Acute endotoxemia inhibits microvascular nitric oxide-dependent vasodilation in humans.

Nitric oxide (NO) is crucial for the microvascular homeostasis, but its role played in the microvascular alterations during sepsis remains controversial. We investigated NO-dependent vasodilation in the skin microcirculation and plasma levels of asymmetric dimethylarginine (ADMA), a potent endogenous inhibitor of the NO synthases, in a human model of sepsis. In this double-blind, randomized, crossover study, microvascular NO-dependent (local thermal hyperemia) and NO-independent vasodilation (post-occlusive reactive hyperemia) assessed by laser Doppler imaging, plasma levels of ADMA, and l-arginine were measured in seven healthy obese volunteers, immediately before and 4 h after either a i.v. bolus injection of Escherichia coli endotoxin (LPS; 2 ng/kg) or normal saline (placebo) on two different visits at least 2 weeks apart. LPS caused the expected systemic effects, including increases in heart rate (+43%, P < 0.001), cardiac output (+16%, P < 0.01), and rectal temperature (+1.4°C, P < 0.001), without change in arterial blood pressure. LPS affected neither baseline skin blood flow nor post-occlusive reactive hyperemia but decreased the NO-dependent local thermal hyperemia response, l-arginine, and, to a lesser extent, ADMA plasma levels. The changes in NO-dependent vasodilation were not correlated with the corresponding changes in the plasma levels of ADMA, l-arginine, or the l-arginine/ADMA ratio. Our results show for the first time that experimental endotoxemia in humans causes a specific decrease in endothelial NO-dependent vasodilation in the microcirculation, which cannot be explained by a change in ADMA levels. Microvascular NO deficiency might be responsible for the heterogeneity of tissue perfusion observed in sepsis and could be a therapeutic target.

Endurance training enhances vasodilation induced by nitric oxide in human skin.

Résumé Il a été démontré que l'exercice physique modifiait le contrôle de la thermorégulation cutané, ce qui se manifeste par une augmentation de la perfusion de la microcirculation de la peau. Pour une même augmentation de température, ce phénomène est plus important chez les sportifs d'endurance que chez les sujets sédentaires. Dans cette étude, nous posons l'hypothèse qu'une composante de cette adaptation peut provenir d'une plus haute capacité des vaisseaux sanguins à répondre à un stimulus vasodilatateur. Pour la tester, nous avons recruté des hommes sains, non fumeurs, soit entraînés (surtout sport d'endurance) ou sédentaires que nous avons partagé en deux classes d'âges (18-35 ans [jeunes] et >50 ans[âgés]). Le flux sanguin cutané était mesuré par un laser-Doppler au niveau de la peau de l'avant-bras. Nous avons alors mesuré la vasodilatation obtenue par les stimuli suivant : Iontophorèse à l'acétylcholine (ACh, un vasodilatateur dépendant de l'endothélium), iontophorèse au nitroprussiate de sodium (SNP, un donneur d'oxyde nitrique) et par libération d'une interruption momentanée du flux artériel huméral (hyperémie réactive). Chez les sujets entraînés, l'effet de l'hyperémie réactive et de l'ACh n'ont pas montré de différence. Par contre, l'augmentation de la perfusion, suivant la iontophorèse de SNP, exprimé en unité de perfusion (PU), était plus importante chez les sujets entraînés que chez les sujets sédentaires (jeunes: 398±54 vs 350±87, p<0.05; âgés: 339±72 vs 307±66, p<0.05). Pour conclure, l'entraînement d'endurance augmente l'effet vasodilatateur de l'oxyde nitrique de la microcirculation cutanée humaine, au moins au niveau de la peau de l'avant-bras. Ces observations ont un intérêt physiologique considérable au vu des résultats d'études récentes qui montrent que le NO sert d'intermédiaire dans la vasodilatation cutanée produite par un stress thermique. Donc, l'augmentation de la bioactivité du NO dans la microcirculation cutanée pourrait être un des mécanismes par lequel l'entraînement physique modifierait le contrôle de la thermorégulation du flux sanguin cutané. Abstract Endurance training modifies the thermoregulatory control of skin blood flow, as manifested by a greater augmentation of skin perfusion for the same increase in core temperature in athletes, in comparison with se-dentary subjects. In this study, we tested the hypothesis that a component of this adaptation might reside in a higher ability of cutaneous blood vessels to respond to vasodilatory stimuli. We recruited healthy nonsmoking males, either endurance trained or sedentary, in two different age ranges (18-35 y and >50 y). Skin blood flow was measured in the forearm skin, using a laser Doppler imager, allowing to record the vasodilatory responses to the following stimuli: iontophoresis of acetylcholine (an endothelium-dependent vasodilator), iontophoresis of sodium nitroprusside (a nitric oxide donor), and release of a temporary interruption of arterial inflow (reactive hyperemia). There was no effect of training on reactive hyperemia or the response to acetylcholine. In contrast, the increase in perfusion following the iontophoresis of sodium nitroprusside, ex-pressed in perfusion units, was larger in trained than in sedentary subjects (younger: 398±54 vs 350±87, p<0.05; older 339±72 vs 307±66, p<0.05). In conclusion, endurance training enhances the vasodilatory effects of nitric oxide in the human dermal microcirculation, at least in forearm skin. These observations have considerable physiologic interest in view of recent data indicating that nitric oxide mediates in part the cutaneous vasodilation induced by heat stress in humans. Therefore, the augmentation of nitric oxide bioactivity in the dermal microcirculation might be one mechanism whereby endurance training modifies the thermoregulatory control of skin blood flow.

