The Role of Aldosterone in Diabetes-Related Vascular Disease: A New Therapeutic Target?

Baggrund: Aldosteron syntetiseres og frigives til plasma fra celler i zona glomerulosa i binyrerne. Aldosteron regulerer hovedsageligt elektrolyt homeostase og blodtryk via binding til mineralocorticoid receptoren (MR) i de distale nefroner i nyrerne. Udover endotelceller i nyrerne, er MR også til stede i endotelceller og vaskulære glatte muskelceller i den vaskulære væg. I vaskulaturen kan aldosteron inducere dannelse af nitrogenoxid (NO), der genererer vasodilatation. Aldosteron kan også generere reaktive oxygen species (ROS) og bidrage til vasokonstriktion, endotel dysfunktion og insulinresistens. Denne balance opretholdes i den raske vaskulatur delvist via endogene antioxidanter. Hypotese: Aldosteron bidrager til vaskulær dysfunktion og insulinresistens i type 2 diabetes via ROS afhængige og uafhængige mekanismer. Metode: Den akutte vaskulære effekt af aldosteron blev undersøgt hos personer med type 2 diabetes og sammenlignet med en rask kontrol gruppe. 13 personer med type 2 diabetes (< 5 år) og 14 raske kontrolpersoner (pseudo-matchede) blev inkluderet. Virkningen af otte ugers MR blokade (eplerenon) på ROS signalering, endotelfunktion, vævsperfusion og insulinfølsomhed, blev undersøgt hos personer med type 2 diabetes og sammenlignet med raske kontroller i et case-control interventionsdesign. Del I Hypotese: 1) Akutte vaskulære virkninger af aldosteron er forbundet med en vasokonstriktion hos personer med type 2 diabetes og vasodilatation hos raske individer og 2) aldosteron i nærvær af NAC, vil mindske den aldosteron-inducerede vasokonstriktion hos personer med type 2 diabetes. 3) MR blokade forbedrer aldosteron-induceret endotel dysfunktion hos personer med type 2 diabetes in vivo og ex vivo. Af de inkluderede forsøgspersoner blev 12 individer med type 2 diabetes og 14 raske kontroller inkluderet i Del I af projektet. Målinger af hæmodynamik i benene (ultralyds doppler, arterielt tryk og den arterie-venøse forskel i O2) blev foretaget ved baseline og under stigende infusion af aldosteron (0,2 og 5,0 ng∙min-1 [L benvolumen]-1 ), acetylcholin (ACh; 10, 25 og 100 ug∙min-1 [L benvolumen]-1 ) og sodium nitroprussid (SNP; 2 og 5 ug∙min-1 [L benvolumen]-1 ) med og uden samtidig infusion af n-acetylcystein (NAC (antioxidant); initial dosis på 125 mg∙kg-1 time-1 efterfulgt af en vedligeholdelsesdosis på 25 mg∙kg-1 time-1 ) intra-arterielt i a. femoralis. Ved baseline og under steady-state under de enkelte infusioner, blev der foretaget blodprøver til umiddelbar analyse af blodgasser og hæmoglobin via en ABL835-analysator. Samtidige plasma prøver blev foretaget til analyse af aldosteron ved ELISA og stabile metabolitter af nitrogenoxid (NOx; NO2 - + NO3 - ) ved kolorimetrisk assay. Fra m. vastus lateralis blev der foretaget en muskelbiopsi med henblik på undersøgelse af de funktionelle egenskaber i humane arterioler fra skeletmuskulatur ex vivo. Infusioner og målinger blev foretaget før og efter otte ugers behandling med MR blokade. I in vivo studiet forårsagede den høje dosis af aldosteron infusion et fald i blod flow (LBF) samt i den vaskulære konduktans hos personerne med type 2 diabetes sammenlignet med kontrol gruppen. Den aldosteron-inducerede vasokonstriktion hos personerne med type 2 diabetes, var ikke til stede under samtidig NAC-infusion. Dette kunne indikere, at aldosteron bidrager til de vaskulære ændringer hos personer med type 2 diabetes. Der blev ikke påvist nogen forskel i plasma niveauerne af [NOx], blod flow og/eller den vaskulære konduktans hos personerne med type 2 diabetes sammenlignet med kontrol gruppen, eller i de individuelle grupper, under infusion af ACh og/eller SNP før og efter MR blokade. Dette kunne indikere, at der ikke er nogen