Metab. 2014; 20 (1): 183–90.

Steppan J și colab. Exercițiu, rigiditate vasculară și transglutaminază tisulară. J Am Heart Assoc. 2014; 3 (2): e000599.

Santhanam L și colab. Scăderea S-nitrozilării transglutaminazei tisulare contribuie la creșterea rigidității vasculare legate de vârstă. Circ Res. 2010; 107 (1): 117-25.

Madden KM și colab. Exercițiul aerob pe termen scurt reduce rigiditatea arterială la adulții vârstnici cu diabet de tip 2, hipertensiune și hipercolesterolemie. Îngrijirea diabetului. 2009; 32 (8): 1531–5.

Hawkins M și colab. Impactul schimbării activității fizice asupra modificării rigidității arteriale la adulții tineri sedentari supraponderali sau obezi. Vasc Med. 2014; 19 (4): 257-63.

Jia G și colab. Rolul potențial al medicamentelor antihipertensive în prevenirea rigidizării arteriale excesive. Curr Hypertens Rep. 2018; 20 (9): 76.

Townsend RR și colab. Recomandări pentru îmbunătățirea și standardizarea cercetării vasculare privind rigiditatea arterială: o declarație științifică a American Heart Association. Hipertensiune. 2015; 66 (3): 698-722.

Nilsson, P.M., și colab., Caracteristicile îmbătrânirii vasculare sănătoase în studiile de cohortă bazate pe populație: sindromul metabolic global și consorțiul de cercetare a arterei.. J Hypertens, 2018. doi: https://doi.org/10.1097/HJH.0000000000001824.

Niiranen TJ și colab. Prevalența, corelațiile și prognosticul îmbătrânirii vasculare sănătoase într-o cohortă vest-comunitară: studiul inimii Framingham. Hipertensiune. 2017; 70 (2): 267-74.

Mulțumiri

Aș dori să mulțumesc personalului din filiala Vascular Biology and Hypertension, NHLBI, în special Dr. Diane Reid pentru citirea acestui manuscris și Dr. Zorina Galis, care m-a încurajat să lucrez la acest subiect.

Finanțarea

Disponibilitatea datelor și a materialelor

Dezvăluiri

Opiniile exprimate în acest manuscris sunt cele ale autorului și nu reprezintă neapărat punctele de vedere ale Institutului Național al Inimii, Plămânilor și Sângelui; Institutele Naționale de Sănătate; sau SUA Departamentul de sănătate și servicii umane.

Informatia autorului

Afilieri

Filiala de biologie vasculară și hipertensiune arterială, Divizia de științe cardiovasculare, Institutul Național al Inimii, Plămânilor și Sângelui (NHLBI), Institutele Naționale de Sănătate (NIH), 6701 Rockledge Drive, Camera 8106, Bethesda, MD, 20892, SUA

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Contribuții

Autorul a proiectat și a scris manuscrisul. Autorul a citit și a aprobat manuscrisul final.

autorul corespunzator

Declarații de etică

Aprobarea eticii și consimțământul de participare

Consimțământul pentru publicare

Nu se aplică. Nu sunt dezvăluite date individuale sub nici o formă.

Interese concurente

Autorul declară că nu are interese concurente.

Nota editorului

Springer Nature rămâne neutru în ceea ce privește revendicările jurisdicționale din hărțile publicate și afilierile instituționale.