Haemodialysis acutely reduces the plasma levels of ADMA without reversing impaired NO-dependent vasodilation

Rapport de synthèse : Introduction: la prévalence de l'insuffisance rénale chronique (IRC) augmente et malgré les traitements de remplacement rénal telle que la transplantation ou la dialyse, la mortalité chez des patients atteints d'une IRC reste très élevée. Les maladies cardiovasculaires sont la cause principale de mortalité chez ces patients, et le risque de décès dú à une complication cardiovasculaire est chez eux accru de 10 à 20 fois par rapport à la population générale. Méme si les facteurs de risque cardiovasculaires «traditionnels », principalement l'hypertension artérielle et le diabète sont très prévalents chez les patients avec IRC, ils sont insuffisants pour expliquer l'excès de mortalité cardiovasculaire. D'autres facteurs de risques « nontraditionnels » comme l'accumulation du diméthylarginine asymétrique (ADMA), un inhibiteur endogène de la synthase d'oxyde d'azote (NO), semblent aussi être importants. Chez les patients avec IRC, des taux élevés d'ADMA sont un puissant facteur prédictif indépendant de la mortalité cardiovasculaire. Il a également été démontré chez des souris que l'ADMA peut étre une cause directe de dysfonction endothéliale. Cette dernière joue un rôle primordial dans le développement de l'athérosclérose, cause principale des complications cardiovasculaires. Le but du présent travail est de tester l'hypothèse qu'une réduction du taux d'ADMA après une séance unique d'hémodialyse améliore la dysfonction endothéliale. Méthodes: la dysfonction endothéliale peut être évaluée dans les microvaisseaux de la péan de façon non invasive par fluxmétrie laser Doppler. La vasodilatation cutanée induite par un échauffement local de 34° à 41 °C (hyperémie thermique) est connue pour être dépendante de la production endothéliale de NO et a été utilisée dans plusieurs études cliniques pour évaluer la dysfonction endothéliale. Nous avons recruté 24 patients traités par hémodialyse chronique et également 24 sujets contrôles du même âge et sexe. Chez les patients dialysés, l'hyperémie thermique est mesuré une fois directement avant une séance d'hémodialyse, et une fois directement après une autre séance, toutes deux distantes de 2 à 7 jours. En même temps, les taux plasmatiques d'ADMA sont mesurés par la méthode de spectrométrie de masse en tandem. Chez les sujets contrôle, l'hyperémie thermique est également mesurée à deux reprises, à un intervalle de 2 à 7 jours comme chez les patients dialysés et les taux d'ADMA sont déterminés qu'une seule fois. Résultats: chez les patients dialysés, les réactions d'hyperémie thermique étaient superposables avant et après dialyse, mais moindre que chez les sujets contrôles. Par contre, les taux d'ADMA étaient plus élevés avant qu'après dialysé. Les taux d'ADMA après dialyse étaient similaires aux taux chez les sujets contrôles. Conclusion: cette étude montre que la vasodilatation dépendante de la production endothéliale de NO dans la microcirculation cutanée n'est pas influencée par les taux plasmatiques d'ADMA chez les patients dialysés. Ces résultats suggèrent que d'autres mécanismes sont responsables de la dysfonction endothéliale chez ces patients. Ceci met en question le concept que l'accumulation d'ADMA est un facteur causal du risque cardiovasculaire élevé et suggère que l'ADMA est juste un marqueur du milieu très athérogénique causé par l'IRC.