positiv effekt af MR blokade på vaskulaturen hos personer med type 2 diabetes. Ex vivo sub studie Formålet var at undersøge de funktionelle egenskaber af arterioler isoleret fra human skeletmuskulatur, om in vivo resultater matchede ex vivo betingelser og om otte ugers MR blokade havde effekt på endotel funktionen hos type 2 diabetikere sammenlignet med raske kontroller ex vivo. 5 personer med type 2 diabetes og 4 raske kontroller blev inkluderet via Del I af projektet før MR blokade og 6 personer med type 2 diabetes og 5 raske kontroller, efter MR blokade. De isolerede humane arterioler fra skeletmuskulaturen blev individuelt monteret i en perfusionsmyograf. En validerings test blev foretaget i starten og ved afslutningen af den enkelte eksperimentelle protokol, ved at inducere depolarisering under tilstedeværelse af en høj koncentration af KCl (70 mmol L-1 K+ ). Derefter blev U46619, en thromboxan analog, anvendt til at inducere vasokonstriktion af den enkelte arteriole efterfulgt af stigende koncentrationer af ACh, ACh under samtidig Apocynin og SNP. På grund af tekniske og farmakologiske vanskeligheder, var det desværre ikke muligt at opnå gyldige data og derfor heller ikke muligt at konkludere på ex vivo sub studiet. For fremtidige studier udført på humane arterioler fra skeletmuskulatur, kunne undersøgelse af mulige forskellige farmakologiske interventioner i et større pilot projekt, være en fordel for at sikrer validering af de valgte metoder. Del II Hypotese: Systemisk og kronisk MR blokade forbedrer insulinfølsomheden hos personer med type 2-diabetes. Af de inkluderede forsøgspersoner blev 13 personer med type 2 diabetes og 10 raske kontroller inkluderet i Del II af projektet. En to-stadie hyperinsulæmisk-euglykæmisk clamp (20 og 50 mU∙m-2 min-1 infunderet insulin) blev udført for at vurdere insulin sensitiviteten, vurderet ved glucose infusions raten før og efter otte ugers MR blokade. Under steady-state i hver clamp stadie blev der foretaget plasma prøver til senere analyse af glukose, insulin og C-peptid, hvor analysesvar delvist blev brugt til at estimere steady-state β-cellefunktion, insulinfølsomhed og insulinresistens beregnet ved den computerbaserede HOMA2 v.2.2.3. Plasma prøver blev analyseret for glukose ved anvendelse af Cobas8000 under samtidig måling af hæmoglobin (H), icterus (I) og lipæmi (L), insulin ved ELISA og C-peptid under anvendelse af Cobas e411-analysator ved elektrokemiluminescens-immunoassay (ECLIA). Niveauerne af plasma glukose var højere hos personer med type 2 diabetes ved baseline sammenlignet med kontrolgruppen før og efter MR-blokade. Subanalyse afslørede lavere niveauer af plasma glukose hos kvinderne med type 2 diabetes sammenlignet med mændene. Sammenlignet med forud for MR-blokade, blev der observeret en lavere glukose infusions rate under clamp stadie 2 af den hyperinsulæmiske-euglykæmiske clamp hos personer med type 2 diabetes efter interventionen med MR blokade. Da glucose infusionsraten er et direkte estimat for insulin sensitiviteten, kunne det tyde på, at MR blokade således har forårsaget en reduktion i insulinfølsomheden hos personer med type 2-diabetes. Selvom de inkluderede personer med type 2 diabetes var velregulerede i deres farmakologiske behandling, er der umiddelbart ingen behandling der ophæver det progressive tab af β-cellefunktionen fuldstændigt. Herved kan resultaterne også tolkes som værende uafhængige af MR blokade. Fravær af en placebo gruppe til sammenligning komplicerer fortolkningen af disse fund. Samlet set indikerer disse resultater at aldosteron kunne bidrage til den vaskulære dysfunktion hos personer med type 2 diabetes, men der blev ikke fundet positiv effekt af otte ugers MR blokade på endothelfunktion, vævsperfusion eller insulinfølsomhed hos personer med type 2 diabetes.