Acetylcholine-induced vasodilation and reactive hyperemia are not affected by acute cyclo-oxygenase inhibition in human skin

Résumé Il est actuellement reconnu que l'endothélium vasculaire joue un rôle primordial dans la genèse des maladies cardiovasculaires, notamment l'artériosclérose. Dès lors, il est important de pouvoir investiguer la fonction endothéliale en clinique. Pour ce faire, il est particulièrement simple d'examiner la microcirculation cutanée, car celle-ci est très simplement accessible, de manière non-invasive, par fluxmétrie laser-Doppler. Pratiquement, on mesure l'augmentation du flux sanguin dermique en réponse à des stimuli connus pour agir via l'endothélium vasculaire. Les stimuli endothélium-dépendants les plus courants sont l'interruption temporaire du flux sanguin qui est suivie d'une hyperémie réactive, et l'administration transcutanée d'acétylcholine (Ach) par iontophorèse. La iontophorèse consiste à obtenir le transfert d' une substance ionisée, telle l'Ach, par l'application d'un courant électrique de polarité appropriée. L'objectif du présent travail était de déterminer le rôle des prostaglandines dans ces réponse vasodilatatrices dépendante de l'endothélium, rôle actuellement peu clair. 23 jeunes hommes volontaires non fumeurs et en bonne santé habituelle ont été examinés lors de deux visites séparées par 1 à 3 semaines. Lors de chaque visite, l'hyperémie réactive et la réponse vasodilatatrice à l'Ach ont été déterminées dans la peau de l'avant bras après administration soit d'un placebo, soit d'un inhibiteur de la cyclooxygénase (COX, enzyme qui contrôle la synthèse des prostaglandines). Chez certains sujets, l'inhibiteur était de l'acétylsalicylate de lysine (900 mg par voie intraveineuse). Chez d'autres sujets, il s'agissait d'indométhacine. (75 mg par voie orale). Comme la stimulation nociceptive liée au courant iontophorétique peut influencer la réponse à l'Ach, celle-ci a été déterminée en présence et en l'absence d'anesthésie de surface (crème de lidocaine). La réponse à l'Ach a été obtenue pour 4 doses différentes de cet agent (exprimées sous la forme de la densité de charge iontophorétique appliquée : 0.28, 1.4, 7, et 14 millicoulombs par cm2 de peau exposée). Le flux sanguin dermique était mesuré par imagerie laser-Doppler, une variante de la fluxmétrie laser-Doppler classique permettant l'exploration d'une surface de peau de taille arbitraire. Quelle que soit la condition testée, nous n'avons jamais observé la moindre influence de l'inhibition de la COX sur l'hyperémie réactive, ni sur la réponse à l'Ach. Cette dernière était augmentée significativement par l'anesthésie cutanée, que les sujets aient reçu ou non de l'acétylsalicylate de lysine ou de l'indométhacine . Par exemple, la réponses moyenne (±SD) à la plus haute dose d'Ach (testée sur 6 sujets, et exprimée en unités de perfusion, comme il est d'usage en fluxmétrie laser-Doppler ) était la suivante : en l'absence d'anesthésie : acétylsalicylate de lysine 339 ± 105, placebo 344 ± 68 ; avec l'anesthésie : acétylsalicylate de lysine 453 ± 76 , placebo 452 ± 65 (p * 0.001 pour les effets de l'anesthésie). En conclusion, nos résultats infirment une contribution des prostaglandines à l'hyperémie réactive ou à la vasodilatation induite par l'acétylcholine dans la microcirculation cutanée. Dans ce lit vasculaire, l'anesthésie locale accroît la vasodilatation induite par l'acétylcholine par un mécanisme indépendant des prostaglandines.

Haemodialysis acutely reduces the plasma levels of ADMA without reversing impaired NO-dependent vasodilation.

End-stage renal disease patients have endothelial dysfunction and high plasma levels of ADMA (asymmetric omega-NG,NG-dimethylarginine), an endogenous inhibitor of NOS (NO synthase). The actual link between these abnormalities is controversial. Therefore, in the present study, we investigated whether HD (haemodialysis) has an acute impact on NO-dependent vasodilation and plasma ADMA in these patients. A total of 24 patients undergoing maintenance HD (HD group) and 24 age- and gender-matched healthy controls (Control group) were enrolled. The increase in forearm SkBF (skin blood flow) caused by local heating to 41 degrees C (SkBF41), known to depend on endothelial NO production, was determined with laser Doppler imaging. SkBF41 was expressed as a percentage of the vasodilatory reserve obtained from the maximal SkBF induced by local heating to 43 degrees C (independent of NO). In HD patients, SkBF41 was assessed on two successive HD sessions, once immediately before and once immediately after HD. Plasma ADMA was assayed simultaneously with MS/MS (tandem MS). In the Control group, SkBF41 was determined twice, on two different days, and plasma ADMA was assayed once. In HD patients, SkBF41 was identical before (82.2+/-13.1%) and after (82.7+/-12.4%) HD, but was lower than in controls (day 1, 89.6+/-6.1; day 2, 89.2+/-6.9%; P<0.01 compared with the HD group). In contrast, plasma ADMA was higher before (0.98+/-0.17 micromol/l) than after (0.58+/-0.10 micromol/l; P<0.01) HD. ADMA levels after HD did not differ from those obtained in controls (0.56+/-0.11 micromol/l). These findings show that HD patients have impaired NO-dependent vasodilation in forearm skin, an abnormality not acutely reversed by HD and not explained by ADMA accumulation.

Severe ischemia of the hand following intra-arterial promazine injection: effects of vasodilation, anticoagulation, and local thrombolysis with tissue-type plasminogen activator.

Promazine hydrochloride was injected accidentally in the antecubital artery of a 42-year-old woman, resulting in severe ischemia of the second and third fingers of her right hand which lasted for four days before she was hospitalized. Vasodilation by combining axillary plexus block and intravenous sodium nitroprusside did not improve ischemia and local thrombolysis was performed using recombinant tissue-type plasminogen activator (50 mg over 8 hours), resulting in normalization of digital pressure in one of the two affected fingers. The outcome was favourable and amputation could be avoided.

Renal response to the angiotensin II receptor subtype 1 antagonist irbesartan versus enalapril in hypertensive patients.

OBJECTIVE: To compare the acute and sustained renal hemodynamic effects on hypertensive patients of 100 mg irbesartan and 20 mg enalapril each once daily. PATIENTS: Twenty patients (aged 35-70 years) with uncomplicated, mild-to-moderate essential hypertension and normal serum creatinine levels completed this study. STUDY DESIGN: After random allocation to treatment (n=10 per group), administration schedule (morning or evening) was determined by further random allocation, with crossover of schedules after 6 weeks' therapy. Treatment and administration assignments were double-blind. Twenty-four-hour ambulatory blood pressure was monitored before and after 6 and 12 weeks of therapy. Renal hemodynamics were determined on the first day of drug administration and 12 and 24 h after the last dose during chronic treatment. RESULTS: Administration of each antihypertensive agent induced a renal vasodilatation with no significant change in glomerular filtration rate. However, the time course appeared to differ: irbesartan had no significant acute effect 4 h after the first dose, but during chronic administration a renal vasodilatory response was found 12 and 24 h after the dose; enalapril was effective acutely and 12 h after administration, but no residual effect was found 24 h after the dose. Both antihypertensive agents lowered mean ambulatory blood pressure effectively, with no significant difference between treatments or between administration schedules (morning versus evening). CONCLUSIONS: Irbesartan and enalapril have comparable effects on blood pressure and renal hemodynamics in hypertensive patients with normal renal functioning. However, the time profiles of the renal effects appear to differ, which might be important for long-term renoprotective effects.

Mineralocorticoid receptor is involved in rat and human ocular chorioretinopathy.

Central serous chorioretinopathy (CSCR) is a vision-threatening eye disease with no validated treatment and unknown pathogeny. In CSCR, dilation and leakage of choroid vessels underneath the retina cause subretinal fluid accumulation and retinal detachment. Because glucocorticoids induce and aggravate CSCR and are known to bind to the mineralocorticoid receptor (MR), CSCR may be related to inappropriate MR activation. Our aim was to assess the effect of MR activation on rat choroidal vasculature and translate the results to CSCR patients. Intravitreous injection of the glucocorticoid corticosterone in rat eyes induced choroidal enlargement. Aldosterone, a specific MR activator, elicited the same effect, producing choroid vessel dilation -and leakage. We identified an underlying mechanism of this effect: aldosterone upregulated the endothelial vasodilatory K channel KCa2.3. Its blockade prevented aldosterone-induced thickening. To translate these findings, we treated 2 patients with chronic nonresolved CSCR with oral eplerenone, a specific MR antagonist, for 5 weeks, and observed impressive and rapid resolution of retinal detachment and choroidal vasodilation as well as improved visual acuity. The benefit was maintained 5 months after eplerenone withdrawal. Our results identify MR signaling as a pathway controlling choroidal vascular bed relaxation and provide a pathogenic link with human CSCR, which suggests that blockade of MR could be used therapeutically to reverse choroid vasculopathy.

Local heating of human skin causes hyperemia without mediation by muscarinic cholinergic receptors or prostanoids.

RESUME Les changements locaux de la température à la surface de la peau humaine ont une influence importante sur sa perfusion. La chaleur augmente localement le flux sanguin cutané, mais les mécanismes et les médiateurs de cette réponse (réponse thermique d'hyperémie) sont incomplètement élucidés. Dans la présente étude, nous avons examiné la relation possible entre la réponse thermique d'hyperémie, les récepteurs cholinergiques muscariniques et la production des prostaglandines vasodilatatrices. Chez 13 sujets de sexe masculin en bonne santé âgés entre 20 et 30 ans, une chambre métallique (contenant de l'eau) dont la température peut être contrôlée, a été placée sur la face palmaire de leur avant-bras et utilisée pour augmenter la température de surface de 34 à 41°C. L'hyperémie cutanée consécutive a été enregistrée par l'intermédiaire d'un scanner laser-Doppler. Dans une expérience, chacun des 8 sujets a reçu un bolus i.v. de glycopyrolate (agent antimuscarinique) (4 µg/kg) lors d'une visite et de NaCl 0,9% lors de l'autre visite. La réponse thermique d'hyperémie a été déterminée dans l'heure suivant les injections. Les glycopyrolate a efficacement empêché la vasodilation des micro-vaisseaux cutanés induite par iontophorèse d'acétylcholine mais n'a pas influencé la réponse thermique d'hyperémie. Dans une deuxième expérience entreprise avec 5 autres sujets 1 g d'aspirine (inhibiteur de la cyclooxygénase) administrée oralement a totalement supprimé la vasodilatation induite dans la peau par le courant anodique, sans modifier la réponse thermique d'hyperémie. La présente étude confirme l'absence de stimulation des récepteurs muscariniques et la production de prostaglandines vaso-dilatatrices dans la vasodilatation induite chez l'homme par réchauffement local de la peau de l'avant-bras. ABSTRACT Local changes in surface temperature have a powerful influence on the perfusion of human skin. Heating increases local skin blood flow (SkBF), but the mechanisms and mediators of this response (thermal hyperemia response) are incompletely elucidated. In the present study, we examined the possible dependence of the thermal hyperemia response on stimulation of muscarinic cholinergic receptors and on production of vasodilator prostanoids. In 13 male healthy subjects aged 20 - 30 years, a temperature- controlled chamber was positioned on the volar face of one forearm and used to raise surface temperature from 34to41°C. The time-course of the resulting thermal hyperemia response was recorded with a laser-Doppler imager. In one experiment, each of 8 subjects received an i.v. bolus of the antimuscarinic agent glycopyrrolate (4µg/kg) on one visit and saline on the other. The thermal hyperemia response was determined within the hour following the injections. Glycopyrrolate effectively inhibited the skin vasodilation induced by iontophoresis of acetylcholine, but did not influence the thermal hyperemia response. In a second experiment conducted in 5 other subjects, 1 gram of the cyclooxygenase inhibitor aspirin administered orally totally abolished the vasodilation induced in the skin by anodal current, but also failed to modify the thermal hyperemia response. The present study excludes the stimulation of muscarinic receptors and the production of vasodilator prostaglandins as essential and nonredundant mechanisms for the vasodilation induced by local heating in human forearm skin.

Endothelial nitric oxide synthase gene transfer restores endothelium-dependent relaxations and attenuates lesion formation in carotid arteries in apolipoprotein E-deficient mice.

Nitric oxide (NO) and monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) exert partly opposing effects in vascular biology. NO plays pleiotropic vasoprotective roles including vasodilation and inhibition of platelet aggregation, smooth muscle cell proliferation, and endothelial monocyte adhesion, the last effect being mediated by MCP-1 downregulation. Early stages of arteriosclerosis are associated with reduced NO bioactivity and enhanced MCP-1 expression. We have evaluated adenovirus-mediated gene transfer of human endothelial NO synthase (eNOS) and of a N-terminal deletion (8ND) mutant of the MCP-1 gene that acts as a MCP-1 inhibitor in arteriosclerosis-prone, apolipoprotein E-deficient (ApoE(-/-)) mice. Endothelium-dependent relaxations were impaired in carotid arteries instilled with a noncoding adenoviral vector but were restored by eNOS gene transfer (p < 0.01). A perivascular collar was placed around the common carotid artery to accelerate lesion formation. eNOS gene transfer reduced lesion surface areas, intima/media ratios, and macrophage contents in the media at 5-week follow-up (p < 0.05). In contrast, 8ND-MCP-1 gene transfer did not prevent lesion formation. In conclusion, eNOS gene transfer restores endothelium-dependent vasodilation and inhibits lesion formation in ApoE(-/-) mouse carotids. Further studies are needed to assess whether vasoprotection is maintained at later disease stages and to evaluate the long-term efficacy of eNOS gene therapy for primary arteriosclerosis.